一. 什么是Lambda
s3*h=5bX= 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
<4{,u1!t 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,
%/o8-N|_[ xi.L?"^/! _BV'J92. <=
xmJx-V class filler
i%8I (F {
s^]F4' public :
2Rc'1sCth- void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
(%huWW
j } ;
em A#gmKS<J/7 \$o!M1j 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:
#<X+)B6t :xitV]1.
6% @@~" qNP&f8fH for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
_7(>0GY M^\#(0^2@ bDa(@QJ- 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
P;D)5yP092 )1%l$W aVI/x5p~ 3;(6tWWLT 二. 战前分析
- Dm/7Sxd` 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
=,q,W$- 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
.'md `@t U^trZ]) 6b9 oSY-8 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
TFbMrIF
/* --------------------------------------------- */
^YddVp vector < int *> vp( 10 );
_RT3Fk transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
xEN""*Q /* --------------------------------------------- */
e_Na_l] sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
fcd\{1#u /* --------------------------------------------- */
7mipj] int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
,E{z+:Es /* --------------------------------------------- */
{_0m0
8 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
gWm
-}Nb4 /* --------------------------------------------- */
MA\"JAP/ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
} 5~|h% D"^4X'6 F-?K]t# Q}GsCmt=)O 看了之后,我们可以思考一些问题:
8W$uw~|dw 1._1, _2是什么?
(H/JB\~r 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
1!,xB]v1Ri 2._1 = 1是在做什么?
gs)wQgJ [ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
t#tAvwFM8 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
L&O!"[++ ?-CZJr P;o6rQf 三. 动工
QR<z%4 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
_-aQ.p ?T BdcTKC QXZjsa_| ?N2/;u> template < typename T >
#9aB3C class assignment
fHTqLYd- {
R7: >'*F T value;
M)t d%<_ public :
d;`bX+K assignment( const T & v) : value(v) {}
=Nn&$h l template < typename T2 >
UELni,$ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
PZZTRgVc } ;
mo1(dyjx 1:]iV}OFqR B. Rc s 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
OYKeu(=L 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
K7 >Z)21 x
;V7D5 q pC 5J
'@ :7ej6 class holder
pp{Za@j {
^E_`M:~ public :
e%#(:L template < typename T >
sM)qzO2wh assignment < T > operator = ( const T & t) const
2Qg.b-C {
|0 #J=am return assignment < T > (t);
2Cd#~ }
Bw2-4K\"kc } ;
UN{_f)E? b X.S` n(^{s5 Rr 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:
n"YY:Gm;8 jt|e?1:vF static holder _1;
bDI#' F Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
69{^Vfd;Y h=6Zvf<x for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
6 R}]RuFQ 而不用手动写一个函数对象。
E!.>*`)?. NoS|lT QixEMX4< a4HUP* 四. 问题分析
DiMkcK_e 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。
#({0HFSC:j 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。
Ara D_D 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
w?^qAj(*d 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
;Awt: jF 下面我们可以对这几个问题进行分析。
,Bh!|H(?L1 b#;%TbDF 五. 问题1:一致性
5Ug.J{d 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?|
cVjs-Xf7D% 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
PCzC8~t ?+-uF} struct holder
-4du`dg {
lYz{#UX} //
d/I,` template < typename T >
AE`z~L, T & operator ()( const T & r) const
^P30g2gv> {
t>nx#ErS return (T & )r;
RsnKB/ }
J~.8.]gXW } ;
a2J01B %K0
H?^. 这样的话assignment也必须相应改动:
u.!}s2wT# }HdibCAOf template < typename Left, typename Right >
zx:Qz class assignment
p0c*)_a* {
n*twuB/P 1 Left l;
)"W__U0 Right r;
alr'If@7 public :
Y3%_IwSJ| assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
.|ZO2MCd template < typename T2 >
{yXpBS T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
+5AWX,9,- } ;
PfF5@W;E; jtS-nQ| 同时,holder的operator=也需要改动:
l1_hD,4 eI20)t`j template < typename T >
,O`a_b] assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
{tE9m@[AF {
cp| q return assignment < holder, T > ( * this , t);
fXo$1! }
=r1-M.*a.M 3^!Y9$y1 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。
5?] Dn k.o 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
%%uvia=e 2~ [ return l(rhs) = r;
Q)mYy 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。
Hl"^E*9x 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
$"e$#<g <m"fzT<" template < typename Tp >
_bsAF^ ; class constant_t
?WEKRl {
M9C
v00& const Tp t;
:OEovk(` public :
?^}
z constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
dbe\ YE template < typename T >
rS|nO_9 f const Tp & operator ()( const T & r) const
s~i73Qk/ {
O su 75@3 return t;
`f)X!S2l }
7!;48\O]w } ;
[8 I*lsS vV
PK 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
&s0_^5B0 下面就可以修改holder的operator=了
TxA%{0 %(}%#-X template < typename T >
xoe/I[P]U assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
JHJIjYG>P {
xofxE4. return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
yd=NafPM }
16-1&WuY@ q.:j
yj6 同时也要修改assignment的operator()
<lN=<9 =v !'? template < typename T2 >
c&"OhzzJK' T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Q $^)z_jai 现在代码看起来就很一致了。
WF_24Mw Hfo/\\ 六. 问题2:链式操作
INNTp[ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
-Pp =)_O 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。
o>^@s4t 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。
U6IvN@
g 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。
c~)H" n 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
JWsOze8# ALi3JU template < typename T >
]N^>>k struct result_1
GLiD,QX< {
tSX,*cz typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
_]Y9Eoz } ;
OI)U c . '>Uip+' 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:
fq(3uE]nC i Qa=4'9; template < typename T >
7<zI'^l struct ref
g{e@I;F {
S{S.H?{F
typedef T & reference;
mQ=nU } ;
{1}p+dEK template < typename T >
|IZFWZd struct ref < T &>
eMOnzW|h {
xlm:erP typedef T & reference;
js[H $ } ;
!=p^@N7 JL=s=9N;3 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
A)HV#T`N &d 6 template < typename T >
D8=a +!l- typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
W~?mr!` {
pKhV<MFB return l(t) = r(t);
aMO+y91Y( }
EViDMp" 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。
2X`5YN; 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
r!)jxIL\ 6B&ERdoX 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
lQt* LWd[ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
K)nn;j= _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
KB a
+5 调用divide的对象返回一个add对象。
B'-L-]\H 最后的布局是:
vFH1hm Add
U,tWLX$@ / \
/F_(&H!m Divide 5
='vkd=`Si / \
0ChdFf7 _1 3
3sz?49tX 似乎一切都解决了?不。
`cpUl*Y= 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。
`t Zw(Z=h 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。
_-nIy*', = 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:
{f[X) O_|p{65 template < typename Right >
}NF7"tOL assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
]V.0%Ccw;. Right & rt) const
3vRBK?Q.y {
M|\C@,F]8 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
H<C+rAIb }
#(o( p 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
O`2hTY\ 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。
z|WDqB%/I 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。
l ArDOFl]x 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。
tjt#2i8/ 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。
8L,i}hIo. 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?
O
K2|/y 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:
P4.snRQ dT4e[4l template < class Action >
BZ-)XF'4 class picker : public Action
*u?N{LkqS {
`6`oLu\l public :
fk picker( const Action & act) : Action(act) {}
= *~Q5F // all the operator overloaded
k{d)'\FM } ;
/8tF7Mmr aIW W[xZ 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。
#+6t| 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:
_
ZC[h~9H ? bnhx template < typename Right >
s2M|ni= picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Ri&?uCCM {
~<&47'D return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
gBCO>nJws }
_aLml9f
W :KL5A1{ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
=(U&?1 R4 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。
+Xjevg6DU GVt}\e~" template < typename T > struct picker_maker
Lavm {
bcCCvV}6WZ typedef picker < constant_t < T > > result;
U*7Yi-"/* } ;
WPzq?yK template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
jQLiqi` {
O.g!k"nas& typedef picker < T > result;
;zc,vs } ;
39zwPoN> %juR6zB%8 下面总的结构就有了:
t)hAD_sf 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。
ywS2`( 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。
y8QJ=v* B picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
;`P}\Q{ 至此链式操作完美实现。
rBY{&JhS "/MA.zEl0, KqH_?r` 七. 问题3
WMw]W& 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。
{~RS$ | CYCG5)<9 template < typename T1, typename T2 >
O5?Gv??@ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
= g[Cs* {
I/
q>c2Pw$ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
h72#AN }
?U;KwS]% D)*OQLHW 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:
YrWC\HR_ 861!p%y5 template < typename T1, typename T2 >
M
XX:i struct result_2
8A 3pYW- {
}#h >*+Q typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
}&{z-/;H } ;
E3a^)S{ XA*sBf 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?
UFLN/ 这个差事就留给了holder自己。
'"/Yk=EmlU =oPc\VYW B?G!~lQ)o template < int Order >
w>q:&Q class holder;
m<DiYxK template <>
"&,Gn#'FG class holder < 1 >
69o,T`B {
V*bX>D/ public :
BV8-\R@ template < typename T >
OZ/!=; struct result_1
EMV<PshW= {
Y8Bc
&q} typedef T & result;
I,:R~^qJ8v } ;
(np %urx! template < typename T1, typename T2 >
Imi#$bF6 struct result_2
nlfu y[oX {
yz CQ typedef T1 & result;
dHtbl\6 } ;
n]N+ template < typename T >
Eep*,Cnt0 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
R>ak 3Y {
pnvHh0ck_ return (T & )r;
QX'EMyK$ }
hSO(s template < typename T1, typename T2 >
*7ggw[~ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
a*pwVn {
fn1G^a= return (T1 & )r1;
XM+o e0:[ }
7q' _]$ } ;
cNX0.7Ls Z]1=nSv template <>
_ 2WG6y; class holder < 2 >
scffWqEo {
~1NK@=7T public :
*6-f vqCv template < typename T >
b&y"[1` struct result_1
x}`]9XQ {
|b@H]c;" typedef T & result;
>#q2KXh } ;
yN0!uzdW* template < typename T1, typename T2 >
AX Y.80+ struct result_2
nZfU:N {
<*g!R! typedef T2 & result;
b;N[_2 } ;
k
k&8:;Vj template < typename T >
5,>Of~YN typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
8fn7! {
PjH[8:,
return (T & )r;
PFqc_!Pm }
"w)Y0Qq*z template < typename T1, typename T2 >
_86#$|kw typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
QEh_2 {
,+u.FQv~ return (T2 & )r2;
=1JS6~CTLN }
t Z_ni} } ;
sg.8Sd"]7 QW5S=7 t3#My2 = 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
\k#|[d5W 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
an4^(SY 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
!n=?H1@ p)t1]<,Of return l(i, j) = r(i, j);
6I$laHx? 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
LP{{PT.&X \(nb
>K return ( int & )i;
SWAggW) return ( int & )j;
73-*|@6 最后执行i = j;
yqy5i{Y 可见,参数被正确的选择了。
(1
"unP- N2?o6) Vvth, }Htnhom0n |Ef\B]Ns 八. 中期总结
n21Pfig 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:
s`j QX\{ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
[j6EzMN 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
4Y):d!'b 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
W"m\|x A@8Ot-t:\2 di@4'$5# \m3'4# rjmKe*_1V n{>Ge,enP0 九. 简化
D 8nt%vy 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
@}#" o 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Q*S|SH-cZ0 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
w/8`]q 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
xbh4j!FD$ +-*/&|^等
l7 +#gPA 2. 返回引用。
Di[}y; =,各种复合赋值等
ZZkxEq+D 3. 返回固定类型。
p2c4 <f-M 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
3:">]LMi 4. 原样返回。
}{! #`'s operator,
1v)X]nW 5. 返回解引用的类型。
!]%M operator*(单目)
t SST.o3 6. 返回地址。
R^}}-Dvr operator&(单目)
G}o?lo\#h 7. 下表访问返回类型。
L<kIzB ! operator[]
e&Z\hZBb 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
T;cyU9 operator<<和operator>>
T
;Ga G ND w+bR- 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。
59?@55 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
-#=y .k{omr&Dy5 template < typename Left >
|G2hm8
Y struct value_return
\JJ>y {
"2>I? template < typename T >
0jS"PH?[ struct result_1
]r#YU0 {
g$&uD typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
-hM
nA)+ } ;
u
N%RB$G _eB?G template < typename T1, typename T2 >
f@ &?K< struct result_2
Rw]4/ {
4_CV.? typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
/UJ@e } ;
87/!u]q } ;
}uI(D&?+h A),nkw0X so* lV 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
GZ L{~7n J`6X6YZ 下面我们来剥离functor中的operator()
~~U2Sr 首先operator里面的代码全是下面的形式:
?e? mg 0D[D;MW return l(t) op r(t)
$rB20! return l(t1, t2) op r(t1, t2)
dx=\Pq return op l(t)
}3t bqFiH return op l(t1, t2)
CgLS2 return l(t) op
TBfX1v|Z) return l(t1, t2) op
O1/U3/2/d return l(t)[r(t)]
X(D$eV return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
{x{/{{wzv O|#N$a&_N 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
btq`[gAF\ 单目: return f(l(t), r(t));
<Sxsmf0" return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
>".,=u' 双目: return f(l(t));
]J^9iDTTA return f(l(t1, t2));
b\/:-][ 下面就是f的实现,以operator/为例
tK<GU.+ < bHu9D struct meta_divide
UWdPB2x[ {
\bt+46y@] template < typename T1, typename T2 >
L lP static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Qm|Q0u {
'4PAH2&n return t1 / t2;
f%LzWXA }
[OI&_WIw } ;
7wt2|$Qz )"
H$1 这个工作可以让宏来做:
]Gw? DD|Gn S~"1q 0 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
32_{nLV$[ template < typename T1, typename T2 > \
\`w!v,aM$ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
P#o/S4 以后可以直接用
!Jo3>!,j DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
dzYB0vut@ 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
O*3x'I*a (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。。。)
={9G.%W 7w7mE 1vTncU! 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
WZk\mSNV q% Eze template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
|Rr^K5hmD class unary_op : public Rettype
&a?&G'? {
BX[92~Bq Left l;
_VU/j9<+ public :
,}M@Am0~ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ETP}mo d*26;5~\ template < typename T >
M\wIpRD, typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
im&E\`L7 {
S~1>q+<Q return FuncType::execute(l(t));
k^q}F%UV }
bl|k6{A z/*nY? template < typename T1, typename T2 >
Si<9Oh typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|H67ny&K^& {
[Rh[Z #6 return FuncType::execute(l(t1, t2));
W~GbB:- }
8?S32Gdu } ;
QMI&?Q:= V:h-K`~/ R9SJ;TsE 同样还可以申明一个binary_op
'3Ir(]Wfd t&UPU&tY template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
/#Y)nyE
class binary_op : public Rettype
M.K-)r, {
73/kyu-0% Left l;
Q)\7(n Right r;
EG5'kYw2 public :
z`-?5-a]I binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
X{rw+! q!#e2Dx template < typename T >
vjG:
1|*e typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Hz$l)g}U {
\14"B gj1 return FuncType::execute(l(t), r(t));
4[za|t }
;dl> r}OK3J template < typename T1, typename T2 >
[h 8j0Q@Q typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^o+}3= {
@R=gJ:&a return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
^5TSo&qZ }
aG7QLCL } ;
:ho)3kB BM*9d%m^ H{'<v|I 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
*loPwV8 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
"}UJ~ j). DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
#Ag-?k 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
.$+]N[-=
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
ZCi~4&Z# 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。。。
uhL+bj+W 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
<@FOqi{o{ 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)
<Vyv)#32o3 下面是修改过的unary_op
>{i/LC^S xwa5dtcng template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
)/H=m7}1h class unary_op
mLU4R Q}5 {
<va3L y)c& Left l;
I0 a,mO;m v8"plx=3 public :
\P]w^ Ev;HV}G unary_op( const Left & l) : l(l) {}
#%k!`?^fbK *6~ODiB template < typename T >
F)/}Q[o8 struct result_1
JqTkNKi/s {
Go3EWM`Cd8 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
R6~x! } ;
I%^Ks$<" brJ_q0@ template < typename T1, typename T2 >
O(;K]8 struct result_2
hK9Trr wau {
zCKZv|j6 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
{J q[N} } ;
T;jp2 # /W'GX n template < typename T1, typename T2 >
U'zW; Lt typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}^WQNdws56 {
<`*}$Zh return OpClass::execute(lt(t1, t2));
_f$8{&`k }
5Jq~EB{" i rMZLc6 template < typename T >
w#eD5y~'oo typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
egboLqn {
@\v, return OpClass::execute(lt(t));
/2-S/,a }
v!?bEM3D L+Yn}"gIs } ;
]kq{9b'; a'f"Zdh%w . $uvQpyh 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
o^;$-O!/ 好啦,现在才真正完美了。
6H67$?jMyJ 现在在picker里面就可以这么添加了:
)%x oN< emOd<C1A template < typename Right >
q}e"E
cr picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
1VK?Svnd {
<qN0Q7 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
OiNzN.}d }
_x 'R8/ 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。
pkpD1c^ IRNL(9H m8eyAvi6 $,q~ q^0 Htn=h~U`z 十. bind
,~8:^*0s 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
BJ!b LQ 先来分析一下一段例子
?|'+5$ B1 T:c4:N 84^'^nd int foo( int x, int y) { return x - y;}
3^
~M7=k bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
7l> |G,[c bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
}r$&"wYM 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。
#pu6^NTK 我们来写个简单的。
BDSZ ' 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
zbK=yOIOd 对于函数对象类的版本:
9Z]~c^UB gRv5l3k template < typename Func >
I&~kwOP struct functor_trait
p3ox%4 {
)=l~XV typedef typename Func::result_type result_type;
nf&PDv1 } ;
<+ UEM~) 对于无参数函数的版本:
RY'f%c vN:gu\^- template < typename Ret >
`v3WJ>Q!N? struct functor_trait < Ret ( * )() >
fe
PH=C {
H,`F%G#!`q typedef Ret result_type;
YXI_ ' } ;
pSp/Qpb-B 对于单参数函数的版本:
j#QJ5(# k#Qav1_ template < typename Ret, typename V1 >
[xzgk[>5 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
r/zuo6"5 {
Y,Dd}an typedef Ret result_type;
3qJOE6[}% } ;
hw! l{yv 对于双参数函数的版本:
BrF/-F nMXk1`|/)x template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
A>WMPe:sSS struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
4?Pdld {
|/<,71Ae typedef Ret result_type;
CXt9 5O? } ;
zQ3m@x 等等。。。
!>QS746S@ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
a (AKVk\ |,3s]b` template < typename Func >
n^aSio6 struct func_return
xi['knUi2- {
J1OZG6|e template < typename T >
m(CW3:| struct result_1
j1{|3#5V {
d 90 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
)!6JSMS } ;
eewhT^ 0K/Pth"* template < typename T1, typename T2 >
kFKc9}7W struct result_2
n@5Sp2p {
D4,kGU@ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
\kSoDY`l& } ;
AGaM
&x= } ;
58xaVOhb q#LB 2M ,fWQSc\} 最后一个单参数binder就很容易写出来了
EmrUzaGD ^(z7?T template < typename Func, typename aPicker >
cs[_TJo class binder_1
VB>KT(n-b {
eu=G[> Func fn;
vByt_X aPicker pk;
MJ5Ymt a public :
d4ANh+}X"_ LX<arHz template < typename T >
&gF*p struct result_1
A:|dY^,:?* {
t][U`1>i typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
'{]1!yMh } ;
;]*V6!6RR =BD} +(3 template < typename T1, typename T2 >
s|er+-' struct result_2
/<[S> ;!kr {
JFAmND;+ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
}f
rij1/G } ;
)m8ve)l 2MT_5j5[N binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
'iQ -NzO ,? template < typename T >
vjo@aY.x typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Q?"o.T'; {
@8keLrp return fn(pk(t));
s|40v@M }
g)Ep'd-w" template < typename T1, typename T2 >
n oWjZ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|E{tS,{OhJ {
u_kcuN\Sq
return fn(pk(t1, t2));
.&z/p3 1 }
T >pz/7gb } ;
J#k3iE} 0 QzUcr)3+ B #o/3 一目了然不是么?
~Te9Lq | 最后实现bind
=1!,A =D&xw2 kzky{0yKk= template < typename Func, typename aPicker >
-|1H-[Y( picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
*HT)Au"5 {
,s=jtK return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
t=-t xnlr< }
KOQiX?' KBUClx? 2个以上参数的bind可以同理实现。
j|6@>T1 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。
8|-j]
,5Vc
十一. phoenix
uq/z.m Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
UxGr+q $A4rdhvd for_each(v.begin(), v.end(),
P4\{be>e (
Ou26QoT9XI do_
;8|D4+ [
d65fkz==A) cout << _1 << " , "
PIZnzZ@Z; ]
S]Y3nI .while_( -- _1),
DGs=.U-=e cout << var( " \n " )
$ 8"we )
/mi9q );
z;c~(o@4 *Ce8(
"v, 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:
/.knZ_aJ! 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
Lip(r3 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
J|O=w( 那么我们就照着这个思路来实现吧:
1 #zIAN> 3SI~?&HU!/ NmH1*w<A template < typename Cond, typename Actor >
k$ya.b<X/ class do_while
_f"HUKGN {
BzVF!<! Cond cd;
A^m]DSFOO Actor act;
IInsq public :
TO,XN\{y template < typename T >
"k;j@ struct result_1
sI/]pgt2 {
tRUGgf` typedef int result_type;
hc2AGeZr } ;
he
vM'"|4 D2,2Yy5y do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
:
\{>+!`w :jKiHeBQu? template < typename T >
?cZ#0U typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Y%OJ3B(n| {
`<?{%ja do
N!W# N$ {
EgYM][:UU act(t);
O<*l"fw3 }
(t.OqgY while (cd(t));
O BCH%\;g return 0 ;
nfldj33* }
F2N)|C< } ;
nEG+TRZ)\ ~!Ar`=
[ o 94]:$=~ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Vgj&hdbd 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。
A>bpP 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。
ycD}7 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。
]Qu.-F#g 下面就是产生这个functor的类:
3iKy> .`ND QE#Ar8tU template < typename Actor >
G
$F3dx.I class do_while_actor
San=E@3}v! {
sC<
B Actor act;
}C'H@:/ public :
nt5x[xa do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
C.#\Pz0 US.7:S-r" template < typename Cond >
q^I/ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
h1A/:/_M6 } ;
pBb fU2p >RTmfV 7GFE5>H 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
DHnO ," 最后,是那个do_
^&Exa6=*FT 6-+q3#e YVcO+~my class do_while_invoker
6Hh\ys {
R.Uwf public :
2~wIHtd template < typename Actor >
3jh:
K do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
;1^([>| {
+HpPVuV return do_while_actor < Actor > (act);
S>6f0\F/Y% }
rsGQ
:c } do_;
`w;8xD( fPA5]a9 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
2VZdtz 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
JO&~mio 最后来说说怎么处理break和continue
xh90qm 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。
>QcIrq%= 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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