一. 什么是Lambda
}6CXJ+-UR 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
4Ay`rG 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,
q1TW?\pjb: P"bknXL m/<F 5R :(l $^
M class filler
x>^3]m {
&vFqe,Z public :
Kl aZZJ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
K(Q]&&< } ;
<K,%
y(] O@r.> ckf<N9 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
RrO0uadmn 5i4V 5N>3 7 7xq/c[) p]h*6nH>~ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
`*" H/QG 9QH9gdiw 0eqi1;$b] 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
xBL$]> b'7z DZI] |k`f/* *,W!FxJ 二. 战前分析
c/<Sa|' 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。
$"sq4@N 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
R81{<q'%X 5@+4 =& q-[JW for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
f2O*8^^Y{Q /* --------------------------------------------- */
zNV!@Yr vector < int *> vp( 10 );
z/Ns5 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
M[YTk=IM# /* --------------------------------------------- */
QE45!Zg sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
b W=.K>| /* --------------------------------------------- */
3!.H^v?
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
':4}O# /* --------------------------------------------- */
+}7Ea:K for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
>bfYy=/ /* --------------------------------------------- */
j\`EUC for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
[lNqT1%] Lj&1K~U n5Nan
:!JpP
R5 看了之后,我们可以思考一些问题:
N5 SLF4R1 1._1, _2是什么?
[=F>#8= 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
AT B\^;n. 2._1 = 1是在做什么?
Hp)X^O" 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
V~(EVF{h Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
Gnbfy4Z < /;Q8;0 V$/u 三. 动工
qQfqlD< 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
#XTY7,@P [3O^0-:6E lx\qp`w 0U82f1ei template < typename T >
cGgM8 class assignment
_ PXG AS {
tcBC!_vF T value;
=n@F$/h public :
aO8ch assignment( const T & v) : value(v) {}
]y3pE}R template < typename T2 >
vkd[:CC T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
B4]AFRI } ;
,CJAzGBS )W&o?VRfO GWF/[% 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
EY+/.=$x 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
XR*Q|4 4$yV%[j TZ?Os4+ qqnclqkw& class holder
hi!L\yi {
Y,k(#=wg public :
A2m_q>>
! template < typename T >
^"3\iA: assignment < T > operator = ( const T & t) const
.z=U= _e {
2R^O,Vu*W return assignment < T > (t);
s%eyW _ }
wgCvD } ;
w3^NL(> 9YR]+* =%!e(N'p 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:
ePf+[pV3 S8
:"<B) static holder _1;
&J8Z@^ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
hf;S]8|F V,V*30K5 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
6}ce1|mkg/ 而不用手动写一个函数对象。
41u*w2j 1hl]W+9 <0CzB"Ap #EJhAJ 四. 问题分析
B?+.2 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。
J.#(gFBBl\ 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。
]b 3/Es+ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
{vs 4vS6 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
C\
tprnY 下面我们可以对这几个问题进行分析。
k!5m@'f $tI]rU 五. 问题1:一致性
@.'z* |z 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
XMGx^mn 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
i=YXKe6fD Bd{4Ae\_+g struct holder
Ng\/)^ {
C)NC&fV //
/D]Kkm) template < typename T >
*c{wtl@ T & operator ()( const T & r) const
A]7<'el= {
>ajuk return (T & )r;
*myG"@P4hW }
Mtm/}I } ;
pe9@N9_5 W4(v6>5l 这样的话assignment也必须相应改动:
sONBQ9 o/C(4q6d template < typename Left, typename Right >
wu A^'T class assignment
)l_@t(_ {
+noZ<KFW
" Left l;
S='
wJ@?; Right r;
rz6uDJ" public :
:p' VbQZ{ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
\#CM
<% template < typename T2 >
Mi ; glm T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
wJgX/W } ;
Z%m-HE:k !YiuwFt 同时,holder的operator=也需要改动:
;imRh'-V6 XAPYpBgm template < typename T >
RPVT*`o assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
VU|;: {
qos`!=g? return assignment < holder, T > ( * this , t);
9IA$z\<<w }
%a]; 5!Bktgk. 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。
$6T3y8 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
K$H
<}e3 piOXo=9H. return l(rhs) = r;
Po(]rQbE 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。
9GgA 6# 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
NBjeHtT @b2`R3}9R template < typename Tp >
z%1{ class constant_t
9I`Y-D {
C9qJP^F const Tp t;
3NIUW!gr public :
|ETiLR=& constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
][d,l\gu+s template < typename T >
'xnnLCm. const Tp & operator ()( const T & r) const
X<]qU3k5 {
`Gd$:qV return t;
!g>.i` }
]u#JuX } ;
e'2Y1h ymWgf6r< 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
;;Ds 下面就可以修改holder的operator=了
{fV}gR2 :m'+tGs template < typename T >
auHFir8f assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
WZZ4]cC {
1zftrX~v!X return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
~9=aT1S| }
w8iR|TV ]XeO0Y 同时也要修改assignment的operator()
C5W>W4EM S[,8TErz template < typename T2 >
Vw#{C> T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
:!fG; )= 现在代码看起来就很一致了。
*1{S*`|cJy K>2 #UzW 六. 问题2:链式操作
AW,OHSXh6 现在让我们来看看如何处理链式操作。
,e`'4H 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
ifK%6o6 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
~]'pY 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
!:CJPM6j3 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
jN0k9O> %O%=rUD template < typename T >
pFsc}R/0/8 struct result_1
ir16 {
}LP!)|E typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
O7t(,uox3y } ;
Vp}^NNYf k+^'?D--'P 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
GiFXX KCuGu} template < typename T >
U__(;
/1; struct ref
ZJ,cQ+fn {
Thr*^0$C typedef T & reference;
7@}$|u:JUF } ;
8K9$,Ii template < typename T >
gNpJ24QK struct ref < T &>
#~L h# {
E7zm{BX] typedef T & reference;
?BA^YF } ;
x3pND ?7MqeR4/E 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
=Gk/k}1 &~e$:8+ template < typename T >
:_kAl? eJ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
J;$N{"M {
,`A?!.K$ return l(t) = r(t);
_-~`03 `! }
Zm
ogM7B 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。
BV`- =wRC 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
a4i:| h*B|fy4K9U 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
sZ<9A Xk-E _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
mTNVU@TY= _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
`Y=WMNy +5 调用divide的对象返回一个add对象。
MZJ]Dwt] 最后的布局是:
HO)/dZNU Add
p&-'|'![l / \
'R<&d}@P*# Divide 5
q.4A(, / \
mqff]m _1 3
eP.Vd7ky 似乎一切都解决了?不。
SJt<+kg 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。
u{N,Ib
8 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。
&k7;DO 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:
4)>FS'= KInk^`C/H template < typename Right >
y! .J assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Zk8|K'oHx Right & rt) const
OS|> t./U {
C[!MS5 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
wCf~O'XLw }
{O<l[|Ip 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
C:8_m1Y{ 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。
:,b
iyJt 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。
{gNV[45 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。
>gwz,{ 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。
5}$b0<em~ 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
;Vik5)D2D 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
*=V7@o *'Y@3vKE template < class Action >
m!z|h9Ed class picker : public Action
f
h#C' sn {
h:zK(; public :
NLPkh,T: picker( const Action & act) : Action(act) {}
:j')E`#
// all the operator overloaded
&!aAO(g
} ;
<s5qy- 5]I| DHmu Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
zk*c)s 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
##Q/I| [.hyZ}B template < typename Right >
h_1T,f( picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
c gzwx {
G0u LmW70 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
CC\*?BKj" }
3p2P=
T "<_0A f] Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
9Y>8=#.c 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
kF;DBN A1P
K template < typename T > struct picker_maker
>>aq,pH {
~8"8w(CG*I typedef picker < constant_t < T > > result;
ay "'#[ } ;
\I"Z2N>^z template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
]?x:
Qm'yo {
<<=WY_m} typedef picker < T > result;
#P]#9Ty: } ;
D`J6h,=2l/ J_Ltuso 下面总的结构就有了:
#ET/ = functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
8]4U`\k4 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
6 3`{.yZ*z picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Q#h
9n] 5 至此链式操作完美实现。
&B!
o,qp +w@M~?> 2C{H$
A,pW 七. 问题3
U9D!GKVp 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。
?(*t@
{k E*L iM5+I template < typename T1, typename T2 >
"&+"@< ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
R4ht6Vm3g) {
DvvT?K return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
`n$5+a+ }
lWBb4 !l pV4Whq$ 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:
mUS_(0q OHiQ7#y template < typename T1, typename T2 >
lds-T struct result_2
8-y{a.,u. {
x(<(t:?o typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
%IC73? } ;
=+t^ f s"Pf+aTW 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?
n,B,"\fw 这个差事就留给了holder自己。
"#( T P/EM : J|'7_0OAx template < int Order >
Ut$;ND.- class holder;
kP/M<X" template <>
v1a6?- class holder < 1 >
gX0R)spg {
r$]HIvJD public :
dnV[ P template < typename T >
1hcjSO struct result_1
Or
!+._3i {
hXqD<? typedef T & result;
8]&i-VFof } ;
u%~igt@x template < typename T1, typename T2 >
LM&y@"wfm struct result_2
~z" =G5| {
@6l%,N<fou typedef T1 & result;
D#&q&6P{ } ;
nLV9<M
Zm template < typename T >
y*D]Q`5cag typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
lNQcYv {
l}$ U])an# return (T & )r;
"M|zv }
hKzSgYxP=t template < typename T1, typename T2 >
tv!_e$CR typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
a'!zG cT {
QtvY v! return (T1 & )r1;
[HCAmnb }
6252N]* } ;
wn)JXR ~I{n^Q/a template <>
+-E~6^> class holder < 2 >
1Bpv"67 {
u|4$+QiD public :
SPp#f~%m template < typename T >
r\AyN=
y struct result_1
u]vQ>Uu {
meOMq1 typedef T & result;
k?2k'2dy } ;
!9xp cQ> template < typename T1, typename T2 >
~ o1x;Y6 struct result_2
271&i {
6M13f@v typedef T2 & result;
(PfqRk1Y } ;
>3c@x template < typename T >
?JL:CBvCp typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
bf9a1<\ {
yRo-EP return (T & )r;
:O(^w}sle }
^5=B`aich template < typename T1, typename T2 >
xhRngHU\z< typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
To?W?s {
Q'%PNrN return (T2 & )r2;
W3iZ|[E; }
_6wFba@>/n } ;
}N*_KzPIa }<dRj ~i `>adJ: 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> >。
f%V4pzOc" 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
}!6\|;Qsz, 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
?2>FdtH B, 9w0 return l(i, j) = r(i, j);
\?je Wyo 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
WD1G&5XP ,Jd
',>3 return ( int & )i;
W^s
;Bi+Nw return ( int & )j;
)n ,P"0 最后执行i = j;
zA[0mkC?$ 可见,参数被正确的选择了。
% rxO_ H/Llj.-jg XP@1~$
8stwg' =9j8cC5y 八. 中期总结
F+@5C:<? 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:
t*?0D\b
2 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
%JLk$sP9y` 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
yrR1[aT 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
HeG)/W?r h(5P(` M 8O Soel JJ%ePgWT X$yN_7|+ 3"O>&Q0c 九. 简化
U4cY_p? 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。
tz s</2
G, 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
yV"ZRrjO'Z 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:
G_SG 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
s&NX@ +-*/&|^等
{uHU]6d3qy 2. 返回引用。
=KR
NvW =,各种复合赋值等
f aLtdQi 3. 返回固定类型。
b?Ki;[+O 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
{Lm~r+
U 4. 原样返回。
&\Amn?Iq operator,
8HP6+c% 5. 返回解引用的类型。
6,9o>zT%H operator*(单目)
~j<+k4I~ 6. 返回地址。
3"P }n operator&(单目)
5sb\r,kW 7. 下表访问返回类型。
eQ&ZX3*} operator[]
. Z%{'CC 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
U{VCZ*0cj operator<<和operator>>
e/^=U7:io J.8IwN1E 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。
VH[hsj 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Qm/u h DoeiW= template < typename Left >
ndeebXw* struct value_return
46 PoM {
0A( +ZMd template < typename T >
="g*\s?r struct result_1
YJo["Q {
E>}4$q[r typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
1n@8Kv } ;
PnoPbk[< Yc'kvj)_M template < typename T1, typename T2 >
yfm^?G|sW struct result_2
8)4P Ll {
o";Z$tAJkC typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Dre]AsgiV } ;
YiPoYlD*n< } ;
m o:D9 Uy$)%dYfq5 p1|f<SF') 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
o9H^?Rut B:+6~&,- 下面我们来剥离functor中的operator()
O/<K!;(@? 首先operator里面的代码全是下面的形式:
,L`$09\ p8]68!=W\F return l(t) op r(t)
beu\cV3 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
WASU0 return op l(t)
(t4&,W_spA return op l(t1, t2)
+9")KQT return l(t) op
V?=8".GiX return l(t1, t2) op
9F*+YG! return l(t)[r(t)]
ETXZ?\<a5 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
`3hSLR |0%+wB 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
X3V'Cy/sy 单目: return f(l(t), r(t));
fF V!)Zj return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
OdB?_.+$ 双目: return f(l(t));
f4PIoZ e return f(l(t1, t2));
Grk@dZI 下面就是f的实现,以operator/为例
:at$HCaK zNIsf" struct meta_divide
1SR+m>pL {
r}jGUe}d template < typename T1, typename T2 >
k0Uyf~p~ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
!H}vu]R {
iV eC=^1 return t1 / t2;
.3MIcj=p }
,Y>Bex_v } ;
7IjQi=#: )-`;1ca)s 这个工作可以让宏来做:
>J>b>SU=- yn/rW$ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
%,k][V template < typename T1, typename T2 > \
^)W[l!!<) static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
()3O=! 以后可以直接用
iX4Iu3 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
z~>pVs 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
?IGVErnJJC (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。。。)
[NTtz
<i@ :P(K2q3 &Ky_v^ 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
:"!9_p(,, 14"J d\M8 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
YR;^hs? class unary_op : public Rettype
<E0UK^-} {
|USX[jm\ Left l;
1 %,a =,v public :
b/Xbs0q unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ME=/|.}D< Vl2XDkhq template < typename T >
)uqA(R> typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
F<(i.o( {
Z%x\~)~ return FuncType::execute(l(t));
]hbyELs }
._+J_ts -G|G_$9 template < typename T1, typename T2 >
/0eYMG+K= typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
rQaxr! {
;JRs?1<=' return FuncType::execute(l(t1, t2));
q.()z(M7 }
v= N!SaK{ } ;
w&x!,yd; Bdu&V*0g {je-I9%OK 同样还可以申明一个binary_op
Qr$;AZ G "^1L'4'S template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Y}vr>\ class binary_op : public Rettype
$e /^u[~: {
jr3ti>,xV Left l;
A+UU~?3y Right r;
?K3(D;5
&i public :
Rv/Bh<t binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
kWrp1` D11F.McM template < typename T >
}@^4,FKJ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3yNU$.g {
-Fn}4M return FuncType::execute(l(t), r(t));
dzkw$m^@^ }
0]jA<vLR _{ZqO;[u template < typename T1, typename T2 >
% =BMZRn typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
EKzAd {
r]0
lo- return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
5A4&+rdU }
0p@k({] < } ;
s|NjT ?PyG/W eBJUv]o % 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
A.5i"Ci[ie 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
+d%L\^?F DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
]7Z{ 8)T 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
H`geS 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
>|Cw\^ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
ykFJ%sw3X 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
%/rMg"f: 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
V._(q^ 下面是修改过的unary_op
Ii:>xuF& {iq3|x2[ : template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
-<_Ww\%8M class unary_op
?SC[G-b {
Hp(D);0+) Left l;
o^V(U~m] LB.co4 public :
"hQ_sgz[Z o'$jNciOW unary_op( const Left & l) : l(l) {}
yA3wtm/? ts8+V<g template < typename T >
"jaJr5Wv=y struct result_1
mB\C?=_ {
MBXBog7U typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
XJIv1s\g } ;
.&x}NYX4 ]K*8O< template < typename T1, typename T2 >
sQ8s7l0D struct result_2
7K{Nb {
G5FaYL.7 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ZKdeB3D } ;
gp-T"l nIvJrAm4k template < typename T1, typename T2 >
Z'k|u4ZC typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5H9r=a {
_A~4NW{U7 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
:(_+7N[KA }
X@|&c]] d
O~O
|Xsb template < typename T >
fkSwD( typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ILic.@st {
g5q$A9.Jl return OpClass::execute(lt(t));
U-^[lWn[@4 }
tM#lFmdd\P @;?T~^nGj } ;
dHk{.n^p GT J{h {bPV)RL: 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
HQ9X7[3 好啦,现在才真正完美了。
W<<9y 现在在picker里面就可以这么添加了:
~RD+.A aSP4a+\* template < typename Right >
A4QcQ" picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Tb1U^E: {
wap3Kd>MP return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
_e7-zg$/ }
[qoXMuC|P 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。
z7-k`(l4 @WKzX41' 99EXo+g [0UGuj eVl'\aUd 十. bind
J/6`oh?,Q 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。
wIf
{6z{ 先来分析一下一段例子
,]5Ic.};p _xLHrT!y X1vNF|o~ int foo( int x, int y) { return x - y;}
HBB{m bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
DSxUdEK6 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
.6~`Ubr}E 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。
**>/}.%?K 我们来写个简单的。
\sA*V%n 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
}!i` 0p 对于函数对象类的版本:
6q>+!kXh 7zTqNnPnf template < typename Func >
p*l$Wj struct functor_trait
!JBae2Z {
{5|("0[F typedef typename Func::result_type result_type;
Ac|5. ?|N } ;
gip/(/NX 对于无参数函数的版本:
RB?V7 uX T%R:NQf template < typename Ret >
?tg
y| struct functor_trait < Ret ( * )() >
aTzDew {
-@&1`@):{ typedef Ret result_type;
6/ `.(fL1 } ;
4eH.9t 对于单参数函数的版本:
q_Lo3|t i jw
,izxia template < typename Ret, typename V1 >
S.|FL%; struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
G9g6.8*& {
},[;O^Do^{ typedef Ret result_type;
Pj?Dmk~
} ;
st'D 对于双参数函数的版本:
gf)t)- E rx :z#"?I template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
bqx0d=Z~[ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
l?*r5[O>n {
ZlKw_Sq: typedef Ret result_type;
W9zE{)Sc~ } ;
W@\ (nfD2 等等。。。
MK}-<&v 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
NV r0M?`4 +{53a_q template < typename Func >
F&;
struct func_return
5f:DN\ ] {
D,ly#Nn template < typename T >
OVk~N) struct result_1
uENdI2EY8y {
M*pRv typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
=22ALlxk } ;
R \s!*) nF)uTk template < typename T1, typename T2 >
[XlB<P=|> struct result_2
"'Z- UV {
[*m2 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
4QJ8Z t } ;
] q~<= } ;
C+NF9N {w^uWR4f jQj,q{eA 最后一个单参数binder就很容易写出来了
E&~nps8e %"A_!<n@*` template < typename Func, typename aPicker >
3,aN8F1;C class binder_1
y~<@x. {
dv
N<5~ Func fn;
;9uRO*H?T aPicker pk;
~=y3Gd
B3 public :
!#? kWAU J0220 _ template < typename T >
z"F*\xa struct result_1
=fyyqb4 {
eR!G[C w- typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
@=uN\) 1 } ;
$1*3!}_0 ~y0R'oi template < typename T1, typename T2 >
uL?vG6% ^1 struct result_2
7]22"mc {
d @rs3Q1z typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
t"s5\;IJ } ;
UU@fkk 8}BB OD binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
PoD^`()FR{ '=cKU0
G # template < typename T >
[B6DC`M typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^lO76Dz~a {
d$;/T(' return fn(pk(t));
s\0K o1 }
^abD!8 template < typename T1, typename T2 >
i</J @0}y typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'dt\db5p {
4Nmea-!* return fn(pk(t1, t2));
xX@FWAj }
[>w%CY<Fd } ;
zX5G;,_ fnH3CE {0's~U+@ 一目了然不是么?
#s+X+fe 最后实现bind
E8-53"m YL5>V$i y@apJ;_R- template < typename Func, typename aPicker >
v:d9o.h picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Q~
0Dfow? {
68x}w
Ae return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
MTmO>V&O }
qa!RH]B3 dbO# 2个以上参数的bind可以同理实现。
YBSl-G' 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
d\Jji 6W lfS;?~W0k 十一. phoenix
!dv-8C$U Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
3ps,uozj am:.NG+ for_each(v.begin(), v.end(),
D@vMAW (
#@_1fE do_
^Rmoz1d [
ndOfbu;mf cout << _1 << " , "
Tb# ]
w:Q|?30 .while_( -- _1),
2a[9h# cout << var( " \n " )
AMk~dzNt )
eF1.VLI );
yDtOpM8<{ $pFk"]= 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
f9']
jJ+ 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
`-D$Fsl operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
VG#Q;Xd} 那么我们就照着这个思路来实现吧:
V.,bwPb{9 K+mU_+KRp R`Qpd3 template < typename Cond, typename Actor >
sx-F8:Qa class do_while
c)3O/` {
ahp1!=Z-= Cond cd;
&|=?acv Actor act;
4 =Fg!Eu< public :
H7jTQW0rp5 template < typename T >
cV]y=q6 struct result_1
7!-
\L7< {
lO&cCV; typedef int result_type;
BE%Z\E[[m } ;
'49L(>. /c^e&D do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
L<)Z> @fR 0P9Wy!f7 template < typename T >
"/y|VTV" typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*8206[y {
KW>VOW<. do
"%kGRHq {
6S_y%8Fv&[ act(t);
0UD"^zgY }
1"$R 3@s; while (cd(t));
tDU}rI8? return 0 ;
M c@GH }
)l{A{f6O } ;
YOKR//|3 N
^f}ui i uRGB/ju^E 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
,TJ/3_ lH 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
s7|3zqi 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
fKYKW?g;)Z 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
H PTHF 下面就是产生这个functor的类:
"GLYyC \^m.dIPdO LJ
l1v template < typename Actor >
=~$U^IsWA class do_while_actor
/h-6CR
Ka {
Mz}i[|U\ Actor act;
+_-Y`O!Q public :
b_mWu@$ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
`uhL61cMp ?.j,Bq5At template < typename Cond >
2MT_#r_ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
*JS"(. '( } ;
i^/DiWdyf .h!9wGi` r?afv.@L2 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
^#7viZ* 最后,是那个do_
fOJj(0=y c&A]pLn+x 7 BK46x class do_while_invoker
}8
\|1@09 {
uegb;m public :
:Lc3a$qtx5 template < typename Actor >
L77EbP`P do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
mf~Lzp {
X,&xhSzg? return do_while_actor < Actor > (act);
{\lui eG }
excrXx } do_;
:SQLfOQ L-MiaKc L 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
pr)K{~m]{< 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
tNYJQ 最后来说说怎么处理break和continue
u
IF$u 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。
6_Fpca3L 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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