一. 什么是Lambda
[:-Ltfr 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
) -+u8# 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
!424K-nW @^8tk3$Y bmT_tNz X}.y-X#v5J class filler
~y.{WuUD {
(9r\YNK public :
"oZ-W?IK E void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
;Wa4d`K } ;
a?bSMt}
8W$uw~|dw t|Cp<k]B 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
pi)7R:i .i[rd4MCK ~^((tT J<h^V+x for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Az.(tJ X" {-*+G] '_& Xemz 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
tz&'!n}
\M~M C8qA+dri vzl+0" 二. 战前分析
Z-3i -( 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
L&$ X\\Lv^ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
HvSKR1wL\ R)% Jr.U fHTqLYd- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
07WZ w1(; /* --------------------------------------------- */
'@)47]~ vector < int *> vp( 10 );
T|o[! @:, transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
M>hHTa?W /* --------------------------------------------- */
Q2sX7
cE sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Ox ;q +5 /* --------------------------------------------- */
~^*IP1.3 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Ag1* .t| /* --------------------------------------------- */
1"J\iwN3 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
LB}y,-vX> /* --------------------------------------------- */
c e`3& for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
'EFSr!+ %/KN-* x
;V7D5 q a nK7j2 看了之后,我们可以思考一些问题:
j+0=)Q%I= 1._1, _2是什么?
"YbvI@pD 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
$
2'AY 2._1 = 1是在做什么?
d&K2\n 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
,L ;ueAo Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
P?%kV
19a/E1 @i`*i@g 三. 动工
'^f,H1oW 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
kfaRN^ Bw2-4K\"kc ]$ [J_f*x MONfA;64/ template < typename T >
p9]008C89 class assignment
~ _C[~- {
IV$pA`|V T value;
e(7F| G* public :
]jNv}{ assignment( const T & v) : value(v) {}
GKf,1kns template < typename T2 >
@QiuCB T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Xq`|'6]/ } ;
uM"G)$I\ .6Jo1$+ dL%?k@R 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
UJ-IK|P.# 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
UFnz3vc ER0nrTlB< 7PG&G5 *nUD6(@g class holder
Ara D_D {
w?^qAj(*d public :
*FoH'\= template < typename T >
*^R?*vNs assignment < T > operator = ( const T & t) const
qW8sJ= {
1fBj21zG return assignment < T > (t);
x(J|6Ey7!n }
UH=pQm^W } ;
[DS.@97n 94bmKV_ B"rV-,n{ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
o HqBNTyH r}k2n s9 static holder _1;
Fd@n#DR ` Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
yPG,+uQ$. ;&B;RUUnTO for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
A$gP: 1&m 而不用手动写一个函数对象。
eZes) &4 $10"lM[ )}QtK+Rq ZmSe>}B= 四. 问题分析
LIfQh 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
X|!VtO 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
+]I7]
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
#-S%aeB 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
o6L eC* 下面我们可以对这几个问题进行分析。
i("ok w1q-bIU 五. 问题1:一致性
pVgzUu7 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
%j3XoRex>< 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
l/?Jp+] fBtTJ+51} struct holder
wrw4Uxq {
#{-l(016y //
8T ?=_| template < typename T >
qffVF|7 T & operator ()( const T & r) const
9FB k|g"U) {
NP
}b return (T & )r;
X2CpA;#;7l }
sfb)iH|sW } ;
3d<Z##`{4 *F:f\9 这样的话assignment也必须相应改动:
SUv(MA& XcN"orAo template < typename Left, typename Right >
tzH~[n, class assignment
pC=kv ve {
WC2sRv4]3 Left l;
yU ?TdM\ Right r;
.|ZO2MCd public :
IRWVoCc9/\ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
[2h4%{R& template < typename T2 >
| ]#PF* T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
IIj
:\?r } ;
6"@`iY jL^3/0"o 同时,holder的operator=也需要改动:
GYp}V0 "d1~(0=6<m template < typename T >
Cp!bsasj assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
e`]x?t<U4/ {
k*xMe- return assignment < holder, T > ( * this , t);
d v8q&_
}
2'> JDbRv'F:( 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
P*=M?:Jb, 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
fXo$1! pi?$h"y7Q return l(rhs) = r;
CEQs}bz 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
JU>F&g/| 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
'YFy6rds +!"GYPUXy template < typename Tp >
LN=6u class constant_t
*;E\,,Io {
8.`*O const Tp t;
},eV?eGj public :
t,D7X1W constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
f2*e&+LjTP template < typename T >
WdtZ{H const Tp & operator ()( const T & r) const
$"e$#<g {
5t=7- return t;
msf%i ! }
@$G{t^&os } ;
Ms>CO7Nvy 3UR'*5|' 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Bp:PAy 下面就可以修改holder的operator=了
$kAal26 z 3Gk\3iU! template < typename T >
Z'!Ii+'6 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
pB(|Y]3A {
=lb5 # return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
}Od=WQv+ }
#(Xv\OE 2E0A` 同时也要修改assignment的operator()
z^,P2kqK_ %fJ~3mu template < typename T2 >
_P}wO8 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
>;^t)6 现在代码看起来就很一致了。
/#Fz
K Y|X!da/ 六. 问题2:链式操作
(&o|}"kRq 现在让我们来看看如何处理链式操作。
w ]%EJ|' 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
[8 I*lsS 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
WALK@0E 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
'&LH9r 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
}5b,u6 KA/~q"N template < typename T >
(C9{|T+h struct result_1
:|&S7&l] {
~pt#'65}: typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
xoe/I[P]U } ;
z*ly`-! D~Rv"Hh 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
prw% )#, HrK7qLw7 template < typename T >
+~n"@ / struct ref
[wkSY>Gu {
q.:j
yj6 typedef T & reference;
vp|.x |@ } ;
+*`>7m<^ template < typename T >
k*u4N struct ref < T &>
M+l~^E0Wj {
P[K42mm typedef T & reference;
y F;KyY{ } ;
=WEWs4V5A TQL_K8k@_ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
P;bOtT -- wl Nl|+ K template < typename T >
b O9PpOk+z typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
O*lMIWx {
HO}eu return l(t) = r(t);
]|8*l]oc }
Bk;/>gD 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
0c
GjOl 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
EUmbNV0u -~NjZ=vPh 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
j
V'~> _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
3kW%,d*_ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
(nnIRN<}$ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
/4>|6l= 最后的布局是:
yD yMI Add
' JAcN@q~z / \
4<btWbk5u* Divide 5
tGwQUn / \
OI)U c . _1 3
1SG^g*mf 似乎一切都解决了?不。
zbZN-j# 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
fq(3uE]nC 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
g0k{b OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
rd ]dDG 2#_i_j template < typename Right >
7Um3myXU assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
T]lVwj Right & rt) const
+![\7 {
l<UJ@XID$ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
7J|eL
yj }
3e?a$~9 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
|>v8yS5 XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
seS) `@n 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
i:sb_U+M 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
eMOnzW|h 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
}&Ul(HR 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
JPM W|JT 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
Clmz}F ?{(Jy* template < class Action >
5
8n(fdE class picker : public Action
!glGW[r/7 {
"vF7b|I public :
@u1mC\G picker( const Action & act) : Action(act) {}
J%1 2Ey@6 // all the operator overloaded
i{MzQE+_^ } ;
pIgjo>K `7jdV Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
\w=*:Z 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
qM9> x:V ]}9D*V template < typename Right >
aMO+y91Y( picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
- -ZSl {
%&&;06GU} return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
MuP&m{ }
]-8yZWal 7b
hJt_`Q Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Lb0B m R%0 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
F2C v,&' )(DX]Tr` template < typename T > struct picker_maker
5@`DS-7h {
v0W/7?D typedef picker < constant_t < T > > result;
^cI 0d,3= } ;
F(;95TB template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
8]A`WDO3 {
9~6~[z typedef picker < T > result;
i3<ZFR } ;
m:C |R-IL vx4Jk]h+=L 下面总的结构就有了:
:M\3.7q functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
I7HP~v~ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
:eL
ja* picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
+*Pj,+;W 至此链式操作完美实现。
5tcJTz &)F#cVB jbs)]fqC; 七. 问题3
>-4kO7.V 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
F:cenIaBF (6~~e$j template < typename T1, typename T2 >
$|H7fn(r ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
L<O"36R {
V38v2LI return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
k%h%mz }
T)#eaz$4W $#7 ~
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
rhO8 v Qh!h "] template < typename T1, typename T2 >
(7?jjH^4 struct result_2
I>%@[h,+ {
{GKq Ou typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
rEY5,'?YHv } ;
lPOcX'3\ =7 ${bp! 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
p'YNj3&u 这个差事就留给了holder自己。
z]0UW\S/ F'3-*>]P ca?;!~%zA template < int Order >
O
K2|/y class holder;
+EP=uV9t template <>
\"AzT{l!; class holder < 1 >
zR6^rq* {
%#-'|~ public :
6),VN>j template < typename T >
"&N1$$ struct result_1
"|%'/p {
`'}c-
Q typedef T & result;
+,A7XBn } ;
~4C:2 template < typename T1, typename T2 >
bT#re struct result_2
X8| 0RU@f {
:Tn1]a)f6 typedef T1 & result;
c(!8L\69V} } ;
EP}NT)z,{ template < typename T >
F<|x_6a\ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
'qnnZE {
-40OS=wpA return (T & )r;
8[mj*^P }
z! /
MBM template < typename T1, typename T2 >
iVqa0Gl+} typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
P4.snRQ {
O/bpm-h`8c return (T1 & )r1;
]Q*eCt;l"K }
Sp^jC
Xu } ;
iTg7@% }5a$Ka- template <>
F]7$Y class holder < 2 >
G,JK$j>*l
{
3m59EI-p public :
-3eHJccB template < typename T >
)kuw&SH, struct result_1
z{ydP Ra {
XbL\l typedef T & result;
/8tF7Mmr } ;
A3c&VT6Q template < typename T1, typename T2 >
;,Q6AS! struct result_2
/;\{zA$uC= {
T!pjv8y@R typedef T2 & result;
q'4qSu
} ;
&a];"2 template < typename T >
u @eKh3! typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
{5N!udLDr5 {
SM@RELA'Lb return (T & )r;
L!V6Rfy }
`1qM Sq template < typename T1, typename T2 >
-|&5aH] typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
sCw X| {
EABy<i return (T2 & )r2;
cnwpd%]o }
3^J~ts{* } ;
Rr3<ln k| Ye[GM* hY-;Vh0J 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
SFRQpQ06 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
pu9ub. 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Bh*7uNM Lr}>Md return l(i, j) = r(i, j);
xBW{Wyh 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
+ZxG<1& AB1,G|L return ( int & )i;
1} h''p return ( int & )j;
XI*cu\7sy 最后执行i = j;
\4r?=5v* 可见,参数被正确的选择了。
X`E3lgfqT 8!q$8]M .<|.nK` 6 9Di@r!Db N&'05uWY} 八. 中期总结
u"*Wo'3I| 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
XexslzI 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
PK7
kpC 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
}xE}I<M 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
=9@t6 7)y9%-} D%=FCmL5@= g<"k\qs7 e$+/;MRq qqR8E&Y{ 九. 简化
fR6.:7& 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
!p#+I= 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
/"*eMe!= 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
_>"f&nbO 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
A]k-bX= s +-*/&|^等
IU*w'a 2. 返回引用。
si|DxDx =,各种复合赋值等
wqyrs|P 3. 返回固定类型。
Q+]9Glz9 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
y@?t[A#v 4. 原样返回。
:-Al}7 operator,
j/<z[qr 5. 返回解引用的类型。
16N+ operator*(单目)
WMw]W& 6. 返回地址。
4`Z8EV operator&(单目)
|-SImxV 7. 下表访问返回类型。
-B l!s^-' operator[]
*U69rbYI 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
ejuw+@ _ operator<<和operator>>
k_}aiHdG Im* ~6[ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
Zg#VZg1
2 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
h72#AN 78[5@U template < typename Left >
0nbQKoF struct value_return
D)*OQLHW {
]J%p&y+6 template < typename T >
u^!c:RfE? struct result_1
It
.` {
rIg5Wcd typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
a7Fc"s* } ;
KNw{\Pz~w />,Tq!i\4} template < typename T1, typename T2 >
ub* j&L=
struct result_2
rL=_z^.P {
_Ka6! 9 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
#kt3l59Ty } ;
q0l=S+0 } ;
jbU=D:| =/b WS,= ."#M
X! 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
'.mHx#?7 uuA
q\YZy/ 下面我们来剥离functor中的operator()
foOwJ }JU 首先operator里面的代码全是下面的形式:
V#Px P e\AH return l(t) op r(t)
JGB 9Z return l(t1, t2) op r(t1, t2)
0Ek+ }` return op l(t)
%SX)Z
i=O return op l(t1, t2)
MzY~-74aF return l(t) op
W=9Zl(2C return l(t1, t2) op
ZM~kc|& return l(t)[r(t)]
O&Ws*k return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
}95;qyQ$ l-Q.@hG 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
4KkjBPV 单目: return f(l(t), r(t));
[=
GVK return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
>pVrY;
P[ 双目: return f(l(t));
Q--VZqn return f(l(t1, t2));
#00k7y>OyD 下面就是f的实现,以operator/为例
hpqM
f z1 Y}/e"mp struct meta_divide
`a!:-.:v {
*/|Vyp- template < typename T1, typename T2 >
J9kmIMq-C static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
XU3v#Du {
.5;Xd? return t1 / t2;
sL9,+ }
>Y h7By } ;
1%;o-F@ <#hltPyh 这个工作可以让宏来做:
kbxy^4"X @LzqQ[ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
,.cNs5[t template < typename T1, typename T2 > \
WP@IV;i static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
t#Q" ;e 以后可以直接用
g@va@*|~d DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
0! :1o61 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
&7{/ x~S{ (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
U8T"ABvFP t~luBUF %4%$NdU" 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
[^cflmV d=TZaVL$$ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
x
tJ_azt class unary_op : public Rettype
%|3I|'%Y {
Ls<.&3X2 Left l;
I-fjqo3 public :
RW!_ZzZ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
#9{9T"ed 9'qU4I template < typename T >
YSvZ7G(m> typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'%u7XuU-] {
.)7r /1o return FuncType::execute(l(t));
=*AAXNs@3 }
y}fF<qih'> yN0!uzdW* template < typename T1, typename T2 >
AX Y.80+ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
nZfU:N {
<*g!R! return FuncType::execute(l(t1, t2));
b;N[_2 }
k
k&8:;Vj } ;
5,>Of~YN N34.Bt #SHmAB 同样还可以申明一个binary_op
PFqc_!Pm "w)Y0Qq*z template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
_86#$|kw class binary_op : public Rettype
QEh_2 {
Y4\BHFq Left l;
=1JS6~CTLN Right r;
t Z_ni} public :
sg.8Sd"]7 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
QW5S=7 t3#My2 = template < typename T >
\k#|[d5W typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
an4^(SY {
,~R`@5+ return FuncType::execute(l(t), r(t));
BVKr 2v }
"5KJ /7q!
g1je': template < typename T1, typename T2 >
t8"*jt typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,Zpc vK/S {
4k
HFfc return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
+>em
!~3 }
hnQDm$k } ;
i/&?e+i >|)ia5# K/2k/\Jk[_ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
d 6$,iw@>^ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
14[+PoF^A DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
`]Uu` b 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
^J?ExMu 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
hmA$gR_ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
*H"IW0I 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
gaK m`# 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
@}
nI$x. 下面是修改过的unary_op
5wy1%/; hPCt- template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Bf72 .gx{0 class unary_op
0{ZYYB&"~J {
BFU6?\r Left l;
g>lJZD@ m15MA.R> public :
fn%Gu s~ u|!On unary_op( const Left & l) : l(l) {}
0ssKZ9Lc *V\z]Dy-[ template < typename T >
/Hox]r]'e struct result_1
iqzl (9o.D {
sr0.4VU1 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
r/X4Hy0!lT } ;
dLtSa\2Hn CDDx %#eG> template < typename T1, typename T2 >
jV(\]g"/= struct result_2
+d[A'&" {
*]ROUk@K= typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
bv.DW,l%' } ;
Q?f%]uGFQ }(g`l)OX template < typename T1, typename T2 >
1g_(xwUp+ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
O/X;(qYd {
? m$uqi return OpClass::execute(lt(t1, t2));
o/EN3J }
GM.2bA(y U({20 template < typename T >
$/\b`ID typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
T
;Ga G {
ND w+bR- return OpClass::execute(lt(t));
jlmP1b9 }
;j#$d@VG" M*DF tp< } ;
x=+R0ny a,o>E4#c |4UU`J9M 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
<@BzF0 好啦,现在才真正完美了。
T6X%.tR>` 现在在picker里面就可以这么添加了:
45Z"U<I,9 8+m[ %5lu template < typename Right >
Qfhhceb6#J picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
ep"YGx[V {
64Ot`=A" return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
lpW|GFG }
h)%}O.ueB 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
Wvhg:vup }uI(D&?+h A),nkw0X >28.^\?H4 4$~]t:n 十. bind
RwH<JaL: 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
|{#=#3X 先来分析一下一段例子
T5mdC .YvE }yCw|B|a int foo( int x, int y) { return x - y;}
o8!gV/oy bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
QN %w\JXS bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
?/mk FDN 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
V:M$-6jv 我们来写个简单的。
'Ii%/ Ob! 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
(BtavE 对于函数对象类的版本:
oo{5: \z}/=Qgc template < typename Func >
]!>ThBMa struct functor_trait
~|j :xM(i {
9NH"Ik* typedef typename Func::result_type result_type;
6E9y[ %+ } ;
)P6n,\ 对于无参数函数的版本:
-*[?E!F
=AFTB<7-^ template < typename Ret >
+/ A`\9QT struct functor_trait < Ret ( * )() >
E"ju<q/Q {
9/lCW typedef Ret result_type;
j8@Eqh } ;
l@+WGh 对于单参数函数的版本:
jB8n\8Bs `={s*^Ta template < typename Ret, typename V1 >
zNE"5 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
nwwKef( {
#+V5$ typedef Ret result_type;
[OI&_WIw } ;
Mr}]P(4h 对于双参数函数的版本:
)"
H$1 ]Gw? DD|Gn template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
S~"1q 0 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
7m;2M]BRi {
4X2XSK4 typedef Ret result_type;
SnK j:|bV } ;
{(}Mu R 等等。。。
>wK ^W{ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
r7tN(2;5 ?^z!yD\ template < typename Func >
oE+s8Q struct func_return
2 }QD> {
0y$aGAUm template < typename T >
sPCp20x:y8 struct result_1
N0be=IO5# {
zcrLd={ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
{;(X#vK}9 } ;
Bp3%*va ETP}mo template < typename T1, typename T2 >
WA-`
*m$v struct result_2
Wt +,6Cq {
aq[ ;[$w typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
m1 78S3 } ;
S7-ka{S } ;
0G/VbS _(J 7^rN |H67ny&K^& 最后一个单参数binder就很容易写出来了
GyV3 ]Qqj w=I'
CMRt template < typename Func, typename aPicker >
;!4Bw"Gg class binder_1
p*10u@, {
qC9$xIWq Func fn;
||y5XXs aPicker pk;
9X8{"J public :
)u7*YlU\I Wxl^f?I`: template < typename T >
OE(H:^ZR struct result_1
jB]tq2i {
:sRV]!Iw typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
W1X\!Y } ;
G| pZ T>(nc" ( template < typename T1, typename T2 >
`d#l o struct result_2
s8| =1{ {
so|5HR| typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
F_ ~L&jHP } ;
=z'w-ARy DSY:aD! binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
U^4
/rbQ SCl$+9E template < typename T >
qO=_i d typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
QRnkj]b {
.gNWDk0$Y return fn(pk(t));
]%I cUd} }
u7>b}+ak& template < typename T1, typename T2 >
C Ih@H6| typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
D%v4B`4ua' {
!dB {E return fn(pk(t1, t2));
:8}QKp }
*Dld?Q } ;
2=X 2M ;aBK4<-vl 8P r H"pI 一目了然不是么?
@NGK2J 最后实现bind
>W"gr]R< (#* 7LdZ d%?+q0j template < typename Func, typename aPicker >
'1A S66k picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
&LE,.Q34 {
$x5P5^Y return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
SU OuayE }
&Zl$7 $: "r$7 2个以上参数的bind可以同理实现。
SU;PmG4 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
<v;;:RB6c ~lMw*Qw^ 十一. phoenix
~<Z;)e Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
JqTkNKi/s Zrp`91&I for_each(v.begin(), v.end(),
[-!
(
|R:gu\gG do_
!=@Lyt)_b [
h)BRSs?v_D cout << _1 << " , "
W
HO;;j ]
z]ZhvH7- .while_( -- _1),
Vu '/o[nF> cout << var( " \n " )
XnrOC|P$ )
1g6AzUXg );
S (](C `m?%{ \ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
O[f* ! 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
IlsXj`!e operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
\]}|m<R 那么我们就照着这个思路来实现吧:
<b>@'\w9 a'f"Zdh%w ;>_\oZGj_ template < typename Cond, typename Actor >
WS8m^~S@\ class do_while
+[*VU2f t {
%se4aeOrX Cond cd;
C4],7"Sw Actor act;
OiNzN.}d public :
5bM/
v template < typename T >
IRNL(9H struct result_1
wEENN_w {
"P HkbU typedef int result_type;
C%d\DuJ5'~ } ;
q}>1Rr|U` ^pZ1uN!b do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
GqumH/; i`/_^Fndyu template < typename T >
q\ FF)H typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ES!$JWK| {
/PG+ s6 do
=3OK3| {
km2('t7? act(t);
<l]P
<N8^ }
py.lGywb_ while (cd(t));
/%9D$\ return 0 ;
K:
g_M }
Nq1la8oQ3 } ;
){`s&? M0 :b)IDcW&j: =gS?atbX 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
J#vIzQ 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
'_,/N!-V 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
O,R5csMh 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
GZ0?
C2\ 下面就是产生这个functor的类:
5ckL=q"+/ `<!Nk^2ap j_*$Avy template < typename Actor >
JP`$A class do_while_actor
&C<K|F!j! {
cHOtMPyQ Actor act;
MTo<COp($ public :
nmZz`P9g do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
<<`*o[^L _@9[c9bO template < typename Cond >
kcKcIn{ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
\"Z^{Y[,; } ;
AE`X4 q i2KN^"v?N '?dO[iQ$: 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
D+ mZ7&L 最后,是那个do_
u~n*P``{ P'.MwS .zQ:u{FT class do_while_invoker
)9F-h8
&" {
6yk=4l\ public :
51j5AbFQ" template < typename Actor >
)QYg[<e6 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
)[RLCZ {
koOkm:(, return do_while_actor < Actor > (act);
Jb~$Vrdy }
H'k $<S } do_;
Y,Dd}an 3qJOE6[}% 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
hw! l{yv 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
C'&)""3d 最后来说说怎么处理break和continue
!z">aIj\6 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
G2
A#&86J{ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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