一. 什么是Lambda
bOr6"nn 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
$SzuUI 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
BtQqUk#L2 Nig)!4CG j k])S~xl? ("=B,%F_ class filler
)$O'L7I n& {
JK'tdvs~ public :
FX~pjM void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
o<g1; } ;
= d !YM6G /vqsp0e"H Tq%## 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:
H$,wg!kY! J& D0,cuk ?~; q r Wf&i{3z[ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
yq` ,) :ZXaJ! 4@@gC&:Y 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
@[;$R@M_3 F&OcI.OTXF Oz=!EG|N FuP~_ E~ 二. 战前分析
"g1Fg.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。
Jx8DVjy 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
Lnl-han% UJ&gm_M+kL VWMr\]g for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
lR^W*w4y /* --------------------------------------------- */
N&W7g#F vector < int *> vp( 10 );
#/WjKr n transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
px^brzLQo /* --------------------------------------------- */
eS2VLVxu sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
A$]#f /* --------------------------------------------- */
]iaQD _'\ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
*35o$P46 /* --------------------------------------------- */
bE" J&;| for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
?xo<Fv /* --------------------------------------------- */
inyS 4tb for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
sV`XJ9e| :LD+B1$y V V Aw y6 Jv D`RUh 看了之后,我们可以思考一些问题:
w%kaM= 1._1, _2是什么?
6`)Ss5jzk 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。
}Q{4G 2._1 = 1是在做什么?
''CowI 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。
[Ny'vAHOj 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。
$)7Af6xD Oz.Zxw s;:quM 三. 动工
P)hawH= 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
13I~
4\2~wSr bt?)ryu 7`K)7 template < typename T >
+Z%8X!Q class assignment
f2{qj5 K {
SrXuiiK T value;
U,nQnD"!t& public :
zKaEh
assignment( const T & v) : value(v) {}
K#plSD^f= template < typename T2 >
A*3R@G*h T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
x`p3I*_HT5 } ;
ps=QVX)YP yykyvy bl;v^HR0) 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
D{s4Bo- 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
s B!2't p:8]jD@}% s&qr2'F+z rDU"l{cg class holder
gPWl# 5P: {
Hxd^oE public :
74*iF'f?c template < typename T >
SQx:`{O assignment < T > operator = ( const T & t) const
n!y}p q6 {
[0hZg return assignment < T > (t);
lpeo^Y}N }
cOEzS } ;
1xq1te) [dU/;Sk5 K{>O.5 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
?67j+) i$:CGUb static holder _1;
~`_nw5y Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
-07(#> 2#W%-- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
pdnL~sv 而不用手动写一个函数对象。
>Q5E0 !] "TjR]jnV( 9R;s;2$. YBS]JCO 四. 问题分析
?QVD)JI*k 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
<6L$:vT_ 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。
"l +Jx|h\ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
FT(EH 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
XcfTE
m 下面我们可以对这几个问题进行分析。
- dOT/%Ux "aBd0i& 五. 问题1:一致性
j0%0yb{-^ 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?|
Qr<%rU^{. 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
4bxkp3~h; dikWk struct holder
=k*0O_ {
k41la? //
"~(&5M\8` template < typename T >
a?Y1G3U' T & operator ()( const T & r) const
}g*-Ty {
L~oFW'
return (T & )r;
B![5+ }
avpw+M6+ } ;
eTF8B<? rq1kj 8%2 这样的话assignment也必须相应改动:
osd^SnL1/5 >Y/[zfI2 template < typename Left, typename Right >
uTU4Fn\$L class assignment
X]yERaJ,i {
b66X])+4jE Left l;
uyNJN Right r;
)_8}53C public :
^IGyuj0]jG assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
@ EmGexLPM template < typename T2 >
ZCQ<%f T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
>{m2E8U0 } ;
%5h^`lp 8lOI\- 同时,holder的operator=也需要改动:
5r4gmy> qWO]s=V! template < typename T >
e3eVvl5] assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
\2Og>{"U {
{y-2 return assignment < holder, T > ( * this , t);
!7*(!as }
uxOJ3 w<65S 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。
'Y!pY]Z 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
/ Mod=/e i3Hz"Qs; return l(rhs) = r;
j1YH9T#|D 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。
r219M)D? 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
_BV`,`8} S
Pn8\2Cj template < typename Tp >
F aFp_P? class constant_t
l"J*)P {
MZ|\S/ const Tp t;
5"JU?e59M public :
hH%,!tSx constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
QsF4Dl template < typename T >
y" ^yYO const Tp & operator ()( const T & r) const
MO[kr2T {
q2e]3{l3 return t;
47IY|Jdz }
'>3`rsu } ;
dv;9QCc' AnNPTi 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
I>A^I 下面就可以修改holder的operator=了
-bypuMQ-p ll^DY
hx} template < typename T >
g96T*T assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
~,ynJ]_aJB {
rA,CQypo return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
bV@7mmz:X+ }
D(Qa>B"1 {j?7d; 'j 同时也要修改assignment的operator()
nv"G;W Z>F@nTzb> template < typename T2 >
u4YM^* S. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
o{V#f_o 现在代码看起来就很一致了。
:NuR>~ 2"@Ft()] 六. 问题2:链式操作
a/~29gW8E\ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
iZQ\
m0Zc 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。
Z,WubX< 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。
iJ)0Y~ 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。
b^ sb]bZW 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
[Tb\woU {"m0)G,G template < typename T >
'M8aW!~ struct result_1
lUv =7"
[ {
^agj4$ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
@`w n<%o$ } ;
K\P!a@>1 R:/ha(+ 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:
R)+t]} D{p5/#|r template < typename T >
]#zZWg
zv struct ref
Vl<9=f7[ {
:y#T9R9 typedef T & reference;
JrDHRIkgm } ;
;/'|WLI9 template < typename T >
n 'K6vW3 struct ref < T &>
%/T7Z;d {
s<vs:jna typedef T & reference;
;cKH1 } ;
Hx
%$X KE.Dt 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
wK_]/Q-L YwEpy(}hJm template < typename T >
<UP
m=Hb typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
\nNXxTxX! {
X2sH E return l(t) = r(t);
2}6%qgnT- }
1c4/}3* 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
1T&Rc4$Sn7 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
[lzN !!B! sic"pn],U 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
gV;H6" _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
9m2, qr| _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
"ww|&-W9 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
,_.I\EY[ 最后的布局是:
0oZsb\ Add
6RO(]5wX / \
MM_k
]-7 Divide 5
~/pzxo$ / \
f"G- _1 3
?Ea;J0V 似乎一切都解决了?不。
|y;}zQB-dH 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。
gN8hJG'0 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。
H<hVTc{K 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:
OVzt\V*+%W C&LBr| template < typename Right >
1/1Xk,E assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
k %e^kej Right & rt) const
r`y ezbG {
f),TO return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
*K!|@h{60 }
RoA?p;]< 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
K5ZC:Ks 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。
_
nA p6i 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。
$E<Esf$ 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。
ZRxZume<f
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。
Y?CCD4"qn 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?
Va,<3z%O< 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:
H&1[nU{?> 4(e59ZgY template < class Action >
4a0:2 kIKa class picker : public Action
Wt)Drv{@ { {
S=R7`a<.5 public :
t"hYcnC picker( const Action & act) : Action(act) {}
t*z~5_/ // all the operator overloaded
3~,d+P } ;
tO7v4 q{s(.Uq$& Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
p.ANVA@: 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
[U}+sTQ Qy<[7 template < typename Right >
q)H1pwxD picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
\k;`}3uO {
lzw3= H return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
(8v7|Pe8 }
/? r?it Um1[sMc{au Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
tz#gClo 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
h\plQ[T 1h6^>()^ template < typename T > struct picker_maker
{x'GJtpb {
+k
dT(7 typedef picker < constant_t < T > > result;
6KD `oUx } ;
?$f)&O template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
iA8U Yd3Q {
&]
\X]p typedef picker < T > result;
f;/QJ } ;
O+%WR "ZTTg>r 下面总的结构就有了:
SyAvKd`g 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。
\Mg`(,kwe 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。
K3\#E/Ox picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
J=pztASt 至此链式操作完美实现。
_qbIh f;}EhG' Lh.`C7] 七. 问题3
V([~r, 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。
Wrr cx( ;raN template < typename T1, typename T2 >
Ed9Z9 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
A'G@uD@3 {
"t^URp3 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
DGevE~ }
3!5Ur& rP!#RzL 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:
1 sPdz
L -s9P8W template < typename T1, typename T2 >
N}\[Gr struct result_2
qF 9NQ; {
>vuY+o;B typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
0rGSH*( } ;
Rq[ M29 W>q HFoKa 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?
]v#r4Ert 这个差事就留给了holder自己。
'ejvH;V3i OgF+OS 0%)i<a!_Z template < int Order >
&Q}*+Y]G class holder;
bFA!=uvA template <>
tgjr&G}a@0 class holder < 1 >
3s"0SLS4 {
ORu2V#Z[ public :
5=e@d:Sz template < typename T >
;Jd3u
- struct result_1
`# sTmC) {
W+*5"h typedef T & result;
F#|:`$t } ;
)"+(butI& template < typename T1, typename T2 >
>a3p >2 struct result_2
3BpZX`l*p {
Cuc$3l(% typedef T1 & result;
g#]wLm# } ;
nI0[;'Hn, template < typename T >
aTf`BG{kw typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
GWvH[0 {
v:+~9w+ return (T & )r;
G|\^{5 }
5XLs} : template < typename T1, typename T2 >
^[15&T5 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
m! U9m {
jNeI2-9c} return (T1 & )r1;
)G7=G+e; }
uIU5.\"s } ;
w>b-} t TNJG#8 n%Y template <>
)/t?!T.[ class holder < 2 >
)*c>|7G {
JF/,K"J public :
3OM2Y_ template < typename T >
jSc#+_y struct result_1
[%&ZPJT%i {
w\}?( uO typedef T & result;
US } ;
!;_H$r0 template < typename T1, typename T2 >
ITy/eZ"&: struct result_2
} G<rt {
\
u_ui typedef T2 & result;
e$Y[Z{T5 } ;
!a$ D4(`v template < typename T >
Su 5>$ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
)J?{+3 {
>&!RWH9*q return (T & )r;
81*M= ? }
Q?AmOo-a template < typename T1, typename T2 >
={?vAb: typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
7OWbAu; {
-)vEWn$3< return (T2 & )r2;
` ]Ppau }
eiJ2NwR\w } ;
Zf7&._y. jp' K%P H'F6$ypoS 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> >。
Z/rTVAs@r 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
b|zg< 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
a?YCn! |y20Hi': return l(i, j) = r(i, j);
>yJ9U,Y 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
m*X[ Jtr )bx_;9Y{ return ( int & )i;
5X.e*; return ( int & )j;
c"!lwm3b 最后执行i = j;
Vx_rc%' 可见,参数被正确的选择了。
`]Bxn)b( ?[x49Ux,P V#ev-\k}@ ,&U4a1%i#c rwIeqV{: 八. 中期总结
kX:tc 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:
sS
TPMh 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
.lhn;*Yi 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
H;aYiy 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
}6 5s'JB ZDL']*)' midsnG+jnf d7Ur$K\=y KNgH|5Pb 9t@:4O 九. 简化
I &* _,d 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
QH]M 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
W\f9jfD 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
eK /?%t 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
-oz`"&% +-*/&|^等
SvvUkQ#1w 2. 返回引用。
C}IbxKl =,各种复合赋值等
>*twTlb{ 3. 返回固定类型。
z<gu00U7 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
@&1Wyp 4. 原样返回。
1G~S|,8p operator,
!A8^Xmz" 5. 返回解引用的类型。
t<:D@J]a operator*(单目)
0%s|Zbo!> 6. 返回地址。
7:=5"ScV operator&(单目)
nA>sHy 7. 下表访问返回类型。
o-7>eE}+ operator[]
Q Z8QQ`*S 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
*0Gz)' operator<<和operator>>
uQLlA&I" &K^MNd OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
7=4 A;Ybq 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
[-*F"}D, #iSFf template < typename Left >
E&
36H struct value_return
u}9fj {
,gnQa template < typename T >
FqA3{ struct result_1
PM$Ee #62R {
s_jBu typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
g(0;[#@ } ;
dTEJ=d40 9Z\z96O- template < typename T1, typename T2 >
D1,O:+[;. struct result_2
.&,[, {
go)p%}s typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
_J?SIm } ;
FYPz 4K } ;
}wt%1v-10U hN`gB#N3 ^o<:;{ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
!>;w!^U 2xmk,&s 下面我们来剥离functor中的operator()
+?-qfp,:0 首先operator里面的代码全是下面的形式:
>L2*CV3p L9IGK< return l(t) op r(t)
DM7}&~ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
sn k$^ return op l(t)
YaFcz$GE_ return op l(t1, t2)
bLG ]Wa return l(t) op
{KaN,td9 return l(t1, t2) op
+h[e0J|v{ return l(t)[r(t)]
7{BnXN[ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
3\!F\tqD \ fDuwgY0 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:
M1=_^f=&. 单目: return f(l(t), r(t));
qR,.W/eS8 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
2tr
:xi@ 双目: return f(l(t));
e&J3N return f(l(t1, t2));
|Mg }2!/L 下面就是f的实现,以operator/为例
O.:I,D&] X7cWgo66T struct meta_divide
dt-K {
$^vP< template < typename T1, typename T2 >
t!l%/$- static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
}z'DWp=uN {
Jirct,k return t1 / t2;
#4y,a_) }
yKDZ+3xK] } ;
g37q/nEv N~g%wf@w 这个工作可以让宏来做:
,RK3eQ _om[VKJd #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
KSOO?X0j template < typename T1, typename T2 > \
RWE~&w G} static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
*( *z|2 以后可以直接用
EhXiv#CZ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
`C<F+/q 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
``-k{C#F (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。。。)
zUQe0Gc.b^ A7'b Nd6f9 }J;~P
9Y 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
TSXTc' ,Oi^ySn template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
}N| \ class unary_op : public Rettype
" dT>KQ {
V Cf|`V~ G Left l;
{&`VGXG public :
/| f[us-w unary_op( const Left & l) : l(l) {}
,eK2I Ao [0op)Kn template < typename T >
thV Tdz typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
w -dI<s {
`$Kes;[X return FuncType::execute(l(t));
"3ug}k }
]+lF=kkc% {_Np<r;j< template < typename T1, typename T2 >
&NP6%}bR` typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@SQceQfB {
2$DSBQEx return FuncType::execute(l(t1, t2));
&[)D]UL }
[k~C+FI } ;
|YXG(;-BS cE2R r [U']kt 同样还可以申明一个binary_op
wKLN:aRF2 43F^J%G template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
'rh\CA/}D class binary_op : public Rettype
[[$Mh_MD {
_;VYFs Left l;
oo'iwq-\ Right r;
:^.u-bHI public :
R{ 4u|A?9 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
$WJy?_c sHF%=Vu template < typename T >
XC2Q*Z typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
H<{*ub4'L* {
lkyJ;}_** return FuncType::execute(l(t), r(t));
G*=H;Upi }
>LCjtm\ zM)M_L template < typename T1, typename T2 >
#W.bZ]&WA typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
nT)~w
s {
<%(f9j return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
iAg}pwU }
%va[jJ } ;
bf{Ep=- 4bWfx_0W a3*.,%d 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
})q]gMj 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
MR[N6E6Mg DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
"NlRSc# 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。
YqkA&qL]#; 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
<'VA=orD 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。。。
t<8z08 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
5NFq7&rJ6 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<]&JbIt 下面是修改过的unary_op
"ngSilH?D uTxX`vH@! template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
ya;@<b class unary_op
tP -5 {
$]xE$dzJ Left l;
V#+126 -i2D#i' public :
iz,]%<_PE Z^6A_:]j unary_op( const Left & l) : l(l) {}
wbn^R' -wJ template < typename T >
@263)`9G struct result_1
+!D=SnBGs {
NU BpIx& typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
3}v0{c } ;
xzuPie\ f6@^Mg template < typename T1, typename T2 >
v/QEu^C struct result_2
"v*oga% {
mrw]yu;2<n typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
vsOdp:Yp9! } ;
\H},ouU JI28O8 template < typename T1, typename T2 >
T2;v<( typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_Ac/i r[,: {
(jD'+ "? return OpClass::execute(lt(t1, t2));
GGYX!=]~ }
^p{A!I! WV5r$ template < typename T >
r@N39O*Wq typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Gsx^j? {
N`
@W% return OpClass::execute(lt(t));
*93l${' }
a/wUeW JNU"5sB } ;
OqAh4qa,$ \<0G
kp :mCw.Jz<h 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
?uNTUU, 好啦,现在才真正完美了。
g] 7{5 现在在picker里面就可以这么添加了:
~*,Ddwr0a bn^mL~ template < typename Right >
[XA&&EcU picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
E7d~# {
r_qncy,F return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
4eDmLC"Y
* }
UBUB/NY 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。
F)[XIY&2/ (6b?ir ~ ,6y-.m7> Y&1!Z*OL; 3[00-~&U 十. bind
wI1M0@}PV 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。
iMOPD}`IX 先来分析一下一段例子
qY*%p S\yu%=h tWCv]* int foo( int x, int y) { return x - y;}
!.tL"U~4 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
y4)ZUv,} bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
.>AFf9P 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。
@4W\RwD 我们来写个简单的。
)n[`Z# 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
@SF")j| 对于函数对象类的版本:
&kr_CP:; )Bm^aMVl3 template < typename Func >
~8Dd<4?F] struct functor_trait
}R(0[0NQe- {
3Aqe;Wf9%+ typedef typename Func::result_type result_type;
RpaA)R, } ;
y<'2BTf 对于无参数函数的版本:
P}.yEta K\Y6
cj template < typename Ret >
L&3Ar' struct functor_trait < Ret ( * )() >
|RvpEy76 {
>gS5[`xRE typedef Ret result_type;
}{w_>!ee } ;
iBPdCp%]` 对于单参数函数的版本:
h!t2H6eyF t<EX#_i, template < typename Ret, typename V1 >
6"rFfdns struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Rm[rQ}: {
}~Kyw7? typedef Ret result_type;
=vqE=:X6 } ;
RL]lt0O{ 对于双参数函数的版本:
j.yr5% x/jN&;"/ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
u=ds]XP@ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
{*5;:QnT {
/KJx n6 typedef Ret result_type;
9{]r+z: } ;
gYH:EuY, 等等。。。
]=
QCCC 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
MCWG*~f _>:=<xyOq template < typename Func >
C}DG'z9 struct func_return
W)Kpnb7 {
[2H(yLw O template < typename T >
!\D]\|Bo struct result_1
mGyIr kE {
t73Z3M typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
o4I!VK(C#s } ;
$0`$)(Y w\8rh\Mvh template < typename T1, typename T2 >
%N_S/V0` struct result_2
.5Z@5g` {
li'1RKr typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
<T2~xn } ;
qu~"C, } ;
{pJ@I=q H/la'f#o% *$Wx*Jo 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Bw/H'Y hu*>B template < typename Func, typename aPicker >
h'q0eqYeu) class binder_1
MKhL^c- {
\S@=zII_ Func fn;
U@t?jTMBkO aPicker pk;
,["|wqM public :
&T/9yW[L QO`Sn N} template < typename T >
hs#s $})}Z struct result_1
s1b\I6&:J {
E$yf2Q~k typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
cW|Zgz8vv } ;
}PD(kk6fX 7/$Z7J!k template < typename T1, typename T2 >
8_,wOkk_B struct result_2
uXW.
(x7"f {
g:6}zHK typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
C]cT*B^ } ;
Q_h+r!b NTX+7< binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
`0vy+T5 $A0]v!P~i- template < typename T >
0+`*8G) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
zgOwSg8 {
k.f:nv5JO return fn(pk(t));
#Lt+6sa]2@ }
N0KRND template < typename T1, typename T2 >
FJH8O7 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
b6M)qt9R {
6#63D>OWp return fn(pk(t1, t2));
y(BLin!O. }
:v ~q } ;
|y=F (6Z ^7<m lr -.3k
vL 一目了然不是么?
3$f5][+U 最后实现bind
90k|u'ikOp 6? ly.h$ &=O1Qg=K template < typename Func, typename aPicker >
*J5euA5= picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
$ =a$z" {
l'8wPmy%N return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
#mxfU>vQ: }
lD=j/ Eu~wbU"% 2个以上参数的bind可以同理实现。
N>\?Aeh 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。
X.5LB!I) zgTi Az 十一. phoenix
euC,]n. Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
$ !=:ES [`dipLkr for_each(v.begin(), v.end(),
Upen/1 bA (
70(?X/5# do_
[)c|oh% [
4=cq 76 cout << _1 << " , "
bd;f@)X ]
o:*iT=l .while_( -- _1),
sUMn
(@r cout << var( " \n " )
N'.+ezZ;h )
)C6 7qY[P );
vH8%a8V cNvcpv 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:
8"^TWzg}L 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
EOC"a}Cq- operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
y Dw!u[: 那么我们就照着这个思路来实现吧:
F'*4:WD7 5(Oc"0''H y$NG ..S template < typename Cond, typename Actor >
[)u{ - class do_while
! .}{
f;Ls {
^q2zqC Cond cd;
3Re\ T Actor act;
BT0hx!Ti public :
5)6%D template < typename T >
Ba~Iy2\x struct result_1
WQ`T'k#ESW {
#IDCCD^1= typedef int result_type;
px@\b]/ } ;
`$- Ib^ (0f^Hh wF do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
KYN{iaj !CKUkoX template < typename T >
l0)uu4| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
CVp<SS( {
8?XZF[D do
#CmBgxg+M {
O2f2Fb$B7 act(t);
q#Vf2U55m }
Jmx}r,j while (cd(t));
lsCh K return 0 ;
~O-8 h0d3 }
-^DB?j+ } ;
:~Y$\Ww(~
V;jz0B Gy%e%' 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
:_*Q
IyW 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。
Q2Rj0E` 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。
qZe"'"3M 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。
ri
~2t3gg 下面就是产生这个functor的类:
.<dmdqk] Km7 4aC#Cv:0 template < typename Actor >
X $f%Ss class do_while_actor
J7xmf,76w {
stPCw$@ Actor act;
-yeT $P&| public :
cx}-tj"m- do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
~A/_\- ~@JC1+ template < typename Cond >
>Fz$DKr[ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Rd)QVEk>SD } ;
^> fs O;2 u1p'iP j7&l&)5 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
/Ny&;Y 最后,是那个do_
HdM;c*K zKNk(/y il~,y8WTU{ class do_while_invoker
/V&Y@j {
s><co] public :
uZ+< template < typename Actor >
\+xsJbEV do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
W=!f {
`c(@WK4 return do_while_actor < Actor > (act);
|wDCIHzQ }
-g0>>{M' } do_;
0NxaQ`\ |{
kB` 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
scdT/|(U$ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
cF6|IlhO 最后来说说怎么处理break和continue
#_d%hr~d 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。
s>5 Z 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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