一. 什么是Lambda
vLn<=. 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
"wL~E Si 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,
q88p~Ccoa oc'#sE x&sT )=# z"o;|T: class filler
W=M&U {
vLR)B@O,2 public :
f/Km$#xOr void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
@v_E'
9QG^ } ;
^ L'8: ;OQ-T+(T )|,-l^lC 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
Ht?
u{\p@ +4\JY"oi 3~6F`G VOwt2&mZ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
RtH[OZu(8 dvxD{UH P]!$MOt 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
$D5[12X qyl~*r* ?15k~1nA y$s}-O]/- 二. 战前分析
n>>hfxv(O! 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。
$t.N|b`' 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
d|TRP,y hor ok:{ &=fBqod for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Lv,~M f1| /* --------------------------------------------- */
a<tUpI$ vector < int *> vp( 10 );
j{VxB transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
U@yrqT@;AU /* --------------------------------------------- */
mkYM/*qyM& sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
9 U1)sPH; /* --------------------------------------------- */
n4YEu\* int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
C yC<{D+ /* --------------------------------------------- */
hDmtBdE for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
@)&b..c?_ /* --------------------------------------------- */
1w+OnJI? for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Oz^+;P1 qA9*t ]w%7/N0R NrVQK}%K 看了之后,我们可以思考一些问题:
(~-q}_G;Q 1._1, _2是什么?
}@@1N3nnxV 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。
,8o]XFOr 2._1 = 1是在做什么?
C JiMg'K 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。
YV-2es+Bd 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。
aFo%B; 8m n$y1k D d(,-13 三. 动工
OW)8Z60 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
] 5P{* WSDNTfpI f:7Y Uvf-h4^J]: template < typename T >
C'n 9n!hR class assignment
3I:DL#f {
TW3:Y\ p T value;
"4g1I< public :
=eac,]31 assignment( const T & v) : value(v) {}
XIBw&mWf template < typename T2 >
=Z#tZ{" T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
!"2OcDFx } ;
TM!R[-\ ct~lt'L\ 2yq.<Wz< 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
H/)= 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
,)]ZD H H _3gVrP_ 2#/ KS^ "%f>/k;!h. class holder
q6j]j~JxB {
2d.I3z:[ public :
BC@"WlD template < typename T >
mqsf#'ri assignment < T > operator = ( const T & t) const
*tRJ= {
4i~;Ql return assignment < T > (t);
d_5h6Cz4 }
C
2oll-kN } ;
t"0~2R6i aOYd"S}u _LK>3Sqd 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
2"__jp:( [&{"1Z static holder _1;
WM@uxe, Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
w_U5w ;F5B)&/B for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
@
K@~4! 而不用手动写一个函数对象。
saRB~[6I `M7){ u'32nf? nosEo?{ 四. 问题分析
`gss(o1} 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
v(: VUo]H 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
=<e# 2 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
'
>\* 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
'rR\H2b
下面我们可以对这几个问题进行分析。
'6 /uc:zv S0yPg9v 五. 问题1:一致性
nIsi 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
CJu;X[6 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
zkd#vAY(A p!Gf^ struct holder
LXXxwIBS {
}`_2fJ6 //
E'r*
g{, template < typename T >
T|{BT!
W1E T & operator ()( const T & r) const
a:;*"p[R {
M1ayAXO return (T & )r;
S[u<vHy }
J,~)9Kh$ } ;
6&u,. -8pHjry'q 这样的话assignment也必须相应改动:
P&F)E#Sa "3^6 template < typename Left, typename Right >
t]@Zd* class assignment
S3J6P2P {
jr9ZRHCU Left l;
u!@P,,NY Right r;
M>]%Iu public :
qC6Q5F assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
T@RzY2tz template < typename T2 >
}pTj8Tr T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
M,#t7~t } ;
,\qo NFa
; 同时,holder的operator=也需要改动:
+f7?L]wzic zm~~mz A template < typename T >
vj_oMmjKw assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
?"C]h s {
7"[lWC!As5 return assignment < holder, T > ( * this , t);
J%A`M\ }
sZbzY^P 1a)_Lko 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。
z44uhR h 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
)RkU='lB " C )I"yeS. return l(rhs) = r;
(dT!u8O e 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。
KYl^{F 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
3jn@ [ m (
ou:"Y template < typename Tp >
&6:,2W&s class constant_t
SP*5 W)6 {
.*f;v4! const Tp t;
$yc,D=*Isi public :
RXof$2CZS constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
D-~Jj&7 template < typename T >
yk5P/H) const Tp & operator ()( const T & r) const
9D|
FqU | {
I^wj7cFo5 return t;
GHlra^ }
,-1$Vh@wM } ;
]_=HC5" h1kPsgzR 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
3Mcz9exY 下面就可以修改holder的operator=了
"p;DQ-V -'N#@Wdr template < typename T >
A8RT3OiXA assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
,G:4H%? {
TZP{=v< return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
N1Z8I: }
395o[YZx* ~^euaOFU 6 同时也要修改assignment的operator()
]q3Kd{B ?rOb?cu- template < typename T2 >
c@^:tB T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Gu}x+hG 现在代码看起来就很一致了。
'H'+6 {x4[Bx1 六. 问题2:链式操作
^VIUXa 现在让我们来看看如何处理链式操作。
qN0#=X
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。
'; dW'Uwc 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。
w@ 5/mf? 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。
6C0_. =7# 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
W@C56fCa 0;H6b= template < typename T >
)f!dG(\ struct result_1
_%2Umy| {
=qtoDe typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Fp6Y Y
} ;
z-gwNE{ Y z,!#ob$ 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:
}H#t( 9,U sKuTG93sr@ template < typename T >
&+j^{a struct ref
} E#+7a {
Q Bw
ZfX typedef T & reference;
{e%abr_B } ;
N.G*ii\ template < typename T >
SN{*:\>, struct ref < T &>
u#M)i30j {
sBb.Y
k typedef T & reference;
UvZ@"El } ;
mCt>s9a)H Tb={g;0@ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
U&n>fXTHn ye|a#a9N template < typename T >
f>5RAg typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
!~N4}!X3du {
!:<UgbiVv return l(t) = r(t);
|3,V%>z }
W#L"5pRg 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。
U+"= 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
4LEE
/ ?66(t 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
{~t4 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
VDKS_n _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
=]QH78\3 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
w;EXjl;X O 最后的布局是:
e^NEj1 Add
k<| l\]w / \
V*zz-
2_i Divide 5
daIL> c" / \
8KtgSash _1 3
d `kM0C 似乎一切都解决了?不。
:dguQ|e 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。
E)O|16f|> 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。
9I\3T6&tr 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:
|NU0tct^ R5eB,FN template < typename Right >
iEviH>b5 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
UB$`;'|i Right & rt) const
Ke?gz:9j {
*sB-scD return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
7+a%ehwU }
;hA7<loY 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
o~x39 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。
:pDY 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。
6#)Jl 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。
Dw`m>'J0 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。
q Iy^N:C2' 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?
!
F <] T 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:
W/r mm* vA;F]epr! template < class Action >
>yBxa) class picker : public Action
F[kW:-ne@Z {
P$3=i`X!nw public :
hO/5>Zv? picker( const Action & act) : Action(act) {}
<.WM-Z // all the operator overloaded
PDt<lJU+X } ;
vV.~76AD5 r)p2'+}pV Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
x$n~f:1Y 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:
=~hsKBt* c',:@2R template < typename Right >
+lW}ixt picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
,MM>cOQ {
v1nQs=' return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
< m enABN4 }
TH>?Gi)" WBr:|F+~s Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
'cZMRRc< 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。
)[^y
t0% K3rBl!7v template < typename T > struct picker_maker
^m_^ {
VyWYfPK typedef picker < constant_t < T > > result;
S,9NUt } ;
{?*<B=c template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
2;4]PRD6w {
)@]6=*% typedef picker < T > result;
c6,s+^^ } ;
A
mI>m 0+}EA[ 下面总的结构就有了:
5L-lpT8P 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。
7}ws
|4Y 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。
]$~Fzs picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
heL$2dZ5H 至此链式操作完美实现。
StU 4{ Vvm=MBgN ,-(T"Ph< 七. 问题3
O3kg 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
_F`$ d2 [DZqCo template < typename T1, typename T2 >
l'*^$qc ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
mRhd/|g* {
fvcW'T}r return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
d>%gW* }
&8<<!#ob p)B33ZzC 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
I@0z/4H`` YV/>8*i template < typename T1, typename T2 >
DX}B0B struct result_2
zL:&Q< {
PiMKu|,3 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
o84UFhm } ;
bTLMd$ (C daE!I4Q 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?
"]VDY) 这个差事就留给了holder自己。
fdlvn*H aUH\Ee^M:R 5D,.^a1 A template < int Order >
#D+7TWDwNt class holder;
0A;"V'i template <>
AV40:y\RW class holder < 1 >
NO-k- {
LHh5 v"zjG public :
yND"bF9 template < typename T >
o#qH2)tb struct result_1
\6{krn| {
{?E<](+0 typedef T & result;
w8O" =}, } ;
%*wzO9w4
template < typename T1, typename T2 >
;{vwBDV!' struct result_2
'E4AV58. {
T~BA)![ typedef T1 & result;
&&=[Ivv } ;
^Ye\u1n4 template < typename T >
l)4O . * typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
^+ZgWS^%
{
F{<5aLaYti return (T & )r;
'Qa5n\HX$ }
@q K]JK template < typename T1, typename T2 >
WRWWskP typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
x^G'rF"nT {
xc9YM0B& return (T1 & )r1;
U-i.(UyZ }
C5xag#Z1 } ;
xJ{_qP j 5Qo*p template <>
|EKu2We* class holder < 2 >
x H-X|N {
07V8;A<, public :
\v+u;6cx_ template < typename T >
A{# Nwd> struct result_1
k1)%.pt% {
,~COZi;R.D typedef T & result;
OS-sk! } ;
Z(j{F<\jS template < typename T1, typename T2 >
1B|8ZmFJj struct result_2
+TK3{5`!Ae {
98RKCc9h typedef T2 & result;
pY@Y?Jj } ;
q2hFOm template < typename T >
-w1@!Sdd typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
mpgO s {
$&{ti.l return (T & )r;
]mQw,S)/" }
.%}?b~
template < typename T1, typename T2 >
~*M$O & typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
%f j+70 {
Z:*@5 return (T2 & )r2;
{`(>O"_[Q }
t42u b } ;
-'`TL$ O:'?n8rWL Xd<t5{bD! 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> >。
7Ym(n8 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
g:7,~}_}^ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
FS6<V0pil qH>`}/,P return l(i, j) = r(i, j);
5!I4l1 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
eSEq{?> &;E5[jO^D return ( int & )i;
k|vI<:'p, return ( int & )j;
'm3t|:nMU 最后执行i = j;
jCioE 可见,参数被正确的选择了。
AH#4wPxF %'
$o" R!(ZMRMn 8j5<6Cv_
oR .cSGh 八. 中期总结
)@gZ;`n 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
|&3x#1A 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
6Wj^*L! 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
:kMHRm@{ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
:i~W
}r {2&m`Dbm 6"/WZmOp fX~'Zk\u >j*;vG5T ?S
Z1`.S 九. 简化
o:S0* 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
@L/o\pvc 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
|4(~%| 8{ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
Ea6
&~" 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Wy .IcWK +-*/&|^等
8uNULob 2. 返回引用。
\OILWQ[/ =,各种复合赋值等
A#8q2n270* 3. 返回固定类型。
{q%Sx*k9[ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
j;b42G~p 4. 原样返回。
g.py+
ZFJ operator,
DdQ;Q5| 5. 返回解引用的类型。
);V2?G`/ operator*(单目)
}`(N:p 6. 返回地址。
P{OAV+cG operator&(单目)
KRAcnY;u 7. 下表访问返回类型。
({r*=wAP operator[]
<BFQ: 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
_VE^/;$"l operator<<和operator>>
<"N_j]wD /X"/ha!=&D 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。
aNcd`
$0 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
r3E!dTDWq W%<LTWOc template < typename Left >
>F1kR\! struct value_return
W>_]dPB S/ {
Q;11N7+ template < typename T >
7ELMd{CD struct result_1
">f erhN9 {
z]B]QB
Y[ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
N`iwC! } ;
r{\1wt o[oM8o< template < typename T1, typename T2 >
L`f^y;Y. struct result_2
1"Z@Q`} {
x:-.+C% typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
A?_ =K } ;
]]7mlQ } ;
f-DL:@crU W} WI; cI &'cL%. 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
X%z }VA ojYbR<jn9 下面我们来剥离functor中的operator()
mxor1P#| 首先operator里面的代码全是下面的形式:
!cKz7?w Lg8nj< TF return l(t) op r(t)
kEwaT$ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
3bO(?l`3h return op l(t)
`:N# 'i return op l(t1, t2)
*8~86u GU return l(t) op
%X#zj" return l(t1, t2) op
21k5I #U return l(t)[r(t)]
fXrXV~'8 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
6'\6OsH ),%6V5a+E 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:
Y5fLmPza 单目: return f(l(t), r(t));
h -iJlm return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
+`3!I 双目: return f(l(t));
Gt9&)/# return f(l(t1, t2));
9x,RvWTb 下面就是f的实现,以operator/为例
^C2\`jLMY [+O"<Ua struct meta_divide
\*=7#Vd {
ge]STSM0n7 template < typename T1, typename T2 >
ECv)v static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
f~ }H {
ySI~{YVM return t1 / t2;
>0Q|nCx }
^CwR!I.D}4 } ;
%Uz(Vd#K R|i/lEq 这个工作可以让宏来做:
apE C6rg<tCH #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Z7 E template < typename T1, typename T2 > \
JN7k 2]{ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
6 uKTGc4 以后可以直接用
K~ ;45Z2 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
/x3/Ubmz~x 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
qJ0fQI\ (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。。。)
B]tIi^ T#bu
V IIy~[4dW 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
?-1r$31p zt^48~ry template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
>E*$
E class unary_op : public Rettype
;sHN/eF {
,t1abp{A Left l;
EbqcV\Kb public :
g2unV[()_ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
c6Y\n%d& 8Jz:^k: template < typename T >
^e+a typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?
w^- {
u, 3#M ~ return FuncType::execute(l(t));
.!JVr"8 }
L/"0ws_ s3W@WH^. template < typename T1, typename T2 >
eI@
q|"U typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
u ElAnrm {
[TNj;o5J return FuncType::execute(l(t1, t2));
F{ELSKcp. }
vVL@K,q } ;
gzeQ|m2] _V\Bp=9W : }`-B0 同样还可以申明一个binary_op
(ND4Q[*6 n8.kE)? template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
O@YTAT&d# class binary_op : public Rettype
.; )l {
s`#(
Left l;
t=xOQ8 Right r;
r7Ya\0gU public :
Q:$Zy binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
] Eh}L F4e:ZExJ template < typename T >
>CkjUZu]& typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!~h}8'a? {
z)uuxNv[R return FuncType::execute(l(t), r(t));
!Kv@\4 }
ncx(pp w^]6w\p template < typename T1, typename T2 >
pJ
?~fp typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
bMU(?hb {
w4fW<ISg return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
u<nLag }
oHs2L-G } ;
77Bgl4P Dr6A,3B 8|$3OVS 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
Oez>X=Xf 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
+d|mR9^([ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
M'!U<Y
- 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
l9M0cZ, 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
aj}(E+ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
xz:J 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
}cN@[3v 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
O-4C+?V 下面是修改过的unary_op
(#;`"Yu :f$x Qr4Qz template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
B^^r\L9 class unary_op
P bQk<"J1 {
kkK
kf' Left l;
(<
=}]v )IJQeC public :
]TaN{" n>'Kp T9| unary_op( const Left & l) : l(l) {}
@}:uu$OH F0690v0mB[ template < typename T >
AdWq Q struct result_1
0VK-g}"x {
"HXYNS> typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
$2%f 8& } ;
4np qJ1 EJ`T$JD template < typename T1, typename T2 >
Sv;_HZ struct result_2
l
(3bW1{n {
./$cMaDJ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
P#:?ok } ;
O=9-Qv| vaon{2/I template < typename T1, typename T2 >
=v*.p=r typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+NFzSal {
~l2aNVv; return OpClass::execute(lt(t1, t2));
UswZG^Wh }
/>j';6vi Q%-di= template < typename T >
{%#)5l) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
CZbYAxNl {
Vn~UB#]'3 return OpClass::execute(lt(t));
!'Q -yoHKD }
4Yl; cr;g5C
V } ;
Sc7U|s sFBneBub c=AOkX3UD 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
iH.$f /)N 好啦,现在才真正完美了。
A0%}v* 现在在picker里面就可以这么添加了:
&)oOeRwi]. BW,mwq template < typename Right >
4R5D88=C picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
&5L<i3BX {
rcGb[=B f return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
!cGDy/| }
z%/N!RLW 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。
y^;l*qq ;@
[
0x jzK5-;b 1EyL#;k D/=5tOy 十. bind
&gI ~LP 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。
3z]+uv+2J 先来分析一下一段例子
V#jWege ^_ojR4 +78CvjG int foo( int x, int y) { return x - y;}
<40rYr$/J bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
IuZ) [*W bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
^GBe)~MT 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
|+$%kJR= 我们来写个简单的。
w}{5# 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
x2QIPUlf 对于函数对象类的版本:
cJgBI(S5 Skz|*n|eY template < typename Func >
"@9?QI} struct functor_trait
xF8}:z0 {
IG3,XW typedef typename Func::result_type result_type;
$3,ryXp7 } ;
Va$Pi19 O 对于无参数函数的版本:
QORN9SY *GUAO){' template < typename Ret >
^;c 16 struct functor_trait < Ret ( * )() >
n8hRaNHl2 {
x3rlJs`$; typedef Ret result_type;
+ht|N[P } ;
+-B^Z On 对于单参数函数的版本:
-TZ p
FT" Ez{MU@Fk template < typename Ret, typename V1 >
0R0{t=VJZ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
2m>-dqg {
N0>0z]4;q typedef Ret result_type;
}oJAB1'k } ;
s`Cy
a` 对于双参数函数的版本:
L^^4=ao0 }CxvT`/ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
?RzD Qy D struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
M. td^l0 {
8_K60eXz typedef Ret result_type;
-{
u*qtp } ;
1.q_f<U 等等。。。
,^8 MB. 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
VGqa)ri" yFhB>i template < typename Func >
{7MjP+\ struct func_return
*1@:'rJ {
j6(?D*x template < typename T >
~ 7)A"t struct result_1
\Ey~3&x9f {
7FO'{Qq typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
IHC1G1KW=A } ;
S-#q~X!yJ =:+0)t=ao template < typename T1, typename T2 >
U1_&gy @y struct result_2
T#Z%y!6 {
YK{a typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
xLZd!>C } ;
q8ImrC.'^ } ;
ftBq^tC V,EF'-F wve=.n 最后一个单参数binder就很容易写出来了
[@fz1{* _7a'r</@ template < typename Func, typename aPicker >
7~M<cD class binder_1
{0!#>["< {
[0[M'![8M Func fn;
0iEa[G3 aPicker pk;
r.0oxH'] public :
#=}$OFg woq)\;CK template < typename T >
YwH./)r= struct result_1
c<+;4z {
nT#JOmv typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
;7Oi! BC } ;
kcB+ _ TOLl@p]lU template < typename T1, typename T2 >
#pdUJ2)yM struct result_2
Ml>( tec {
6aOp[-Le typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
{F|48P;J } ;
o ojiJ~ FbACTeB binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
f+vVR1 dPjhq(8 zU template < typename T >
;+pOP |P= typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6@4n'w{" {
[RU
NuO
return fn(pk(t));
ELa ja87 }
cy~oPj]j template < typename T1, typename T2 >
`0#H]=$2h typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0'$p$K {
kpob b return fn(pk(t1, t2));
:u%$0p> }
A~lIa$U$b } ;
IPA*-I57 ?)3jqQ. BQ05`nkF 一目了然不是么?
,yLw$- 最后实现bind
:XT?jdg g?qKNY e&X>F"z2 template < typename Func, typename aPicker >
C>|@& o1 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
iRmQ5ezk {
dYOF2si~% return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
A~-#@Z }
"EftN5?/
f1+qXMs 2个以上参数的bind可以同理实现。
qJ[@:&: 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。
:Eh'( : \V,k~asl 十一. phoenix
DpL8'Dib Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
lUh*?l nJ3vi}` for_each(v.begin(), v.end(),
#GqTqHNE< (
JE%A|R<Jl do_
;MTz]c [
<d$A)S};W cout << _1 << " , "
tGqCt9;< ]
-4L!k'uR .while_( -- _1),
=L0fZf cout << var( " \n " )
, &' Y )
4u:0n>nJ1 );
"zV']A>4H V;9 }7mw 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
)}X5u%woV 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
'm1. X-$V operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Z}cIA87U 那么我们就照着这个思路来实现吧:
RLKj
u;u ~y\:iL//E -2NwF4VL template < typename Cond, typename Actor >
8@7AE" class do_while
6
nGY^ {
#w~0uCzQ@ Cond cd;
LC'F<MpM Actor act;
k0&lu B% public :
jL4>A$ template < typename T >
XNmQ?`.2' struct result_1
Lk(S2$)* {
ch,| 1}bi typedef int result_type;
r<FQX3 } ;
F2oJ]th.3 F RH&B5w do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
SgSk!lj rye)qp| template < typename T >
:Ee ?K typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
G\/IM {
9A;6x$s do
@P70W<< {
(UW6F4:$ act(t);
U1^l+G^,~ }
w#{l4{X| while (cd(t));
:,C%01bH|l return 0 ;
ze"~Ird }
mmN|F$;r } ;
G `Izf1B`I +2O=s<fp ta! V=U 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
}1rvM4{/+f 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
Qu_EfmN| 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
@DCJ}hud 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
IgA.%}II} 下面就是产生这个functor的类:
h3t$>vs2F" B "n`|;r5 &l!$Sw-u; template < typename Actor >
:1BM=_WwI class do_while_actor
l4`^! {
"w^Nu6 Actor act;
:C}H y public :
V* Qe5j9 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
104!!m /d]~ly
@uI template < typename Cond >
<%r h/r picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
U 1F-~{r } ;
qp1\I$Y E.#6;HHzN ^+a 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
/yt7#!tm+ 最后,是那个do_
u7(]; Okoo(dfM tWRf'n[+] class do_while_invoker
ioWJj.% {
#'g^Za public :
Z*h ;e; template < typename Actor >
.S6ji~;r do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
y;,y"W {
E4i@|jE~) return do_while_actor < Actor > (act);
kXCY))vnn }
Q4CJ]J` } do_;
1 Xa+%n9 ,M{Q}:$+4 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
:r^klJ(m 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
?to1rFrU 最后来说说怎么处理break和continue
!(yT7#?hP 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。
i9y3PP) 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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