一. 什么是Lambda
m*Q*{M_e 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
qJPEq%'Q 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,
}E]&,[4&M NoG`J$D }Gg:y? 25CO_ class filler
=%+o4\N, {
ZVX!=3VT public :
-cW'g void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
'k(aZ" } ;
vgvJ6$# nFY6K%[ '2BE"e 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:
VLO!hA# 3ZEV*=+T5 FqpUw<]6s 9XSZD93L for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
p!]$!qHO( FSn&N2[D %qj8*1 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
g(Dr/D BqA EA+}Rf6} 4OOH
3O 二. 战前分析
P&0o~@`cL 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
i1E~ F 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
<>tQa5; H6I]GcZ$ O)E8'Oe"Q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
hwR_<'! /* --------------------------------------------- */
,J63?EQ3 vector < int *> vp( 10 );
':jsCeSB transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
'ixu+.ZL/ /* --------------------------------------------- */
V`/D!8> sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
j jLwHJ /* --------------------------------------------- */
SlRQi: int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
byW9]('e /* --------------------------------------------- */
bb]r for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
{+V]saYP /* --------------------------------------------- */
2l#c?]TA for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
y$7vJl.uS/ #uzp 2[8C?7_K0? >.)m|, 看了之后,我们可以思考一些问题:
7\?0d! 1._1, _2是什么?
d}2$J1` 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。
MY]<^/Q 2._1 = 1是在做什么?
" A}S92 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。
X?8 EPCk 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。
R
rtr\a ` ,O#r0m 8o SNnT 三. 动工
} qf=5v 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
v3ky;~ke ~5Cid)Q}@o knsTy0] nbECEQ:|B template < typename T >
LW$(;-rY class assignment
:~Z-K\ {
+6$ |No T value;
_,?<r&>v6 public :
3m#/1=@o assignment( const T & v) : value(v) {}
\pVmSac, template < typename T2 >
KDX1_r=Y T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
,L.*95, } ;
'kC,pN{-> P d"=&Az| /YLHg5n8+ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
1j!LK- 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
pr) `7VuKp ;tZ;C(;< .EF(<JC? iaAj|: class holder
I+VL~'VlS {
`u't public :
0,z3A>C template < typename T >
=,])xzG% assignment < T > operator = ( const T & t) const
8nj^x?bn {
:"~SKJm return assignment < T > (t);
|}-bMQ| }
Hrk]6* } ;
FoNkISzW
b5@sG^ &qjc+-r{l 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:
wi gs1 ILU7Yhk static holder _1;
GI[TD?s Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
i0TbsoKh: %2;Nj;
J$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
/TndB7l"3 而不用手动写一个函数对象。
bih%hqny nZbINhls %6%~`((4 0ap_tCY 四. 问题分析
'xP&u<(F 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。
`B A'a" $ 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。
Lhz*o6) 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Xt.ca,`U 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
\x7^ly$_ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
vH?rln !S3^{l- 五. 问题1:一致性
q?*
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?|
iCtDV5 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
hE;|VSdo l"rX'g? struct holder
+L,V_z {
#
E{2 !Z //
]i:_^z)R template < typename T >
)Ggv_mc h T & operator ()( const T & r) const
L[cP2X]NQ {
Ht"?ajW{ return (T & )r;
z@21Z`, }
_qO'(DKylC } ;
<0!O'" "J 4~K%,K+Du 这样的话assignment也必须相应改动:
I !J' YW2h#PV6_ template < typename Left, typename Right >
(uVL!%61k class assignment
2;w`W58
{
j>`-BN_ Left l;
4Jf9N' Right r;
F;L8FL- public :
$3=S\jyfK assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
~JS BZ@ template < typename T2 >
(2ZkfN T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
&\y`9QpVF } ;
]SmN}Iq1 agkGUK/ 同时,holder的operator=也需要改动:
QnA~,z/.w ]5r@`%9 template < typename T >
2}n7f7[/b assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
z*UgRLKZD {
VTa% return assignment < holder, T > ( * this , t);
\c}pzBFd }
c`@";+|r |->CI 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
a*&(cn 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
KL yI*` neQ~h4U" return l(rhs) = r;
E)`:sSd9 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
YsMM$rjP+ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
+#Wwah$ E&N~h|CL template < typename Tp >
Za,myuI+ class constant_t
'3b'moy {
61w
({F const Tp t;
<aLS4 public :
O6ph_$nt. constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
CTS1."kx1 template < typename T >
UqD ]@s` const Tp & operator ()( const T & r) const
PthgxB^ {
r
)HZaq return t;
U&ytZ7iB }
g4u6#.m( } ;
=I aWf @,j,GE% 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
?N(<w?Gat 下面就可以修改holder的operator=了
U:z5`z! d%UzQ*s template < typename T >
$A`m8?bY assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
ve+bR {
mPhu#oK'f return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
@C<ofg3E }
>C19Kie72 ps;d bY*s6 同时也要修改assignment的operator()
9GRQ^E
`8S3Y template < typename T2 >
vz~Oi T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
14"+ctq 现在代码看起来就很一致了。
?;_*8Doq-a *NG\3%}%|@ 六. 问题2:链式操作
`yP`5a/ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
/z_]7] 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
aL_/2/@X8 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
damG*-7Svx 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
r^a:s] 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
"g)V&Lx#X DR{O.TX template < typename T >
q-+:1E struct result_1
qY$ [2] {
4=o vm[ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
zPxR=0| } ;
0k{\W Q`W2\Kod] 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:
)|v y}Jf7 f9 \$,7F template < typename T >
J
jm={+@+ struct ref
t,Ka]
/I {
XPU>} 4{ typedef T & reference;
p_g`f9q6D } ;
v7SYWO# template < typename T >
:dh; @kp struct ref < T &>
J_h.7V {
DnFzCJ typedef T & reference;
F3EAjO)ch } ;
Y X^c}t}U jLVG=rOn 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
_FYA? d} 4"k &9+> template < typename T >
GTM0Qvf? typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
^8;MY5Wbs {
M2 |!,2 return l(t) = r(t);
Sz@z
0' }
O-X(8<~H= 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。
50QDqC-]XS 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
~t~[@2?WG mpug#i6q 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(Lz& *4 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
P,ueLG= _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
X2@Ef2EkM +5 调用divide的对象返回一个add对象。
s`_EkFw>Gl 最后的布局是:
\^*:1=|7u] Add
&U7v=a / \
A{
~D_q Divide 5
X7huc* / \
12z!{k7N _1 3
!i) !|9e 似乎一切都解决了?不。
/iFn=pk1? 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。
=S`h/fru 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。
]JjS$VMauX OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
}bv+^# "-$}GUK?Z template < typename Right >
hK3-j;eg assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
q4[}b-fF Right & rt) const
T0tX%_6` {
P}}G9^ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
z3uR1vF' }
+PjTT6 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
<"5l<E 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。
N!(mM;1X) 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。
s#s">hMrI 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。
F<,pAxl~@ 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。
<=">2WP{ 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?
uaF-3 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:
>+a\BK"k YCD|lL# template < class Action >
->b5"{t class picker : public Action
'#f<wfn {
MW7~=T public :
_d@YLd78P picker( const Action & act) : Action(act) {}
Wlhh0uy // all the operator overloaded
<{kPa_`' } ;
vTK%4=|1}! O JcS%-~ 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。
-wXeue},> 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:
+& B?f ]eKuR"ob0 template < typename Right >
!i;6!w picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
r'OqG^6JFN {
eL}w{Hlk
T return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
3J#LxYK }
y|6n:<o e]RzvWq Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Ab@G^SLX 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。
:*}Q/]N )%K<pIk template < typename T > struct picker_maker
GOc
{
I_r@Y:5{ typedef picker < constant_t < T > > result;
)q=F_:$ } ;
"U}kp#) template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
^O_Z5NbC3 {
VmqJMU>. typedef picker < T > result;
Kv|
x
-_7 } ;
9lb?%UFe PR@6=[|d 下面总的结构就有了:
>5CK&6 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。
o]<Z3) 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。
M`cxxDj&j picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
2`4m"D tA 至此链式操作完美实现。
1p}Wj*mc i1B!oZ3q O-(V`BZe 七. 问题3
!/}3/iU 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。
[Z$H<m{c- z5jw\jBD template < typename T1, typename T2 >
[|Qzx w9 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)=5&Q {
\l59/ZFan return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
)pHtsd. eP }
&en.
m>9, ]*=4>(F[ 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:
17s~mqy 36=aahXd\ template < typename T1, typename T2 >
(GC]= struct result_2
ok\-IU? {
?9~^QRLT typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
m
Q9dF, } ;
lb_N"90p ` g] 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?
>bW=oTFz 这个差事就留给了holder自己。
{ M**a EOB8|:* "`% ,l|D template < int Order >
3x[Cpg, class holder;
,\M77V template <>
^QS`H@+Z class holder < 1 >
? "I %K% {
i7#4&r public :
g{'f%bkG template < typename T >
p{w- struct result_1
9B0ON*` {
7a"06Et^ typedef T & result;
1B;2 ~2X } ;
$*0-+h template < typename T1, typename T2 >
`]KX`xGK struct result_2
]RT {
O*~,L6# } typedef T1 & result;
m'"r<]pB*4 } ;
b?}mQ! template < typename T >
3x;UAi+& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
nm5DNpHk {
e8vy29\S return (T & )r;
Q a (Sb }
z8X7Y
>+SA template < typename T1, typename T2 >
a`'>VCg typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
KqGb+N-@ {
lx|Aw@C3~ return (T1 & )r1;
t;o\"H }
SoU(fI[6 } ;
QD@O!};
T jYVs\h6 template <>
t(3f} ? class holder < 2 >
L3%frIUd {
DzpWU8j public :
l2LQV]l template < typename T >
"KIY+7@S} struct result_1
:M"+ {
__g?xw typedef T & result;
a/V,iCiH } ;
FsED9+/m template < typename T1, typename T2 >
TanWCt4r struct result_2
j#//U2VdN {
/GgID!8 typedef T2 & result;
+
+L7*1t } ;
sx#O3*'>1 template < typename T >
=p;cJ%#2]' typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
7z;2J;u`n {
.:?v;rYk{ return (T & )r;
*ak0(yLn) }
6:2* < template < typename T1, typename T2 >
6u"wgX]H typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
'UX^] {
) f~;P+ return (T2 & )r2;
%NkiY iA }
QP'sS*saJ } ;
#mU\8M, gfggL&t( fK7
?"^`/ 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
lj]M 1zEz& 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
`<tRfl}qs 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
c^w^'< vl/!w2 return l(i, j) = r(i, j);
5X^\AW 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
r%;|gIky Hdyl]q-(P return ( int & )i;
9fX0?POG return ( int & )j;
N_g=,E=U% 最后执行i = j;
nT|WJ% 可见,参数被正确的选择了。
. gy:Pl]w @]Vcl"t Py*WHHO B*G]Dr)e 4(htdn6 \ 八. 中期总结
)Cdw_Yx 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
vEx'~_+a9 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
4]1/{</B| 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
;y-JR$M 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
)y]Dmm "vk]y >4ex5 f8-`bb ?u2\*@C fOMaTnm' 九. 简化
|~A*?6:@ 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。
% (h6m${j 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
3sV$#l P 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:
PZ/tkw 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
FqJd +-*/&|^等
l8E))oz1T 2. 返回引用。
Q7u|^Gu,5 =,各种复合赋值等
JA{kifu0+ 3. 返回固定类型。
4j;IyQDvM 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
3q4VH q 4. 原样返回。
ot7f?tF2<J operator,
C1AX 5. 返回解引用的类型。
%(s| operator*(单目)
SkV pZh 6. 返回地址。
#N3*SE operator&(单目)
t_ CMsp 7. 下表访问返回类型。
#_\**%,< operator[]
~98q1HgS]D 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Rm3W&hQ operator<<和operator>>
7r,GdP . ZWGelZP~ 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。
=_&,^h@'3e 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
/7B3z}rd qh bagw~ template < typename Left >
\>su97 struct value_return
3K(/= {
&7kLSb&|; template < typename T >
0F uj-q struct result_1
8Ud.t=2 {
oTk\r$4eb typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
tM@%EO } ;
Up-^km %Lx#7bR U template < typename T1, typename T2 >
L?N:4/0;! struct result_2
(|O(BxS {
3I'7+?@@l typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Dt5AG } ;
"pX|?ap } ;
@ #J2t# NWwKp? 5 3+C;]J 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
z+fy&NPl _ y'g11 \
下面我们来剥离functor中的operator()
<F}j;mX 首先operator里面的代码全是下面的形式:
WO69Wo\C Gf7r!Ur;g return l(t) op r(t)
r"L:Mu return l(t1, t2) op r(t1, t2)
MR,>]|
^ return op l(t)
t`6~ud> return op l(t1, t2)
JWM4S4yZHR return l(t) op
O~J f"Ht return l(t1, t2) op
X.e4pLwGK return l(t)[r(t)]
J{;\TNkJ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
WYvcN8F /xg1i1Et
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
}!kvoV)]1 单目: return f(l(t), r(t));
GOCe&? return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
J"eE9FLM 双目: return f(l(t));
HlxgJw~< return f(l(t1, t2));
]<iD'=a 下面就是f的实现,以operator/为例
*[3tGiU J yBqKldl struct meta_divide
lR
ZuXo9< {
QF.M%she+ template < typename T1, typename T2 >
_Pw5n
mH c static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
jTsQsHq {
Urm(A9|N return t1 / t2;
RLVz "= }
#FGj)pu } ;
&
@$ D( 0VgsV; 这个工作可以让宏来做:
U4NA'1yo + VhD]! #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
N@? z&urQi template < typename T1, typename T2 > \
c=B!\J<1 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
}1Hy[4B(k\ 以后可以直接用
~Ctq DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
{tXyz[;i1} 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
t%s(xz#1 (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。。。)
avMre_@V tiic>j\D .P!pC 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
p ^I#9(PT %&$s0=+ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
p^QppM94 class unary_op : public Rettype
M;X}v#l|XI {
VPDd*32HC Left l;
Eye.#~ public :
dr=h;[Q' unary_op( const Left & l) : l(l) {}
?&XpwJw:~ 8 }OII\ template < typename T >
dJ,,yA* typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=W'{xG} {
$0~_)$i: return FuncType::execute(l(t));
8{%[|Ye }
?Hf8<C} 3 *edhJUT template < typename T1, typename T2 >
uWr vkLGN typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8Dc'"3+6 {
-H](2} return FuncType::execute(l(t1, t2));
FHyyZ{" }
:W}M$5 | } ;
MM/D5g ET=-r X_J(P? 同样还可以申明一个binary_op
BWG#W C R|t.JoP9 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
+Ft@S(IE class binary_op : public Rettype
} |? W {
`^CIOCK% Left l;
/U,;]^ Right r;
gY!#=?/S public :
6+_qGV binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
CW;=q[+w %D<>F&h template < typename T >
JQ"w{O typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
K Fn[ {
jf~-;2 return FuncType::execute(l(t), r(t));
P4 dhP-t }
&-M}:' q5ja \ template < typename T1, typename T2 >
ZuVucP>>_d typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
u+, {
4^AdSuV return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
.l ufE }
+OX:T) 4h6 } ;
m?pm)w Ga#5xAI{a ).9m6.%Uk 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
4 .d~u@= 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
6]5e(J{Fz DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
?*2Uw{~} 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
u:s[6T0 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
;-!j,V+$h 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。。。
zTvGku[3 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
"jMSF@lr 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)
tg'2v/ 下面是修改过的unary_op
uQ'Izdm F{"4cyoou template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
,f?+QV\T. class unary_op
QFX )Nov]; {
G[M{TS3&Ds Left l;
'n4$dv%q IIIP<nyc public :
hqVxvS" pu?D^h9/ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
'\I!RAZ kcN#g-0 template < typename T >
X|Z2"*;b` struct result_1
{;| >Qn {
Y+0HC2(o typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
u[G`_Y{=EM } ;
B #zU'G*Y TZYz`l+v template < typename T1, typename T2 >
l0-zu6iw struct result_2
mel(C1b"j/ {
t2 0Es typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
$K}Y } ;
~s4o1^6L :#&Y template < typename T1, typename T2 >
;>Q.r{P typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8-cCWoc {
ZI/Ia$O return OpClass::execute(lt(t1, t2));
;;? Zd }
.*W_;F o S@[B?sNj template < typename T >
6
r}R%{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\4 5%K|
{
2GC{+* return OpClass::execute(lt(t));
i_M0P1 2 }
bIP%xl
Vp mO(A'p "b } ;
%e|.a)78 fA{t\ Tj
v)jD 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
lbUUf} 好啦,现在才真正完美了。
(&^k''f 现在在picker里面就可以这么添加了:
y $6~&X 8^>qzaf
8 template < typename Right >
$2'Q'Mx[gd picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
wi$,Y.: {
*p Q'w return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
$G}!eV
6 }
%=EN 3>, 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
"nQ&~KQ )E>nr
Z -}$mv 09L"~:rg %Z]c[V. 十. bind
lJIcU
RI4 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。
`m7w%J.> n 先来分析一下一段例子
q-|j
= Z0#&D&2sV tS:/:0HnA) int foo( int x, int y) { return x - y;}
J*FUJT bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
UZJ<|[ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
vtu!* 7m 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。
])tUXU> 我们来写个简单的。
&8xwR 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
X4I+ 对于函数对象类的版本:
vzH"O= V N<omi+4 template < typename Func >
E hw2o-s^ struct functor_trait
s=[T,:Z {
:pXY/Pa typedef typename Func::result_type result_type;
,:=g}i } ;
JcJc&cG 对于无参数函数的版本:
Xt9vTCox oGvk,mh"( template < typename Ret >
~`c(7 struct functor_trait < Ret ( * )() >
#ni:Bwtl{ {
VqL#w<A% typedef Ret result_type;
qac8zt#2
C } ;
{v>8Kp7_R 对于单参数函数的版本:
GJ Takhj3 `W9~u: F template < typename Ret, typename V1 >
;m#_Rj6 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
?mn&b G {
57(5+Zme typedef Ret result_type;
=lZtI6tZ } ;
x +]ek
对于双参数函数的版本:
=Vat2'>+ /mG-g%gE template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
d\-v+'d*+ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
vTsMq>%,< {
GFTOP%Tgl typedef Ret result_type;
k3CHv =U{ } ;
w:nLm, 等等。。。
TD.t) 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
6]NaP_\0 76(/(v.x template < typename Func >
{M
^5w struct func_return
T6nc/|Ot {
)<(3 .M template < typename T >
`MC5_SG 1 struct result_1
LARMZoyi {
szUJh9- typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
LbUH`0:%t } ;
"h7Np/ m3 %:N;+1 template < typename T1, typename T2 >
Xmw%f[Xl struct result_2
k2/t~|5 {
R5N~%Dg)3 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
4w#:?Y
_\[ } ;
yA~1$sA1 } ;
a"m-&mN #H;1)G(/ L~("C 最后一个单参数binder就很容易写出来了
/HVxZ2bar 4ufT-&m};s template < typename Func, typename aPicker >
GG
%*d] class binder_1
PIHKSAnq {
NtNCt;_R7 Func fn;
zmFS]IOv$ aPicker pk;
A [_T~+-G public :
49=L9: B&AF(e ( template < typename T >
PkcvUJV struct result_1
tuJ{IF {
(Rsf;VPO typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
}b^x#HC } ;
rP IAu[],g mhI template < typename T1, typename T2 >
q;.LK8M struct result_2
JC#5CCz {
ujf7r`;u. typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
SN]Na<P } ;
QBd4ok:R [e o= binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
gF:|j( :qj7i( template < typename T >
|3g'~E?$ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~-UO^$M- {
yIg^iZD
return fn(pk(t));
u/ri
{neP{ }
qL5~Wr m-W template < typename T1, typename T2 >
^ywDa^;- typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
thz[h5C?C {
{s{+MbD return fn(pk(t1, t2));
P 1 }
JAy-N bb\ } ;
LtPaTe yd[4l%G(zS o5:md :\ 一目了然不是么?
z
pDc~ebh 最后实现bind
;*hVAxs1 GI>(S Y@7n>U template < typename Func, typename aPicker >
<d O~; picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
!x!1H5" {
H;0K4|I return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
!w%p Gv.wg }
*S?'[PS]1 u8gqWsvruM 2个以上参数的bind可以同理实现。
0`Uw[Er& 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。
O*lE0~rJ IC1nR
u2I 十一. phoenix
DXQ]b)y+N Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
c}s#!|E0v dH'02[; for_each(v.begin(), v.end(),
ZQn>+c2%! (
Ibx\k
do_
S(/^_Y [
Tp.:2[ cout << _1 << " , "
{R"mvB` ]
p+0gE5 .while_( -- _1),
%<8r`BMo cout << var( " \n " )
Ti7
@{7> )
*3s-=.U~ );
g yegdky3 bjI3xAs~ 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:
gYbcBb%z 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
%V#MUi1 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
gk;hpO 那么我们就照着这个思路来实现吧:
s3 fQGbU I8c:U2D `jyyRwSoe template < typename Cond, typename Actor >
P1)87P class do_while
bdfs'udt9 {
"zkQu Cond cd;
f=.!/e70 Actor act;
mwsdl^c public :
h<bhH=6~ template < typename T >
KW3<5+w]c struct result_1
|Y?<58[!) {
qM6hE.J typedef int result_type;
5ArgM% } ;
y%x:~. $F[+H Wf do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
jatlv/, mSvSdKKKlI template < typename T >
\m+=| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+-9-%O.(; {
Dr[;\/|# do
g-B{K "z {
m )rVzL act(t);
ef_H*e }
"K$c 9Z8 while (cd(t));
X6_
RlV]Sk return 0 ;
m{$}u@a }
*|y$z+g/ } ;
Dsn=fht 3 S*KjY'@ :I7mMy* 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
_0FMwC#DY 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。
KLj=M;$:K 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
)?7/fF)@| 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
R4P&r=? 下面就是产生这个functor的类:
-iY-rzW mEu2@3^E } *9xxX,QT8Q template < typename Actor >
{ Ie~MW class do_while_actor
</@5>hx/ {
~d1=_p:~T Actor act;
HV-;?5 public :
[CfZE do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
8 hhMuh "Nb2[R template < typename Cond >
pL}
F{G. picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Rm}5AJ } ;
WVhQ?2@ } 9<toDg_ C22h*QM* 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
54JZOtC3~ 最后,是那个do_
r_T"b KdYR?rY {.p;V class do_while_invoker
l&qyLL2
w {
TBQ68o public :
lY(_e# template < typename Actor >
S[yrGX8lu do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
M!mw6';k {
qyFeq]) return do_while_actor < Actor > (act);
S)wP];]`K }
{r$Ewc$Yb7 } do_;
s]6;*mI2 9}a$0H
h 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
LAnC8O 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
On~KTt3Mp 最后来说说怎么处理break和continue
1KGf @u%-1 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。
?Js4\X!uJ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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