一. 什么是Lambda
!J+5l& 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
evn ]n 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,
[1Vh3~>J6 un..UU4 ~s88JLw%&u H(""So7L class filler
.=K@M"5& {
(A?e}M^} public :
T$RZRZo void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
u/``*=Y@ } ;
hB|LW^@v m+V'*[O{ O@EpRg1 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
%*Y:Rm'> @y}1%{,% h"q`gj Mb+cXdZb for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
A!hkofQ OHH wcJ 7N -,p(PK 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
&%INfl>o7. G#K=n x==%BBnO% a[t2TjB 二. 战前分析
~KCOCtiD 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
ku?i[Th 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
i"zWv@1z p5Y"W(5_ ]X{LZYk for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
X_"TG;*$ /* --------------------------------------------- */
]3C7guWz vector < int *> vp( 10 );
hPH=.rX transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
e>MC
3D`5 /* --------------------------------------------- */
Au:Q4x. sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
mO]>(^c /* --------------------------------------------- */
h*&-[nSo int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
p"Fj6T2 /* --------------------------------------------- */
LL.YkYu for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
q(_pk&/ /* --------------------------------------------- */
ULAAY$o@5 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
7X1T9'jI2 Xgc@cwd qifX7AXHr 6x6PP}IX 看了之后,我们可以思考一些问题:
`&j5/[>v 1._1, _2是什么?
R~;<}!Gtx 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。
nKufVe 2._1 = 1是在做什么?
tE- s/ 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。
n|3ENN 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。
#(!> "M1[@xog @/XA*9]l 三. 动工
91e&-acA 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
F}.<x5I-;h $^d,>hJi Xb3z<r
tecCU[O template < typename T >
(|"KsGl class assignment
oJ>]=^?k {
^q7
fN0"6 T value;
t-i; public :
}M * Oo assignment( const T & v) : value(v) {}
(wnkdI{ template < typename T2 >
ErHbc2 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
;ukwKfs } ;
K`768%q 9UZKL@KC HTvA]-AuM 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
8(7DW
|\ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
MAQkk%6[g E"nIC,VZ !z$.Jcr1 Y6&w0~?! class holder
h /@G[5E {
zT*EpIa+LS public :
Kbrb;r59 template < typename T >
O| ) [j@7 assignment < T > operator = ( const T & t) const
|fOQm {
, 0MDkXb return assignment < T > (t);
IXe[JL: }
j"9bt GX } ;
uL\ B[<: r|:i: ii SBgBZm}% 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:
3g`uLA X>u D:/^TEib static holder _1;
I|@%|sTW Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
>/Gz*. 8lg$] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Zchs/C 9{ 而不用手动写一个函数对象。
2X!O ' &2d^=fih K}L-$B*i `rN,*kcP 四. 问题分析
I>B-[QEC 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。
|^[]Oy= 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。
2I*
7?` 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
yn)K1f^ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
mw-0n 下面我们可以对这几个问题进行分析。
`<cB 6 b*\K I 五. 问题1:一致性
! av
B &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?|
?k
CK$P 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
yO;r]`j0 8vOKm)[% struct holder
[I^>ji0V {
l\I#^N //
`lX |yy" template < typename T >
*Fi`o_d9[` T & operator ()( const T & r) const
/'ccFm2 {
iC10|0%{ return (T & )r;
7Ps I'1v }
FctqE/>}I } ;
J\^ZRu_K 33z)F 这样的话assignment也必须相应改动:
^1sX22k $6kVhE!; template < typename Left, typename Right >
$vlq]6V8 class assignment
BT.;l I {
\09eH[ Left l;
jCa%(2~iQ7 Right r;
!o1{. V9q public :
=UE/GTbl assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
'/trM %< template < typename T2 >
B"rnSui T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
yV,ki^^ } ;
TPH`{ ViIt'WX 同时,holder的operator=也需要改动:
$hZb<Xz sEP-jEuwG template < typename T >
fl #gWAM assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
(Z;;v|F.i= {
qpjtF' return assignment < holder, T > ( * this , t);
r9McCebIW }
SAMP,un7 y!) 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
rf^Q%ds 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
MB06=N veIR)i@dx return l(rhs) = r;
%xF
j;U? 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
(&HAjB 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
pLjet~2}iJ ~47Bbom template < typename Tp >
v10p]=HmO class constant_t
_H@Y%"ZHJ6 {
m7}PJ^*b const Tp t;
<ZGEmQ public :
|:BKexjHL constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Fr_esx template < typename T >
ARvT const Tp & operator ()( const T & r) const
;T0F1 {
HI)MBrj;r return t;
3C'`K, }
A(zF[\{] } ;
u>SGa @R) exT
O#*o 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
y=7WnQc 下面就可以修改holder的operator=了
})RT2zw} 1henQiIO template < typename T >
B7BXS*_b assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
z ea=vx>` {
t>.1,'zb return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
[!1z;
/ }
29]-s Utqv q/w<>u 同时也要修改assignment的operator()
Ja<pvb db#QA#^S template < typename T2 >
]k~Vh[[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
NsDJq{ 现在代码看起来就很一致了。
\9k$pC+l l`=).k 六. 问题2:链式操作
WwG +Xa 现在让我们来看看如何处理链式操作。
jR-DH]@y 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。
&S[tI$ 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。
o_;pEe 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。
J%}9"Q5 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
g-lF{Z 5y-8_)y8o template < typename T >
>`L)E,=/ struct result_1
."b=dkx {
Xvu|ss typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
y
Nb&;E7 H } ;
/xf4*zr :a$ZYyD 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:
/!J1}S vl59|W6 template < typename T >
BM PLL2I struct ref
yem*g1 {
$T7hY$2Ql typedef T & reference;
bU'{U0lM } ;
u=^0n2ez template < typename T >
ER,,K._?B struct ref < T &>
EGMj5@> {
s!S,;H typedef T & reference;
$T* ##kyE9 } ;
t95hI DtD clfi)-^{K 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
^ei[#I nTrfbK@ template < typename T >
qZRx,^gd typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
04-phEA2Q {
Cr0
\7 return l(t) = r(t);
bDd$79@m }
bSH lR#!6 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
N_S>%Z+ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
QYDTb=h~ 8\c=Un 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
{MX_t/o=f _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
86d* _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
pL` snVz +5 调用divide的对象返回一个add对象。
ONQp-$ 最后的布局是:
0_JbE Add
~/?JRL= / \
|F5^mpU Divide 5
L8- / \
=uKGh`^[ _1 3
_i [.5 似乎一切都解决了?不。
: sIZ+3 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。
G#V5E)Dx 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。
7O5`&Z'- 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:
( 8+ _~_ :H[E
W3Q template < typename Right >
Ycb<'M*jE assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
TSu^.K Right & rt) const
4f,D3e%T| {
4/D~H+k return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
v8g3]MVj3 }
Q"c!%`\ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
-eAo3 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。
L^PZ\OC 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。
K]dqK' 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。
PZ69aZ*Gs 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。
t!^FWr& 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?
3}O.B
r| 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:
g3{)AX[Uy ;aYPv8s~,: template < class Action >
Wo5G23:xz class picker : public Action
o:C:obiQbu {
cn ,zUG!-h public :
Z5~dU{XsT picker( const Action & act) : Action(act) {}
r$ue1bH}| // all the operator overloaded
L;.6j*E* } ;
X70 vDoW j9C=m"O Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
5n;|K]UW 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
Avw"[~Xd M64zVxsd template < typename Right >
.FK'TG picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
&B3Eq1A {
/:dVW"A| return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
*|AnL}GJ }
EVmQ"PKL' %z!
w-u+ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
K/oPfD] 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
]!H*oP8a* :j$K.3n template < typename T > struct picker_maker
[ANit0-~ {
#V-qS/ q" typedef picker < constant_t < T > > result;
9,5v %HZ } ;
g92M\5
x9 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
wbI(o4rXE {
&:L8; m typedef picker < T > result;
P,AS`=z } ;
9\TvX!)h `h5HA-ud 下面总的结构就有了:
`g%]z@'+? 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。
aq"E@fb 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。
rBs7,h picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
y5?T`ts,# 至此链式操作完美实现。
GSV, #Q6wv/"Ub y<PPO6u7 七. 问题3
d T/*O8 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。
qM@][]j: 0<{/T*AU: template < typename T1, typename T2 >
mquna"}N ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&dvJg {
S$%/9^\jF return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
6f6_ztTL }
aGp <%d =pWpHbB. 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
/0SG &{&lCBN template < typename T1, typename T2 >
a[s%2>e struct result_2
3]'=s>UO>^ {
ni@D7:h typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
v)N6ZOj*C } ;
#Vn=(U4}!_ m'k`p5[=h 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
y=9a2[3Dz 这个差事就留给了holder自己。
-j3 -H& EBzg<-?o bXq,iX template < int Order >
eJ{"\c( class holder;
~'fa,XZ< template <>
BO[Q"g$Kon class holder < 1 >
UkNC|#l) {
H#U{i public :
aC3\Hs template < typename T >
avO+1<`4B struct result_1
?O4Dhu {
DJ}xD&G typedef T & result;
^.kas7< } ;
qa^x4xZM template < typename T1, typename T2 >
0x^$q?
\A struct result_2
T<zonx1 {
7u5B/M! typedef T1 & result;
o~P8=1t } ;
b{sE#m%r template < typename T >
(]1le|+ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
E\m?0]W| {
pI(FUoP^ return (T & )r;
>jl"Yr# }
r\],5x'xSu template < typename T1, typename T2 >
~R)w
9uq typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
n4."}DO {
"G6d'xkP return (T1 & )r1;
idO3/>R
[ }
G&C)`}; } ;
?2EzNN cS ' 1P_* template <>
I4|p;\`fK class holder < 2 >
cIM5;"gLP {
vp mSzh public :
.v1rrH? template < typename T >
Qg6m struct result_1
A9l^S|r {
$<s@S;Ri typedef T & result;
)CR8-z1` } ;
t1C{ template < typename T1, typename T2 >
1b|<
struct result_2
#s
yP= {
HqYaQ~Dth typedef T2 & result;
;o^m"I\y } ;
G#@<bg3 template < typename T >
;k/0N~ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
P\zi:]h[Gh {
n+uq|sYVa return (T & )r;
)1x333.[c }
(OG@]|- template < typename T1, typename T2 >
/-|xxy typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
$ @1&G~x {
>MQW{^ return (T2 & )r2;
-IX;r1UD }
MeplM$9 } ;
8#Z$}?W RuRJ jcnY gu:..'V 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> >。
;'o>6I7Ph 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
?N|PgNu X 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
qA30z%#z_ sL/Lw
WH return l(i, j) = r(i, j);
yp*kMC,3 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
?,%N? HYg_{ return ( int & )i;
_R-#I return ( int & )j;
HKxrBQr78 最后执行i = j;
UVI=&y]c,p 可见,参数被正确的选择了。
"R9kF- H`io|~Q fZ
%ZV {?L}qV JK_$A;Q 八. 中期总结
&P+cTN9) 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
O0$ijJa| 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
hR`dRbBi% 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
R>0ta
Q 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
,*lK4?v (Q&z1XK3 qob!!A14p Bf*
F^ SfR!q4b= )7`~U"r 九. 简化
0>?mF]M 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。
~~fL`" 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
WYzY#-j 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:
e4`KnHsL 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Xs?>6i@$$ +-*/&|^等
rU~"A 2. 返回引用。
GYs4#40 =,各种复合赋值等
4%6Q+LS']Q 3. 返回固定类型。
VI+Y 4T@ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
ePY K^D 4. 原样返回。
~ZDdzp> operator,
tllg$CQ5 5. 返回解引用的类型。
b~~}(^Bg operator*(单目)
0WPxzmY 6. 返回地址。
4OIN@n*4 operator&(单目)
8'quQCx*= 7. 下表访问返回类型。
7SM/bJ-M# operator[]
Uis
P
8/k 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
X>B/DT operator<<和operator>>
Ebk@x=E pucHB<R@bL OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
V\xQM; 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
0ib 6}L% Pb`sn5; template < typename Left >
#,9|Hr% struct value_return
G^OSXf5 {
=1JRu[&]8 template < typename T >
o._^ struct result_1
So 5{E4[ {
nbRg<@ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
UM]wDFn'E } ;
a3)#tt=rA j>:T)zhyY template < typename T1, typename T2 >
@]7\.>) struct result_2
GkO6r'MVE {
L7b{H2 2 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
@Uu\x~3y } ;
x~z 2l#ow } ;
ZN1p>+oY! NR [VGZj hPH7(f|c{g 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
GJ$,@ g-s@m}[T 下面我们来剥离functor中的operator()
t.TQ@c+,J 首先operator里面的代码全是下面的形式:
oe<Y,%u"6 hh{liS% 10 return l(t) op r(t)
d"cfSH;h return l(t1, t2) op r(t1, t2)
WT)")0)[ return op l(t)
>fdN`W}M return op l(t1, t2)
O*PHo_&G return l(t) op
^
Q}1&w% return l(t1, t2) op
zhe5i;M return l(t)[r(t)]
-I*A `M return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
kr/h^e lyPXlt 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:
W7
E-j+2 单目: return f(l(t), r(t));
X>4`{x ` return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
9..k/cH 双目: return f(l(t));
&Y>u2OZ return f(l(t1, t2));
-$q/7,os 下面就是f的实现,以operator/为例
|{nI.> vOS0E^ struct meta_divide
5zGj,y>u {
aVb]H0 template < typename T1, typename T2 >
*l^'v9
static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
d7P @_jO6 {
pSP_cYa#(# return t1 / t2;
KWUz]>Z }
0_EF7`T } ;
f#t^<`7 xRUYJ=|oh 这个工作可以让宏来做:
@rMW_7[y ]4yvTP3[Rm #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
O+$70 template < typename T1, typename T2 > \
MocH>^, static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
&1{k^>oz 以后可以直接用
l1[IXw? DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
dNobvK 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
Y<+4>Eh (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
yd~fC:_ ] t;]egk bM-Rj1#Lo 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
s*f.` A*) c
v
9
6F template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
|DD?3#G01 class unary_op : public Rettype
>C[1@-]G%7 {
gT
OMD Left l;
lo: ~~l public :
c5R{Sl unary_op( const Left & l) : l(l) {}
qrc/Q;$ VZoOdR:d template < typename T >
}v,THj typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
C":\L>Ax {
^j %UZ return FuncType::execute(l(t));
Oy&'zigJ }
q#`^EqtUF f zO8by template < typename T1, typename T2 >
-#6*T,f0P( typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ArYF\7P {
7
L\? return FuncType::execute(l(t1, t2));
W<VHv"?V }
HqBPY[;s } ;
>G2-kL_ PuaosMn(9 D8Rmxq! 同样还可以申明一个binary_op
PNgMLQI6 ai4^NJn template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
a`*WpP \+ class binary_op : public Rettype
.M2&ad : {
%Be[DLtE" Left l;
SWb5K0YRn Right r;
>EtP^Lu~f_ public :
HW726K* binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
lM*O+k 2H[aY%1T template < typename T >
=7fh1XnW typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]ECZU {
e0HP~&BRs return FuncType::execute(l(t), r(t));
!d.>r
7w }
!^fR8Tp9 sVd_O[ template < typename T1, typename T2 >
z|*6fFE typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5R `6zhf {
;/ KF3
% return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
gc3 U/
jM }
OeGuq.>w } ;
J.2]km ZHlin#" \)ZX4rs{8 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
t[,T}BCy. 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
ddDJXk)!0 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
*u'`XRJU/ 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。
Wmxw! 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
$S8bp3) 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
OIty
]c 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
L"7`
\4 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
a=.db&;vY 下面是修改过的unary_op
l0\>zWLZZ9 I%>]!X template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
?{,)XFck class unary_op
14 'x-w^~k {
up3<=u{>
Left l;
1r&
?J.z25 C$G88hesn public :
Q
EGanpz ({kGK0 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
S aet";pf` 6XL9
qb~X template < typename T >
>ha Ixs`9 struct result_1
zMzf=~ {
n3g
WMC typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
lkWeQ)V } ;
((>3,%B` vKf;&`^qE template < typename T1, typename T2 >
GnrW{o struct result_2
zw0 r
i6 {
}_ :#fE typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
=tRe3o0( } ;
-sH.yAvC6 k,iV$,[TF template < typename T1, typename T2 >
Ox*T:5 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
40d9/$uzh {
I u~aTgHX% return OpClass::execute(lt(t1, t2));
TgE.=` "7 }
f9XO9N,hE: :G=1$gb template < typename T >
b;`#Sea typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
VE"0VB. {
&R FM
d= return OpClass::execute(lt(t));
VfC[U)w*vm }
&Yks,2:P f.84=epv } ;
27YLg c *o\Y~U-so -kri3?Y, 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
X.AWs=:- 好啦,现在才真正完美了。
'j<:FUDJ 现在在picker里面就可以这么添加了:
[(P[qEY <\9Ijuq}k
template < typename Right >
\
NSw<. picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
~v(M6dz~vk {
3g#=sd!0O@ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
IfmIX+t? }
9Bvn>+_K 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
C`~4q<W' F;&fx( 9k+&fyy -anFt+f- dYew7 十. bind
;0Ct\ [eh 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
?r'TH/> 先来分析一下一段例子
(VXx G/E3 ];{l$-$$ O$umu_ int foo( int x, int y) { return x - y;}
v6DxxE2n bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
k5%0wHpk = bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
MV;Y?%> 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
~)m t &
我们来写个简单的。
G5nj,$F+ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
cwWSNm| 对于函数对象类的版本:
5)n:<U* W
"\tkh2 template < typename Func >
vz#wP struct functor_trait
Zc\h15+P {
0O['-x typedef typename Func::result_type result_type;
)3` } ;
<.7I8B7 对于无参数函数的版本:
#nf%ojh QOh w template < typename Ret >
LY88;*:S struct functor_trait < Ret ( * )() >
e<O;pM: {
Fb{`a[& typedef Ret result_type;
>upXt? } ;
Aiks>Cyi23 对于单参数函数的版本:
hKzBq*cV *CPB5s template < typename Ret, typename V1 >
xlPcg7 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
oA3W
{ {
k"^t?\Q%vI typedef Ret result_type;
.M53, 8X } ;
&b@!DAwAJ 对于双参数函数的版本:
o S:vTr+$ hA1gkEM2o template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
{7![3`%7 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
{?>bblw/d {
peTO-x^a- typedef Ret result_type;
n"<GJ.{ } ;
jQ_|z@OV 等等。。。
4z0R\tjT 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
w1"gl0ga$ M8",t{7 template < typename Func >
8NAWA3^B struct func_return
bUAR<R'E {
?;r8SowZ7 template < typename T >
X.T\=dm%v struct result_1
=6Kv` {
%M;_(jda typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
rMXOwkE } ;
/!{A=N x,w`OMQ}c template < typename T1, typename T2 >
=FD`A#\C~ struct result_2
ReB(T7Vk= {
4Fr7jD,#k typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Q&.IlVB[ } ;
iQm.]A } ;
RLu$$Eb j_6` s!Yw LE0J ;|1 最后一个单参数binder就很容易写出来了
~g
K-5}%! 7k`*u) Q template < typename Func, typename aPicker >
u.pKK
class binder_1
AK~`pq[. {
SP
D207 Func fn;
9HJ'p:{) aPicker pk;
&8X
.!r`f public :
n$OE~YwP{ Oj4u!SY\j template < typename T >
,3J`ftCV struct result_1
h[-d1bKwS {
!}L~@[v,uL typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
i>]<*w } ;
$xUzFLh=` #A|D\IhF template < typename T1, typename T2 >
L)R[)$2(g struct result_2
^ =/?<C4 {
dxkRk#mf: typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
e$ XY\{
} ;
22al B
\_d5WJ< binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Hn#GS9d_? "J8;4p template < typename T >
OZ>)sL typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>2| [EZ {
{XDY:`vZ} return fn(pk(t));
Uxk[O }
{;Y 89&*R template < typename T1, typename T2 >
==h|+NFa typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:~ZqB\>i {
eC+"mhB return fn(pk(t1, t2));
jsNH`" }
*%OYAsc } ;
Hyq@O8 l\T!)Ql I+Ncmg )> 一目了然不是么?
Xx3g3P 最后实现bind
J8u{K.(*7 B.}_], tp6csS,
template < typename Func, typename aPicker >
c%AFo]H picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
t
g
KG& {
!cEbzb return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
[5?4c'Ev }
(xZr ]v ]U tb:,Uf>E 2个以上参数的bind可以同理实现。
M('s|>\l 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。
?Y?gzD O6m.t%* 十一. phoenix
L25kh}Q#7 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
`1E|PQbWc YGq=8p7.R for_each(v.begin(), v.end(),
;~Q (
3d*&': do_
GSMk\9SI [
P+)qE6\ cout << _1 << " , "
&=F-moDD ]
zb>f;[ .while_( -- _1),
:]CzN^k(1c cout << var( " \n " )
[%j?.N )
?a'6EAErC );
oUJj5iu} <*s"e)XeqF 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:
^[{`q9A#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
G"o!} operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
S=0"f}Jo. 那么我们就照着这个思路来实现吧:
\H Wcd| EJf #f :]P~.PD5, template < typename Cond, typename Actor >
_BZ1Vnv class do_while
!_CX2| {
kzZDtI) Cond cd;
q"gqO%Wb| Actor act;
qP~WEcH`[ public :
~7dM!g{W template < typename T >
G'ij?^? struct result_1
R)0N0gH {
NFk}3w: typedef int result_type;
)E'Fke } ;
$&cz$jyY YBb)/ZghY do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
#O2wyG)oU vU=9ydAj? template < typename T >
BdN8
^W typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:83,[;GO2 {
FJP< bREQ do
?e
F@Q!h {
)v[XmJ>H~o act(t);
8F#osN }
j|:dYt`WM while (cd(t));
IByf_E;r return 0 ;
_fcS>/<a }
!ZFr7Xz } ;
F%xK"l`& xK(IS:HJ* ~9Zh,p; 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
9ky7r;? 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。
!Eq#[Gs 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。
zVSx$6eiU 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
9<yAQ?7L 下面就是产生这个functor的类:
ev9;Ld Vclr)}5 KQ&Y2l1*>> template < typename Actor >
PK_s#uC class do_while_actor
otO
j^xU {
qAoAUDm Actor act;
'T\dkSJv;V public :
B[r<m J do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
vxZg &SRK > 2#%$lX6 template < typename Cond >
'"y}#h__T picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Yc^%zxub } ;
R (G2qi +a%xyD:.? 3gAR4 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
xq}-m!nX 最后,是那个do_
$9K(F~/ pz{'1\_+9 )zU: class do_while_invoker
]*qU+& {
8".2)W4*
public :
LheFQ A template < typename Actor >
$.pTB(tO do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
?WQNIX4 {
$B\ H return do_while_actor < Actor > (act);
I,b9t\(6 }
6B0#4Qrv } do_;
Ga v"C{G H$!+A 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
nZfs=@w:y 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
U@'F%nHw 最后来说说怎么处理break和continue
owvS/"@ 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。
fAGctRGH 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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