一. 什么是Lambda
-j#2}[J7 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
q 6:dy 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,
nMq,F#`3N \+oQd=K@ $B2J
T9 o8V5w!+# class filler
="1Ind@w!
{
GfxZ'VIn public :
fa
jGZyd0: void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
:KSV4>X[%a } ;
rKe2/4>0X fy>{QC\ aD<A.Lhy 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
59LZv-l )al]*[lY -]N
x,{ 9tU]`f for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
''A_[J `> 2@n{yYwy [`#CXq' 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
@wGPqg SB;&GHq"n G, }Yl !fV+z%: 二. 战前分析
Avge eJi 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
j"t(0m 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
WrnrFz ^H p; .f. .wEd"A&j for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
*<$*"p /* --------------------------------------------- */
SXSgld2uS vector < int *> vp( 10 );
I13y6= d transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
a=|K%ii+Y /* --------------------------------------------- */
j2t7'bO_ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
e@L=LW> /* --------------------------------------------- */
@+&LYy72 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
x77*c._3v /* --------------------------------------------- */
!{+,B5 Hc for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
t>L2 /* --------------------------------------------- */
sNbxI|B for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
JinUV6cr s$zLiQF; $P > A6 看了之后,我们可以思考一些问题:
E+j/Cu 1._1, _2是什么?
!4ocZmj\ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
KaLzg5is 2._1 = 1是在做什么?
q\9JgD) 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
-vAC"8)S Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
AmUr.ofu rX U [$ubNk;!z 三. 动工
lB8-Z ow 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
:tc@2/>!O I {SjlN}d Eh)fnqs_d} o@_q]/Mh template < typename T >
\,'m</o~, class assignment
:p1u(hflS {
7zl5yKN T value;
U"~>jZKk public :
D5gFXEeh assignment( const T & v) : value(v) {}
s-NX o template < typename T2 >
mtpeRVcF T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
.97])E[U } ;
Zcey|m*| 9sM!`Lz{ (=FRmdeYl1 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
1>.Ev,X+e 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
VnSCz" ?3 P7ao5NP 3#n_?- O"+gQXe class holder
,=uD^n: {
~EW(Gs!=C public :
`T1 template < typename T >
PgAf\.48a assignment < T > operator = ( const T & t) const
),_@WW;k {
!OZy7 return assignment < T > (t);
hy9\57_# }
g9OY<w5s] } ;
eB2a-, 2bz2KB5> >:SHV W 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:
S*pGMuui REQ\>UO_ static holder _1;
HH`'*$]7 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
9p85Pv [M= ]IaMp788 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
}f%} v 而不用手动写一个函数对象。
.C%<P"=J4h 1> ?M>vK &{5,:%PXw ^+ml5m 四. 问题分析
t[HE6ea 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
Y+pHd\$-4 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
TT%M'5& 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
_IMW{ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
e
v}S+!|U 下面我们可以对这几个问题进行分析。
+ SzU 3qgS&js 7 五. 问题1:一致性
uuEV_ "X 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
5"VTK 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
7jrt7[{ t
mntp struct holder
wKh4|Ka {
N>uRf0E> //
O *C;Vqt template < typename T >
goNG' o %| T & operator ()( const T & r) const
%jJG>T {
s3N'02G return (T & )r;
_{ue8kGt }
,O5NLg- } ;
#!B4 u?"m \0gis# 这样的话assignment也必须相应改动:
B^=-Z8 pp?D7S template < typename Left, typename Right >
m[osg< CR_ class assignment
TvoyZW\?w {
>-?f0K Left l;
=>S]q71 Right r;
5PCqYN(:B public :
`?H]h"{7Q assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
:9afg template < typename T2 >
(M|Dx\_ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
=HK!(C } ;
b#c:u2 (y'hyJo 同时,holder的operator=也需要改动:
';Ea?ID DPY}?dC template < typename T >
YRk(u7:0 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
D>r&}6< {
7O2/z:$f return assignment < holder, T > ( * this , t);
/V8#[9K }
yqs4[C ,oe < 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。
u]wZQl#- 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
.8g)av+ !.$I["/= return l(rhs) = r;
9)yJ:
N#F 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
.~db4d] 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
KM0ru 'c&Ed template < typename Tp >
T.F!+ class constant_t
QhFVxCA {
"9uKtQS0o const Tp t;
3yme1Mb public :
yF:1( 4 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
0JS?; fk template < typename T >
t,Lrfv]) const Tp & operator ()( const T & r) const
udH7}K v {
]]![EHi(\ return t;
OO\+J }
)* : gqN } ;
]#<4vl\ Hvauyx5T 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
^0)g/`H^> 下面就可以修改holder的operator=了
G't$Qx,IC EP&,MYI%E template < typename T >
FkDmP`Od assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
%Xd[(Q) {
5ta `%R_ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
4B;=kL_f }
@IKYh{j4 V-P#1Kkh 同时也要修改assignment的operator()
2DrM3ZU8 9=M$AB template < typename T2 >
;+_:,_ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Q} JOU 现在代码看起来就很一致了。
BVQqY$> m 0C@G5 六. 问题2:链式操作
X05/uX{ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
h&iC;yj= 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。
P5V}#;v 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。
\7eUw,~Q> 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。
,t744k') 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
UgRiIQMq. ztY}5A2` template < typename T >
VCfl`Aq'l struct result_1
s)t@ol {
M?49TOQA typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
;d$rdFA_ } ;
q q`4<0 I> nPtuTySG 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
bs&43Ae }K>d+6qk5 template < typename T >
\K{
z struct ref
iMh#TUlQEQ {
tjS@meT typedef T & reference;
GA)`-*.R } ;
C=xa5Y template < typename T >
P; no? struct ref < T &>
,Vax&n+J {
1~FOgk1; typedef T & reference;
nF:4}qy\ } ;
c#]4awHU 3`?7<YJ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
:Ov6_x]* z6P$pqyF template < typename T >
*a^(vo typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
B mb0cFQ {
"{xrL4BtC return l(t) = r(t);
m7V/zne }
w.o@7|B1N 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。
I][*j 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Lb-OsKU ]5cT cX;Z# 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
G4;Oi= _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
{TROoX~H? _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
*>}@7}f +5 调用divide的对象返回一个add对象。
E&w7GZNt 最后的布局是:
I
34>X`[o Add
a-tmq]]E / \
@1j
Divide 5
QIEJ6` / \
#X$\&,Yn" _1 3
W@IQ^
}E 似乎一切都解决了?不。
,qwuLBW 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
Dy&i&5E.-l 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
= svN#q5s OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
IP pN@ y.k~Y0 template < typename Right >
8Fh)eha9f assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
U/M>?G~ Right & rt) const
q?:dCFw$x5 {
&-w
Cvp7 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
tOD6&< }
3}1u\(Mf 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
pki%vRY 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。
r5/0u(\LB 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。
FV!q!D 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。
T::85 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。
\@zHON( 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?
gJ{)-\ 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:
Fo_sgv8O< H?Wya.7 template < class Action >
gQuw1 class picker : public Action
[|L<_.8 {
B6 ;|f'e! public :
} OR+Io picker( const Action & act) : Action(act) {}
j (d~aqW // all the operator overloaded
Ml5w01O } ;
>=>2m2z= v?$:@9pAk Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
^ytrK
Q 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
JbbzV> "sCRdx]_ template < typename Right >
+\A,&;!SR picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Qv-_ jZ {
rlLMT6r.8 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
C!!M%P }
6 "sSo j B9 uoVcW Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
WH} y"W 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
{P./==^0 I236RIq template < typename T > struct picker_maker
(ZizuHC {
F>l]
9!P|m typedef picker < constant_t < T > > result;
RqrdAkg } ;
P@B] template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
reWot&;
{
59A}}.@?m typedef picker < T > result;
)akoa,#%6c } ;
t:Q*gWRh A/s?x>QA 下面总的结构就有了:
%$L{R 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。
<'*LRd$1 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
0~S^Y1hH picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
\b x$i* 至此链式操作完美实现。
HV|,}Wks6s r19
pZAc X"Swi&4 七. 问题3
+\9NDfYIA 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。
H
<l7ZS: a=2%4Wmz template < typename T1, typename T2 >
##*3bDf$-5 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
R 9\*#c {
3pKQ$\u return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
6_Y,eL]" }
D,feF9 ?tbrbkx 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:
wHy!CP% fZF@k5*\ template < typename T1, typename T2 >
&QgR*,5eo struct result_2
SJ,v?=S! {
C'x&Py/# typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
:o3N;*o>)0 } ;
T~e.PP |{ip T SH 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?
C6PdDRf 这个差事就留给了holder自己。
W6Fo6a"< V,njO{Q 7.oM J template < int Order >
fHFE){ class holder;
y6a3tG template <>
O0.*Pmt class holder < 1 >
|L ev.,,Ph {
%ET+iIhK public :
g7H(PF? template < typename T >
1qA;/-Zr<o struct result_1
{IjR^J=k {
]/v[8dS(l typedef T & result;
ygcm|PrS } ;
&D<y X~ template < typename T1, typename T2 >
z{QqY.Gu{G struct result_2
/{I$ #:M {
2,b$7xaf typedef T1 & result;
!nnC3y{G } ;
>(<f 0 template < typename T >
$&c*'3 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
_[BP0\dPW {
hZb_P\1X return (T & )r;
/n&&Um\ }
:2`e(+Uz template < typename T1, typename T2 >
,P0) 6> typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
8s@3hXD& {
>t+P(*u return (T1 & )r1;
!N^@4* }
m&3xJuKih } ;
~}
~4 Vurqt_nb template <>
%cn<ych
G class holder < 2 >
dZuOrTplA {
UEL_uij public :
307I$*%W template < typename T >
KI.hy2?e struct result_1
Q>z8IlJ} {
%]i15;{X typedef T & result;
[}m[ )L\ } ;
gX@aG9 template < typename T1, typename T2 >
DlJo^|5 struct result_2
*T1_;4i {
{!`6zBsP typedef T2 & result;
HzJz+ x: } ;
]?4hyN template < typename T >
(9)Q ' 'S typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Q!3_$<5<E> {
['D]>Ot68 return (T & )r;
<_+X 88 }
BA.uw_^4 template < typename T1, typename T2 >
XjBD{m( typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
;Rf'P}"] {
LzL
So"n return (T2 & )r2;
E{(;@PzE }
xIn:ZKJ' } ;
:4|4 =mkr !)$Zp\Sg XWw804ir 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> >。
Zd+bx*rD 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
(@YG~0 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
:(%5:1W lTsjxw
o return l(i, j) = r(i, j);
"@ n%Z 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
U0+-W07> MQ2_`pi return ( int & )i;
mE[y SrV return ( int & )j;
V]^$S"Tv 最后执行i = j;
jEwIn1 可见,参数被正确的选择了。
!r-F>!~ Q2>gU# 7HWmCaa[ []T8k9g/- v@pky0 八. 中期总结
5r0YA
IJ 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:
}m8q}~>tL 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
uAk.@nfiEv 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
?7A>+EY 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
$cgcX +ge?w#R Vvo7C!$z 6\t@)=C,Q dN6?c'iN?2 7p[n 九. 简化
Gw` L" 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。
VEH>]-0K 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
gGuO 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:
9BB=YnKE 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
HOi`$vX}N +-*/&|^等
P<-@h1p, 2. 返回引用。
TA\vZGJ(' =,各种复合赋值等
Gm`8q}<I 3. 返回固定类型。
.)3 <Q}> 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
TqQ[_RKg2 4. 原样返回。
Ort(AfW operator,
+7a6*;\ y 5. 返回解引用的类型。
76SXJ9@x operator*(单目)
!IR6
,A\ 6. 返回地址。
E{@[k%,_ operator&(单目)
I+(nu47ZT 7. 下表访问返回类型。
$VR{q6[0S? operator[]
IGgL7^MF 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
,: ^u-b| operator<<和operator>>
{{1G`;|v9 =MWHJ'3-/ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
3c%caK 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
b2*TgnRq E`J@hl$N template < typename Left >
-RLOD\ZBh struct value_return
^f@=:eWI {
[><Tm\(: template < typename T >
=|9!vzG4 struct result_1
3$/IC@+ {
';"VDLb3 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
MOC/KNb } ;
YZ7.1`8 z!\*Y
=e template < typename T1, typename T2 >
r|Z{-*` struct result_2
3XKf!P {
k{0o9, typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
sRfcF`7 } ;
c " ,*h } ;
}a/Cro.~4 @]0%L0u (%9$! v{3 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
hGrdtsH? Zd&S@Z 下面我们来剥离functor中的operator()
('~LMu_ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
@nf`Gw ; [ hsds\ return l(t) op r(t)
8k79&| return l(t1, t2) op r(t1, t2)
P~dcW return op l(t)
=u;MCQ[ return op l(t1, t2)
b Zt3| return l(t) op
n@w%Zl return l(t1, t2) op
]^]wP]R_ return l(t)[r(t)]
kVL.PY\K return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
7z-[f'EIUI ^Dx&|UwiZa 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:
w
= KPT''! 单目: return f(l(t), r(t));
WhDJ7{D return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
I:.s_8mH} 双目: return f(l(t));
%znc##j)q return f(l(t1, t2));
v,t:+
!8 下面就是f的实现,以operator/为例
]R *A @PU [:; struct meta_divide
ite~E5?# {
0$njMnB2l template < typename T1, typename T2 >
#;<Y[hR{P static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Js;h% {
hOeRd#AQK return t1 / t2;
pJ{Y
lS{ }
< vP=zk } ;
D,6:EV"sa t&p|Ynz?i 这个工作可以让宏来做:
Dzbz)Zst &wX]_:? #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
cnLro template < typename T1, typename T2 > \
3CJwj static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
cNH7C"@GVu 以后可以直接用
_G0x3 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
54/=G(F 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
y)*RV;^ (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
H>C=zo,oiC Cyp'?N
olcDt&xv] 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
Y$zSQ_k;U Q.[0ct template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
O@P"MXEG class unary_op : public Rettype
t^L]/$q {
5X+A"X
;C Left l;
#1[u(<AS public :
=QsYXK7Mn4 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
o}!PQ#`M cu6Opq9 template < typename T >
[!z,lY> typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
u4j5w {
Q20%"&Xp] return FuncType::execute(l(t));
he4(hX^ }
$u.z*b_yy M_8{]uo template < typename T1, typename T2 >
{8OCXus3m typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|^aKs#va {
]{iQ21`a- return FuncType::execute(l(t1, t2));
$C\BcKlmv }
:%.D78& } ;
?8$Q-1= z @Y;r=v oQ# 8nu{k 同样还可以申明一个binary_op
m2o0y++TjW #S(Hd?34, template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
v1[29t<I! class binary_op : public Rettype
XRH!]! {
Uv.)?YeGh Left l;
nlYNN/@" Right r;
OCUr{Nh public :
kl`W\t F binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
HhpDR 68
sB)R template < typename T >
J *yg& typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Ib`XT0k {
/\Ef%@ return FuncType::execute(l(t), r(t));
P'2Qen* }
E3i4=!Y Zh,71Umz template < typename T1, typename T2 >
g ?k=^C typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
. ^u,. {
;I*o@x_ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Ei|\3Kx }
]q.0!lh+WL } ;
~`/V(r;o "{n&~H` ^_6|X]tz1T 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
/mMV{[ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Q@niNDaW2 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
zTp"AuNHN 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。
hc1N~$3!G 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
`gJ(0#ac 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
Gq6*SaTk 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
\lY_~*J 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
iwq!w6+ 下面是修改过的unary_op
[e
q&C_|D :U\tv[
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
,bd_: class unary_op
5bIw?%dk( {
SKtr tm Left l;
-} +[ u!s2BC0}N public :
~@!bsLSMU I|OoRq unary_op( const Left & l) : l(l) {}
92c HwWZ! 9ati`-y2 template < typename T >
~[
F`" struct result_1
)1z@ {
pw#-_ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
@L`jk+Y0vF } ;
>sF)BoLc 4
:v=pZ template < typename T1, typename T2 >
edD)TpmE, struct result_2
(BM47D=v {
.d*8C, typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
FsPw1A$y } ;
:DNjhZ #z(]xI)" template < typename T1, typename T2 >
*hrvYil2b typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.X&9Q9T=# {
^pS~Z~[d/ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
3'Rx=G' }
I'Hf{Erw gr{ DWCK template < typename T >
z{543~Og59 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ni<(K
0~ {
Zfw,7am/ return OpClass::execute(lt(t));
Om<a<q }
[7-?7mp!B h;Qk@F } ;
sT.ss$HY9, dQvcXl] q)GdD== 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
maZ)cW?
好啦,现在才真正完美了。
46x'I( 现在在picker里面就可以这么添加了:
yauvXosX "MsIjSu template < typename Right >
l] vm=7: picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
_aphkeqd {
xk5]^yDp return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
jdN`mosJ }
YUb_y^B^ 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。
RCrCs ;a/E42eN; :0/7, i f<_Cq<q" ]GS bjHsO 十. bind
A,]h),b 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。
l{9Y 先来分析一下一段例子
i%/+5gq x;S @bY S/ *E,))m int foo( int x, int y) { return x - y;}
=I<R! ZSN bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
aXVFc5C\ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
(:_$5&i7 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
hp2t"t 我们来写个简单的。
965jtn 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
VVZ'i.*_3? 对于函数对象类的版本:
#E[0ys1O 9?$i? template < typename Func >
(Z*!#}z` struct functor_trait
.`lCWeHN {
6863xOv{T typedef typename Func::result_type result_type;
1oS/`) } ;
#WuBL_nZ~ 对于无参数函数的版本:
u,
ff>/1 s7<AfaJPF template < typename Ret >
#spCtZE struct functor_trait < Ret ( * )() >
| Iib|HQ) {
^~dWU> typedef Ret result_type;
H|*m$|$, } ;
[
3Gf2_ 对于单参数函数的版本:
8}[).d160
XX@ZQcN template < typename Ret, typename V1 >
T%Lx%Qn struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
.>S!ji {
0@(&eH= typedef Ret result_type;
EPm/r } ;
;jXgAAz7 对于双参数函数的版本:
*hx yfSmDPh template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
hM{bavd struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
NUZl`fu1Z4 {
6<]lW typedef Ret result_type;
b-DvW4B } ;
M+>u/fldV 等等。。。
3Ul*QN{6 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
-@s#uA
h 7r!x1 template < typename Func >
M7T5
~/4 struct func_return
s*[bFJwN {
8Wx=p#_ template < typename T >
A<{{iBEI` struct result_1
d~H`CrQE* {
+R &gqja typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
paK2xX8E } ;
*T/']t #4PN"o@ template < typename T1, typename T2 >
+2{Lh7Ks struct result_2
y0#2m6u {
L_T5nD^D typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
)2.Si# } ;
UfGkTwoo= } ;
29KiuP fex@,I&
f8~_E 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Tbq;h?D {.yB'.k? template < typename Func, typename aPicker >
{mg2pfhB! class binder_1
M >u_4AY {
QV!up^Zso Func fn;
T[gv0|+ aPicker pk;
]DcFySyv public :
HtFDlvdy] [WmM6UEVS template < typename T >
;+%rw 2Z,B struct result_1
;TYBx24vD' {
Dtk=[;"k2a typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
_b 0&!l<
} ;
n S=W 1zf HfVZ~PP template < typename T1, typename T2 >
#e"[^_C@! struct result_2
"sTRS* {
)8AXm typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
s AkdMo } ;
r@V!,k#S rp$'L7lrX binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
kmW4:EA% Y4-t7UlS; template < typename T >
J5qZFD typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
It(_v {
j%kncGS return fn(pk(t));
HN"Z]/5j }
~$'awY template < typename T1, typename T2 >
;l+Leex
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
# d {
Vr}'.\$ return fn(pk(t1, t2));
l#o
~W` }
aN?zmkPpov } ;
/:
"1Z]@ a(nlTMfu dd;~K&_Q/i 一目了然不是么?
W1~0_; 最后实现bind
zCZf%ATq la!~\wpa dPlV>IM$z template < typename Func, typename aPicker >
T)/eeZ$ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
FPz9N@M%Q {
o/E >f_k[ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
?,mmYW6TjB }
kP:!/g iS^QTuk3% 2个以上参数的bind可以同理实现。
uRvP hkqm 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。
';CNGv - 0mE 0 j 十一. phoenix
Ud?Q%)X Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
/uflpV| X?O[r3< for_each(v.begin(), v.end(),
K;?+8(H (
V[LglPt do_
VA%J\T|G2\ [
I7onX,U+ cout << _1 << " , "
3]Ct6 ]
(PLUFT .while_( -- _1),
?<!| cout << var( " \n " )
oH@78D0A )
|yCMt:Hk );
6k%f e~OpofJNb 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:
:#Wd~~d 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
)=+|i3]U operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
5pX6t 那么我们就照着这个思路来实现吧:
6nn*]|7 /~1+i'7V., llq<egZpm template < typename Cond, typename Actor >
U^PgG|0N class do_while
00(\ZUj {
VY-EmbkG-t Cond cd;
6ujWNf Actor act;
I9^x,F"E] public :
&oNAv-m^GD template < typename T >
Z,gk|M3. struct result_1
F9^S"qv$ {
203s^K61 typedef int result_type;
mh%VrAq } ;
z{q`G wW ).O)p9 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
KNl$3nX inL(X;@yo template < typename T >
"]*tLL:` typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0-gAyiKx? {
@7}W=HB do
>P(.:_^p {
kh<2BOV act(t);
q.vIc
?a }
i8p6Xht while (cd(t));
jXJyc'm7 return 0 ;
6BlXLQ,8q }
JF]JOI6.e } ;
sOY:e/_F +@UV?"d 42{~Lhxt 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
gYj'(jB 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
7zMr:JmV 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
DU^loB+ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
P?<y%c< 下面就是产生这个functor的类:
, gHDx XW/o<[91 crCJrN= template < typename Actor >
\8tsDG(1 ' class do_while_actor
#yen8SskB {
4-w{BZuS Actor act;
UiWg<_<t public :
e20-h3h+ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
{
w_e9W bi ooGM$U template < typename Cond >
Gj*9~*xm( picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
$b\P|#A } ;
x-c"%Z| bt *k.=p d9ihhqq3} 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Bvj0^fSm 最后,是那个do_
#ob/p#k G}*hM$F ~[: 2I class do_while_invoker
*Ex|9FCt$ {
1YA% -~ public :
@HW*09TG template < typename Actor >
ESs\O?nO do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
9mgIUjz {
6*?F @D2& return do_while_actor < Actor > (act);
$>gFf}#C }
E^PB)D(. } do_;
i4Jc.8^9$ oU|c.mYe 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
|qLh5Ty 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
B!yr!DWv 最后来说说怎么处理break和continue
dx]>(e@(t{ 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。
/?!u{(h } 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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