一. 什么是Lambda
@up&q 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
/Jxq
3D)v 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,
+`;+RDKY* 0A#*4ap &
u$(NbK vG ]GQ# class filler
x37/cu {
s0cs'Rg public :
nJFk4v4:2 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
.E+OmJwD } ;
"jL1.9%" tJ=3'?T_k (M ]XNn 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
Dv<wge` K;oV"KRK o]Z
_@VI gtD for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
z)4UMR#b& w&p~0cA~ _*s~`jn{H 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
P+Wm9xR2d zlH28V h&lyxYZ+T$ X<(6T 二. 战前分析
7MY)\aH 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。
{7vgHutp 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
[6AHaOhR' Ri|k<io M_k`%o for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
8
AFMn[{ /* --------------------------------------------- */
JC=dYP} vector < int *> vp( 10 );
di7A/B transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Da-u-_~ /* --------------------------------------------- */
B@-|b sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
hZcmP"wgC1 /* --------------------------------------------- */
\B_i$<Sz int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
zhNQuK,L /* --------------------------------------------- */
?-e7e% for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
SOVjEo4'3 /* --------------------------------------------- */
>Q;
g0\I_ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
O?CdAnhQc` d]U`?A, ~?gzq~~t .>}BNy 看了之后,我们可以思考一些问题:
0HqPyM13Q 1._1, _2是什么?
$=/rGpAk 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
Qh*)pt]n 2._1 = 1是在做什么?
lbRzx4=\y 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
{$;2HbM( 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。
@B?FE\ _ w/_(k tl|ijR 三. 动工
w4UD/zO 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
>w9sE8i Q| ?'(J+ W!t{rI7 2 rn;<HT template < typename T >
/ip lU class assignment
+jUgx;u, {
]D O&x+Rb T value;
e,(a6X public :
t<Ot|Ex assignment( const T & v) : value(v) {}
xk& NAB template < typename T2 >
<Z},A-\S* T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
zX98c } ;
`?l3Ct* yO00I`5 "?35C
! 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
g0PT8]8 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Xx_tpC? A_Rrcsl4 9TC)
w| Lbcy:E*g class holder
k@yh+ v5 {
,]ga[ public :
=NadAyv template < typename T >
D93gH1z assignment < T > operator = ( const T & t) const
=J](.78 {
&:<, c12 return assignment < T > (t);
1RLym9JN }
`{[RjM` } ;
UbO4%YHt 5Tedo~v vwmBUix 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:
!scD|ti {=67XrWN1 static holder _1;
8f|98T"
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
j
C)-`_ 5MR,UgT for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
qw<HY$3= 而不用手动写一个函数对象。
/&r|ec5 Jd_;@(Eg= ,beS0U] QOH<]~3J 四. 问题分析
Ke!'gohv 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
X3',vey 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
dxK9:IX 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
k=$AhT=e}n 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
1yMr~Fo 下面我们可以对这几个问题进行分析。
7VAJJv3 Rb EKP(uw 五. 问题1:一致性
\9/RAY_G 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?|
a7#?h%wf 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
eklgLU-+fW ]n;1x1' struct holder
&l m# {
)"|||\Iv //
2o4^ template < typename T >
"u492^ T & operator ()( const T & r) const
!X]8dyW {
uH:YKH':/ return (T & )r;
'1Y\[T* }
^AL2H' } ;
X:|8vS+0gU }gv8au< 这样的话assignment也必须相应改动:
W3GNA""O VL\t>n template < typename Left, typename Right >
q9]IIv class assignment
/&^W#U$4 {
V
kjuyK Left l;
9AQxNbs Right r;
=n+ \\D public :
eTbg7"waA assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
A%XX5* template < typename T2 >
rS7)6h7(7 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
/<{: I \< } ;
e2cP
*J 6;iJ*2f5V 同时,holder的operator=也需要改动:
`XKVr x#*QfE/E(@ template < typename T >
iOCqE 5d3 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
]PR#W_&q {
vUesV%9hq return assignment < holder, T > ( * this , t);
_las;S'oa }
H43MoC }Wh6zT) 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
S6g<M5^R 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
}ptq
)p a`!@+6yC return l(rhs) = r;
^5; `-Ky 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
2VoKr) 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
_>yoX Uz
dc template < typename Tp >
:J/M,3 class constant_t
NxA)@9Q {
Hy_;nN+e const Tp t;
4vWkT8HQ public :
=d)-Fd2li constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
@t*t+Vqw template < typename T >
j Ux
z const Tp & operator ()( const T & r) const
8gy_Yj&{P {
!mMpb/&&S return t;
bB}5U@G| }
`5~3G2T } ;
rsXq- Pq* 6"f}O<M5H 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
5d\q-d 下面就可以修改holder的operator=了
!?!C'-ps )B$;Vs]@i template < typename T >
=
ieag7! assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
~j9O$s~) {
=]C]= return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
O"G >wv }
rXfy!rD_P_ p-SJ6Gg
9 同时也要修改assignment的operator()
]#2Y e7+ alq%H}FF template < typename T2 >
vVl; | T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
m P'^%TE 现在代码看起来就很一致了。
hrGH}CU" @]aOyb@ 六. 问题2:链式操作
"vZ!vt#'Y 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Qnd5X`jF# 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
RsJ6OFcWV 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
GH1"xR4! 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
G 2!xPHz 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
fw6UhG ^=
0m-/ template < typename T >
]X Z-o>+, struct result_1
Y!J>U {
:GpDg typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
UMl#D>:C< } ;
NKb1LbnZ*y \*f;X aa 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
e[_m<e qMt++*Ls template < typename T >
R:Q0=PzDi# struct ref
L2Pujk {
uvP2Wgt typedef T & reference;
>K9#3
4hP } ;
4;`oUt'. template < typename T >
V'*~L\;pU struct ref < T &>
!`41q=r {
uVyGk~ typedef T & reference;
2owEw*5jl/ } ;
o]:3H8 Ig]iT 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
kVK/9dy-F OCZaQ33 template < typename T >
Suk typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
4lhw3,5 {
@Z>ZiU,^ return l(t) = r(t);
'52~$z#m }
w}Uhd, 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。
o*U]v
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
s*U1 $un?0S 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
`Qr%+OD
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
9$`lIy@B _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
AL#4_]m' +5 调用divide的对象返回一个add对象。
bwiPS1+); 最后的布局是:
EBz}|GY; Add
[(1c<b2r / \
9z)5Mdf1j Divide 5
w?kJ+lmOQy / \
dT,o=8fg _1 3
"BX! 似乎一切都解决了?不。
EdZ\1'&/9 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。
gUyR_5q)8l 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。
T^J >ZDA 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:
0d8%T<=J GFr|E8 template < typename Right >
u#}[ZoI assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
x#Sqn# Right & rt) const
F 8B#}%JE {
(Jz;W<E return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Reatdh }
9]q:[zm^ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Sb~MQ_ 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。
#>Zzf 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。
|2{wG4 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。
>4t+:Ut: 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。
UTXSeNP 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?
g8PTGz 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:
B&D}F=U 6k#Jpmmr template < class Action >
!%$`Eq)M^7 class picker : public Action
qucq,Yw {
x c{hC4^V public :
x?&$ ci picker( const Action & act) : Action(act) {}
,}K<*t[I // all the operator overloaded
[jmd } ;
!.d@L6 9k{PBAP 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。
2RSt)3!}, 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:
;G%R<Z yn#X;ja- template < typename Right >
lok= picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
\L"kV!> {
)ZN|t?| return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
qvPtyc^fN }
M![J2= BCA&mi3q Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
fkac_X$7 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
o}ZdTf= YpqrZWvh template < typename T > struct picker_maker
=ZqT3_ {
G;YrF)\ typedef picker < constant_t < T > > result;
r?/'!!4 } ;
F i0GknQ+ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
EAM5{Nc {
I'LnI* typedef picker < T > result;
1')%`~ } ;
'3g[]M@M "s{5O> 下面总的结构就有了:
<u2 }i<# functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
NU0g07" picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
wp&=$Aa)' picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
H-
$)3"K 至此链式操作完美实现。
t2)rUWg 5k.oW= ~;N^g4s 七. 问题3
]UmFhBR- 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。
sIy^m}02 >6?__v]9G template < typename T1, typename T2 >
62zYRs\Y)X ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1u:<
25 {
=|Y,+/R? return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
&wV]"&- }
K57&yVX \ZkA>oO". 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:
;XBI{CW f.9SB
template < typename T1, typename T2 >
p9x(D/YP0 struct result_2
5rU[Tir {
:>C2gS@ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
0.@&_XTPl } ;
"/wyZ h-[VH% 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?
y2^Y/)
这个差事就留给了holder自己。
jWrj?DV,2N ye,>A. +8Rg F template < int Order >
p"KFJ class holder;
()6wvu} template <>
>7QvK3S4% class holder < 1 >
V)[@98T_4? {
6|PrX
L& public :
eLfk\kk]Pc template < typename T >
7Mg=b%IYs struct result_1
ci?qT,& {
6V7B;tB typedef T & result;
%yv<y+yP~ } ;
]d!
UJ&<? template < typename T1, typename T2 >
qm"rY\: struct result_2
~=uWD&5B4 {
,Vt/(x- typedef T1 & result;
K/|Z$4S } ;
x$6^R q>2 template < typename T >
`ojoOB^L typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
u=`L) {
aWR}R>E return (T & )r;
(KDD e}f }
J1C3&t}
template < typename T1, typename T2 >
`)T13Xv typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
KbA?7^zo` {
n$$SNWgM return (T1 & )r1;
tp6 3@L|Q }
d?A
0MKnl } ;
YoBDvV":@ \1^^\G>H5 template <>
K<>oa[B9 class holder < 2 >
XovRg, {
P\1L7%*lU public :
nU7>uU template < typename T >
v>Q#B struct result_1
i3@)W4{ {
~a ]+#D typedef T & result;
x|pg"v&[ } ;
_( {hc+9p template < typename T1, typename T2 >
{xXsBh
Y struct result_2
>n'o*gZM {
1H6<[iHW typedef T2 & result;
"@iK'
c^ } ;
:bwjJ}F template < typename T >
pKpUXfQu typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
X-K=!pET {
wn/_}]T return (T & )r;
L ~lxXTG\ }
>\KNM@'KI template < typename T1, typename T2 >
/_I]H typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
UQ?XqgUM {
Ya3C#= return (T2 & )r2;
(k5We!4[1 }
-p]1=@A<} } ;
$w2u3- |}BLF \Q0[?k 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> >。
2mVD_ s[` 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Enum/O5 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
%4et&zRC J^SdH&%Z return l(i, j) = r(i, j);
a_f~N1kq 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
4|riKo) E8$20Ue return ( int & )i;
/Z'L^L%R return ( int & )j;
K|zZS%?$ 最后执行i = j;
le/,R@]B9 可见,参数被正确的选择了。
I>]oS(GNT lr>oYS0 YIoQL}pX GpY"fc% w$zu~/qV2 八. 中期总结
3x{t( 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
oM2l-[- 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Wh+{mvu# 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
I&}L*Z?` 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
SUCMb8 n.!#P| ZSjMH .Ij" yu!h<nfzA R!\_rc1/ Ta
?_5 九. 简化
xjfV?B'Y}V 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
:W!7mna 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
~.{/0T 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
DS+}UO 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
:ubV }; +-*/&|^等
4>F'oqFF 2. 返回引用。
n0r+A^] =,各种复合赋值等
[Dk=? + 3. 返回固定类型。
KHe=O1 %QO 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
*X'Y$x>f 4. 原样返回。
adCU61t operator,
`^u>9v-+' 5. 返回解引用的类型。
K28+]qy[ operator*(单目)
ALrw\qV 6. 返回地址。
}\tdcTMgS operator&(单目)
v- T$:cL 7. 下表访问返回类型。
;X?}x%$ operator[]
1O/+8yw 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
R;s?$;I operator<<和operator>>
l~c@^! R.jIl@p OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
sF!($k;! 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
fd+hA UK595n;P template < typename Left >
5]KW^sL struct value_return
|^: cG4e {
B~ ]k#Ot) template < typename T >
Aydm2!l1 struct result_1
xSktg]u Se {
m+`fn;* typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
w~(1%p/ } ;
.L9j>iP9 * mg^I=kpk template < typename T1, typename T2 >
~zHjMo2 struct result_2
S^-DK~Xt4 {
:[wsKFaV+ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
+o\:d1y } ;
ah+~y,Gl } ;
C7rNV0.Fq E@@5BEB ~ 'Y*E<6: 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
wW7eT~w f!\lg 下面我们来剥离functor中的operator()
`|6'9 首先operator里面的代码全是下面的形式:
WKC.$[T= $bW3_rl%X return l(t) op r(t)
L^E[J` return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Z,sv9{4r return op l(t)
-}nxJH ) return op l(t1, t2)
VCY\be return l(t) op
13 =A return l(t1, t2) op
[$qyF|/K`n return l(t)[r(t)]
Li!Vx1p;u. return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
)m`<H>[Eb= R n}l6kbM 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:
gp5_Z-me 单目: return f(l(t), r(t));
9!6f-K return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
j/R[<47 双目: return f(l(t));
Ja,wfRq return f(l(t1, t2));
s3~lT. 下面就是f的实现,以operator/为例
z_F-T=_ kDEPs$^ struct meta_divide
C<NLE- {
oC<.=2] template < typename T1, typename T2 >
g<l1zo`_ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
JSkLEa~< {
#r#1JtT return t1 / t2;
T=iJGRctB }
Id_2PkIN$~ } ;
r"C >pU$wq|i 这个工作可以让宏来做:
lpQSup G0/4JSH #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Mmxlp.l template < typename T1, typename T2 > \
5*+!+V^?X static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
j}%ja_9S 以后可以直接用
wb]%m1H`: DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
cv?06x{ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
q1z"-~i)E (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
k_sg
?(-!o ZvNJ^Xz /35R u}c 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
5"CZh.J /RNIIY~w template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
RX>xB class unary_op : public Rettype
dYG,_ji {
v'U{/ ,x Left l;
% 5m/ public :
qAAX;N unary_op( const Left & l) : l(l) {}
z>XrU>} =T-&j60 template < typename T >
xAK6pDp typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!j:9`XD| {
,I7E[LU return FuncType::execute(l(t));
2/?`J }
mR&H9NG c#|raXGT template < typename T1, typename T2 >
nH`Q#ZFz]? typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{t0)
q {
=7w\
7-.m return FuncType::execute(l(t1, t2));
_kj wFq }
ur3(HL } ;
\P j !zkZQ2{Wn u -;_y='m 同样还可以申明一个binary_op
eIz<)-7: :ctu5{"UJ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
_oHNkKQ class binary_op : public Rettype
[#l*_0 {
MXw hxk#E Left l;
Q?nN!eT Right r;
U*i{5/$ public :
;*Ivn@L binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
oE+R3[D?r 2^y^q2(r template < typename T >
<}E!w_yi typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
pnjXf.g"O {
C1jHz return FuncType::execute(l(t), r(t));
/DK"QV!]s }
qHuZcht v-#Q7T template < typename T1, typename T2 >
#pb92kA' typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
e4!:c^? {
X' d9[). return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
$ {O# }
%+j8["VEC } ;
L W[9 m;'6MHx; PK{acen 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
jF0jkj1&/[ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
{)BTR %t DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
UmKI1l 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。
iH/6M 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
d{SG
Cr 9d 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。。。
Jth[DUH8H 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
l5zS 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"~m!= 下面是修改过的unary_op
{U1?Et# Oy%''+g template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
M-1ngI0H; class unary_op
fz\9 S {
!ePr5On Left l;
XZsz/# mVVD! public :
+3BBQ+x! D)j(,vt unary_op( const Left & l) : l(l) {}
sejg&8 )/pU.Z/ template < typename T >
DVSL [p?_ struct result_1
0s/w,? {
Hkwl>R$ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
#73F}
tZ^ } ;
i.3=!6z P{wF"vf template < typename T1, typename T2 >
MUTj-1 H6) struct result_2
iPd[l{85Z {
*h'=3w:G typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
*M:B\D } ;
^>i63Yc )(ImLbM) template < typename T1, typename T2 >
Hea;?4Vg typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
N+Y]st+ {
I aGq]z return OpClass::execute(lt(t1, t2));
LIcM3_. }
lu<xv 0`X]o'RxS template < typename T >
$,,op( typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Jtr"NS?a] {
~/98Id}v return OpClass::execute(lt(t));
L3@82yPo! }
nm6h%}xND< ~]nSSD)\ } ;
;1%-8f:lW W3MU1gl6k{ wE? 'Cl 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
KwPOO{4]g 好啦,现在才真正完美了。
B" !l2 现在在picker里面就可以这么添加了:
a-=8xs' ^pQCNKLBY template < typename Right >
y#U+c*LB picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
%= fHu+ {
,.OERw return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
>'&p>Ad) }
(oEC6F 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
?d{Na=O\ xx#zN0I>-y `< xn8h9p 3HcQ(+Z nlW +.a[ 十. bind
7ccO93Mz 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
7Rd'm'l) 先来分析一下一段例子
{bJ`~b9e 4nh>'v%pD W g02 A\ int foo( int x, int y) { return x - y;}
n:yTeZ=-s4 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
;c4gv,q@ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
*Zt#U# 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
uVJDne,R 我们来写个简单的。
TU:7Df 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
^eo|P~w
g 对于函数对象类的版本:
59"UL\3 3|'>`!hb template < typename Func >
#~C]ZrK struct functor_trait
`f*Q$Ulqx {
0w&27wW typedef typename Func::result_type result_type;
P<M?Qd1. } ;
$W!!wN=B 对于无参数函数的版本:
kBD>-5Sn_T $5ak_@AC template < typename Ret >
P)Rh=U struct functor_trait < Ret ( * )() >
j g8fU {
57umx`m typedef Ret result_type;
+n{#V;J } ;
gcdlT7F)b- 对于单参数函数的版本:
CG Y]r.O* SL#0kc0x template < typename Ret, typename V1 >
a&c6.#E{y struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
mID"^NOi# {
3?V_BUoON typedef Ret result_type;
c'%-jG)\ } ;
SYCEQ5
- 对于双参数函数的版本:
_B/dWA,P >z%&xgOa template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
]n_
k` struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
psg)*'r {
>8WP0Qx/ typedef Ret result_type;
]:4*L } ;
Ju96#v+: 等等。。。
]rWgSID 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
S|7!{} WvBc#s- template < typename Func >
+nXK-g;)' struct func_return
c:<005\Bg {
;<Ar=? template < typename T >
Jk7|{W\OA struct result_1
{`LU+ {
Sjvdirr typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
1.D,W1s } ;
:N4t49i Z4S!NDMm~ template < typename T1, typename T2 >
~<_2WQ/$ struct result_2
U+:m4a {
\m(VdE typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
&cxRD } ;
Y9uC&/_C } ;
$c]fPt"i D^l%{IG
$8UUzk 最后一个单参数binder就很容易写出来了
3Z5D)zuc j27?w< template < typename Func, typename aPicker >
`j,Yb]~s79 class binder_1
x3 q]I 8q {
^@3sT,M,S Func fn;
sz:g,}~h aPicker pk;
fVF2-Rh= public :
]s'Q_wh_-v yeXx',]a template < typename T >
A
mNW0.} struct result_1
#gRM i)(F {
l_o@miG/ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
}+.}J } ;
[x+FcXb +S>j0m<* template < typename T1, typename T2 >
Al}6q{E9+8 struct result_2
`UD/}j@ {
/|tJ6T1LrB typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
AK'[c+2[ } ;
Fq|Ni$ z\K"Rg~J binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
yE:+Lo`> ;j[>9g template < typename T >
a1C{(f) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,]9P{k]O {
9oYgl1}d return fn(pk(t));
W42iu"@ }
em,u(#)& template < typename T1, typename T2 >
:r{<zd>; typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/]K^
rw[ {
a1EOJ^}0 return fn(pk(t1, t2));
&"yx<&c} }
y0sR6TY)f } ;
Uwf+ yv t. ]A~WIF 一目了然不是么?
[<n2Uz7MP 最后实现bind
(}Z@R#njH /rWd=~[MO 3{'Ne}5%I template < typename Func, typename aPicker >
5rw 7;' picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
dP3CG8w5 {
i3tg6o4C return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
|iak z|]) }
Ag 9vU7 7j@Hs[
* 2个以上参数的bind可以同理实现。
t|g4m[kr 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。
C 3^JAP -`'I{g&A 十一. phoenix
R%{<mno/_ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
SIBtmm1W 6wBx;y
| for_each(v.begin(), v.end(),
QoI3>Oj= (
W0dSsjNio do_
zZL6z4g [
uaT!(Y6 cout << _1 << " , "
Q_"]+i]s@ ]
ck:T,F{} .while_( -- _1),
[%q@]\U$s cout << var( " \n " )
dq(uVW^&ae )
n6wV.?8
);
o}
J&E{Tk /sx@$cvW 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:
")SFi^] 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
r+A{JHnN operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Vc 1\i 那么我们就照着这个思路来实现吧:
;O,+2VzP%^ 7?#J~.d5 5x5@t
: template < typename Cond, typename Actor >
#eoome2Q class do_while
]O]4z,n {
Px4)>/ z, Cond cd;
i6^twK)j Actor act;
}JF13beU public :
U;YC}r template < typename T >
[$mHv,~ struct result_1
/KFfU1 {
SWH2 typedef int result_type;
2GP=&K/A } ;
). <-X^@ D9<!mH do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Y\D!/T n`#tKwWHYx template < typename T >
H=<S 9M typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,vr? 2k {
HJ9Kz^TnC do
t_o['F {
m4**~xfC act(t);
bp*
^z,w }
\d6C%S! while (cd(t));
+[M6X}
TQ return 0 ;
[A~y%bI" }
i`(XLi}k } ;
-)w@f~Q =m!-m\B/ N:S/SZI 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
|z9*GY6RU 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
ZGBd%RWjG_ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
/ kE6@ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
%aHB"vi6 下面就是产生这个functor的类:
*{YlN}vA Bc(Y(X$PK 0]'7_vDs| template < typename Actor >
\.0^n3y class do_while_actor
VU#`oJ:{ {
X.OD`.!> Actor act;
q8FTi^=Kb public :
0pK=o"^?@ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
T5R-B=YWu ;ic3).H template < typename Cond >
|LRedD7n picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
{
d=^}-^ } ;
pM+ AjPr 2a-w%
(K )Lk639r 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
QiQ_bB!\ 最后,是那个do_
w^?>e;/\ /$ w%Q-p Ok|*!!T class do_while_invoker
8hu<E4]L {
Dl<bnx;0 public :
@D.}\( template < typename Actor >
lAS#874dE do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
2POXj!N {
44gPCW,u return do_while_actor < Actor > (act);
cA2V2S) }
- \5v^l } do_;
O@tU.5*$5 lsgh#x 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
],>@";9u" 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
?~l6K(*2 最后来说说怎么处理break和continue
a+[RS]le 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
HU1h8E$- 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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