一. 什么是Lambda
<\Nf6>_qEM 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
@<Au|l` 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,
vco/h I!lzOg4~ SzkF-yRd s`Fv! class filler
lM Gz"cym {
J411bIxD+q public :
o+{}O_r void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
3=~"<f
l } ;
vfzGRr Ga~N7 _i~n!v 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:
]YkF^Pf!v [9UKVnX.V %lNWaA E
}|g3 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
(WiA VA.jt}YGE GyJp!
xFB 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
I$0`U;Xd 5P{dey! K
!8+~[ T:x5 ,vpM 二. 战前分析
>1:s.[& 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。
@8C^[fDL 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
At%g^ JbzYr]k pcNVtp'V for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
kbBD+* /* --------------------------------------------- */
^ cN- vector < int *> vp( 10 );
_m;cX!+~_ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
XG<J'3 /* --------------------------------------------- */
`
_()R`= sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
q:#,b0|bv /* --------------------------------------------- */
-_'M
*- int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
pr>Qu: /* --------------------------------------------- */
[,Ts;Hy6Q for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
<'op /* --------------------------------------------- */
;&e5.K+.Z for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
VuFMjY LfyycC2E !;lA+O-t >4GhI65 看了之后,我们可以思考一些问题:
7>xxur& 1._1, _2是什么?
|DfYH~@( 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。
,^O**k9F 2._1 = 1是在做什么?
`m<l8'g 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。
Cca(
oV 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。
N J:]jd k#`.!yI, O]w&uim 三. 动工
W5}.WFu 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
jEklf0Z
hbR;zV|US NI=t)[\F %^^2 template < typename T >
ZA>hN3fE' class assignment
"m})~va {
hU5[k/ q T value;
)vOZp& public :
?yddr`?W assignment( const T & v) : value(v) {}
)z3mS2 template < typename T2 >
oe`oUnN T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
T2Cdw\ } ;
al=Dy60|z R|{AIa{} kxoJL6IC 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
O(,Ezyx 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
ru3nnF_I s['F?GWg JO5~Vj_" ]eb9Fq:N7 class holder
E&
T9R2Y {
*La*j3|: public :
dGQxGt1 template < typename T >
8^p/?R^bu assignment < T > operator = ( const T & t) const
^SxB b,\ {
eznw05U return assignment < T > (t);
8U\;N }
u%a2"G| } ;
0@,,YZf X"J79?5 Ts0.Ck 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:
M]jzbJ3Q :::"C"Ge static holder _1;
~6!=_" Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
?)Z~H,Q(z R_uA!MoLs for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
{~16j" 而不用手动写一个函数对象。
$q
DH Gw!jYnU ")ow,r^" )<DL' 四. 问题分析
J[L$8y: 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
Mb3,! 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
+%eMm.( 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
,V)yOLApVj 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
RK/SeS 下面我们可以对这几个问题进行分析。
ma~WJ0LM\ y_qFXd 五. 问题1:一致性
U?>P6p 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
!-x^b.${B 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
VyCBJK .zlUN0oe struct holder
BI;in;Ln {
]. 1[H~5N //
+
R])u5c' template < typename T >
4xT(Uj T & operator ()( const T & r) const
PQ@(p% {
dQ`ch~HVUW return (T & )r;
Il'+^u_ < }
/,2Em> } ;
iK(n'X5i Mh>^~; 这样的话assignment也必须相应改动:
r&0v,WSp&S azPFKg+ template < typename Left, typename Right >
eXnMS!g%Z class assignment
7 -gt V# {
-[`,MZf Left l;
)Y
Qtrc\91 Right r;
qQ/j+ public :
$>OWGueq64 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Wxb/|?, template < typename T2 >
hX$k8 o0 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
GpN tvo~ } ;
\4~uop,Nb+ 76}
N/C 同时,holder的operator=也需要改动:
Jnb>u*7, q3T'rw%Eh template < typename T >
?5'UrqYSW assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
<bXfjj6YJ@ {
"1&C\}.7 return assignment < holder, T > ( * this , t);
vNd4Fn)H }
TTmNPp4q `DC)U1 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。
G~8C7$0z 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
}c|Xr^ 6~&4>2b0f return l(rhs) = r;
`WC~cb\ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
6jRF[N8 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
xO'1|b^& mxq'A template < typename Tp >
3Q~ng2Wv% class constant_t
puL1A?Y8UM {
|0B h const Tp t;
0kQAT# public :
N02N
w(pi constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
kE UfQLbn template < typename T >
Goz9"yazg const Tp & operator ()( const T & r) const
;?yd;GOt) {
"[BuQ0(g return t;
Kv{i_%j
}
w \i# } ;
2y,NT|jp IM}#k$vM: 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
J ;i/X;^ 下面就可以修改holder的operator=了
`+\+ 9$)TAI&P template < typename T >
oslrv7EK assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
IpB0~`7YI {
|mc!v*O return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
n$axqvG }
tlCgW)<? $0AN5 |`g\ 同时也要修改assignment的operator()
S3P;@Rm zK}$W73W^ template < typename T2 >
!HY+6!hk T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
1$q SbQ 现在代码看起来就很一致了。
{E@Vh
`V$i*{c:# 六. 问题2:链式操作
FlrLXTx0 现在让我们来看看如何处理链式操作。
X@\rg}kP 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。
x!tCK47Yq 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。
[wjA8d. 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。
L@ql)Lc); 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
H--(zxK yw{GO([ZQ template < typename T >
RoJ{
ou@cs struct result_1
&`Z>zT} {
w6qx typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
rKg5?. } ;
Z<0M_q9?MO 'eLO#1Ipf 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:
U9SByqa1 b_|`jHes template < typename T >
>(|T]u](q struct ref
W-<C%9O! {
mKvk6OC typedef T & reference;
#:v|/2 } ;
w=rh@S] template < typename T >
=CFO]9 struct ref < T &>
eXc`"T,C. {
<omSK-
T- typedef T & reference;
qYl%v } ;
1Vp['& ';^VdR]fk 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
dArg'Dc4 bfVKf} template < typename T >
X) owj7U; typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
O<
v0{z09* {
l7ZqkGG] return l(t) = r(t);
cDYKvrPY }
BB.^-0up 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。
Z0`Bn5 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
^GD"aerNr O8wR#(/ 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
V) a<) _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
:tl*>d~ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
P bj&l0C +5 调用divide的对象返回一个add对象。
D2#3fM6 最后的布局是:
&_x:+{06 Add
^{T]sv / \
U,gg@!1GJo Divide 5
D8m1:kU / \
L09YA _1 3
K63OjR>H 似乎一切都解决了?不。
&u&/t? 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。
c/jU+,_g 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。
`1=n H/E 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:
sy.FMy+ etMQy6E\ template < typename Right >
(oBvpFP33 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
bg'Qq|<U Right & rt) const
bE74Ui {
8doKB<#_+= return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
08n2TL;EsX }
~Y7>P$G) 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
^":UkPFCx: 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。
D|9xD 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。
)[C]1N=tK 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。
FO<PMK 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。
H9?(5 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?
J/mLmSx 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}HLuX !i,Eo-[Z template < class Action >
&G\Vn,1v class picker : public Action
X4_1kY; {
tg_xk+x public :
i882r=TE3 picker( const Action & act) : Action(act) {}
<~@}r\ // all the operator overloaded
LUc!a4i"fO } ;
Za_w@o 0ft81RK 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。
J&CA#Bg:w 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:
}`ox;Q Z@2^> eC template < typename Right >
Xia4I*
* picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
R.@I}> {
wW
EnAW~ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
<tXk\cOg }
t1}R#NB wXZ"}uT<} Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
G8z.JX-7g 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。
^SM>bJ1Z_ f^Sl(^f template < typename T > struct picker_maker
~Ap.#VIc' {
\5M1; typedef picker < constant_t < T > > result;
Q=9Ce@[ } ;
fUx;_GX?
template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
', ~ {
U2<8U typedef picker < T > result;
`v?XFwnV` } ;
UR?biq tAF#kBa\y_ 下面总的结构就有了:
6Ck 3tCr 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。
%;/?DQU 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。
eocq Hwbv picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
ywQ[>itMa 至此链式操作完美实现。
S9RH&/^H yhm6% znnnqR0us 七. 问题3
0h/bC)z
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。
=\~<##sRJ u#!QIQW template < typename T1, typename T2 >
tf[)Q:| ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+lC?Vpi^ {
hhWIwR return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
o|`[X' }
g?B4b7II qJ(XW N H 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:
c(Ws3 ?,
B4 template < typename T1, typename T2 >
K Q^CiX struct result_2
F3nYMf {
j/ [V< typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
,/2&HZd } ;
9`y@2/!Y M`V<` 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?
Z<D8{&AjS 这个差事就留给了holder自己。
Xna58KF/ +xNV1bM tVQq,_9C template < int Order >
$,u>, class holder;
&A}hx\_T template <>
Yo%ph%e class holder < 1 >
.fFXH {
4j|IG/m public :
y'L7o
V?L9 template < typename T >
FQTAkkA_! struct result_1
ba-4V8w {
!E7JDk''@ typedef T & result;
U45kA\[bZ } ;
:'`y}' template < typename T1, typename T2 >
iq^F?$gFk struct result_2
}TQa<;Q {
|P0!dt7sQ typedef T1 & result;
n
f.H0i; } ;
)DB\du template < typename T >
BTc
}Kfae typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
9*Q6/?v {
9$k0 return (T & )r;
~Y/:]&wF }
OEw#;l4 C template < typename T1, typename T2 >
{ty)2 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
.jUM';
l {
rjK]zD9 return (T1 & )r1;
)E|{.K }
gFpub_ } ;
2OVN9_D% j+9;Rvt2 template <>
5'\detV_ class holder < 2 >
@eJ6UML" {
w**~k]In public :
mUj_V#v template < typename T >
+Tt.5>N struct result_1
<$(y6+lY {
}1
,\*)5 typedef T & result;
]sTbEw.[ } ;
s<>d&W 0= template < typename T1, typename T2 >
`=V p 0tPI struct result_2
k?Kt*T {
7Q^p|;~a typedef T2 & result;
brCXimG&jo } ;
'Zs3b4n8 template < typename T >
{oSdVRI typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
p$=Z0p4%LL {
KFgq3snH return (T & )r;
$J8g)cS }
/ 3eGt7x# template < typename T1, typename T2 >
GQ(*k)'a typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
\sz*M
B {
C(8VXtx_ return (T2 & )r2;
O^J=19Ri }
d.|*sZ&3p } ;
e%s1D A+|bJ>q J#W*,%8O 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> >。
WeJ=]7T'L 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
IwXWtVL 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
kXV;J$1 +E^2]F7Zk return l(i, j) = r(i, j);
a,36FF~& 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
IaZmN.k* L{&>,ww return ( int & )i;
V0NLwl
O return ( int & )j;
wBDHhXi0 最后执行i = j;
0!-'4+" 可见,参数被正确的选择了。
ebn3r:IU- E{0e5.{ 5vFM0 zo1T`"Y inY_cn? 八. 中期总结
0W0GSDx 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
D6~KLSKm 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Wv|CJN;4 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
|a#=o}R_ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
P3. o}DRp4;Ka ClY`2 Iprt
ZqiL qfG:vTm Nw9@E R 九. 简化
|}L=e. 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
L3w.<h 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
JH| D 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
tnAj3wc 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
e^em^1H(
% +-*/&|^等
,4S[<(T" 2. 返回引用。
w$IUm_~waa =,各种复合赋值等
4#{f8 3. 返回固定类型。
t{g@z3 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
^KdT,^6T 4. 原样返回。
fF(AvMsO operator,
O=t~.])) 5. 返回解引用的类型。
~5&B#Sm[G operator*(单目)
#K0/ >W 6. 返回地址。
)w~1VcnJEp operator&(单目)
L pq)TE# 7. 下表访问返回类型。
43E)ltR=] operator[]
9Nps<+K 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
1.M<u)1GU operator<<和operator>>
m62Zta w[F})u]E 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-N4&9)%9 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
O}%ESAB s>:gL,%c template < typename Left >
+.&P$`;TZj struct value_return
?%`Ph ?BZl {
V@]SKbK}wN template < typename T >
GMg!2CIU struct result_1
3$xpZm60 {
~r?tFE*+ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
KTt+}-vP^ } ;
!zt>& t `-%dHvB^R template < typename T1, typename T2 >
Cu5_OJ struct result_2
Q>\Ho' {
A1F$//a typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Dt<MEpbur } ;
$K+|bb } ;
{ TI,|'>5[ =dH=3iCG SHs [te[ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Lc?"4 g%tUkM 下面我们来剥离functor中的operator()
z:Tj0<A' 首先operator里面的代码全是下面的形式:
I{0cnq/ DLP@?]BBOA return l(t) op r(t)
4lR+nmAZ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
.71ZeLv* return op l(t)
gaQ E'qp> return op l(t1, t2)
o2B|r`R return l(t) op
qE3Ud:j return l(t1, t2) op
]zVQL_%, return l(t)[r(t)]
.?rs5[th* return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
oQrfrA&=M ]]_5_)"4 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
1) K<x 单目: return f(l(t), r(t));
x${C[gxq9F return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
L-)ZjXzk 双目: return f(l(t));
jJw return f(l(t1, t2));
:-#7j}
R& 下面就是f的实现,以operator/为例
T59FRX eI:x4K,# struct meta_divide
]KEE+o {
Ky7.&6\n template < typename T1, typename T2 >
Q|P
M6ta static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
4W|cIcU
W {
@{#'y4\> return t1 / t2;
P=1Ku|k }
WY QVe_<z: } ;
iDX<`) 50|nQ:u, 这个工作可以让宏来做:
(tq);m& 7XT(n v #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
IJKdVb~ template < typename T1, typename T2 > \
c~/poFj static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
O7_y QQAA 以后可以直接用
G /$+e DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
ygV_"=+|N 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
pGD-K41O] (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。。。)
$[b}r#P 43y@9P0 `jR8RDD 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
FWU>WHX -(e=S^36 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
,aD~7QX1: class unary_op : public Rettype
J zFR9DEt {
*~4<CP+"0 Left l;
o/
51RH public :
}"nm3\Df unary_op( const Left & l) : l(l) {}
!SE `n-/~7 template < typename T >
?7TmAll<.s typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
cAGM|% {
^`M%g2x return FuncType::execute(l(t));
6HJsIeQ }
;nL7Hizo, a#+$.e5 template < typename T1, typename T2 >
nu:l;+,VY typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_-H,S)kI` {
Vt \g9-[ return FuncType::execute(l(t1, t2));
=jh^mD&' }
suIYfjh } ;
\2[tM/+Bs -dF (_ %C B5+Q%)52 同样还可以申明一个binary_op
rN7JJHV -K$ugDi template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
pg!oi?Jn class binary_op : public Rettype
8dLmsk^ {
!gV{[j?~zr Left l;
:-U&_%#w Right r;
=bP<cC=3b public :
,SIGfd binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
'LuxF1> _a9oHg template < typename T >
%-$
:/N typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5M9o(Z\AF {
kG9aHWw return FuncType::execute(l(t), r(t));
>EA\KrjW }
tUZfQ jTNt!2 :B template < typename T1, typename T2 >
6 <`e]PT typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%Jd!x{a`>A {
Avyer/{ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
K$GQc" }
>dgq2ok!u } ;
~iiDy;" AB0}6g^O ~.J*_0~Ze 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
6vTnm4 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
gaNe\ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
8"NPj0 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
|"KdW#.x 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
a(|0'^ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
;XyryCo 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
DzA'MX 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
v8'XchJ 下面是修改过的unary_op
.}eM"Kv |{-?OOKj template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
R}3th/qf class unary_op
K0o${%'@7 {
1ljcbD)T; Left l;
_-#o[>2[ x $[_Hix public :
;.xKVH/@ {*g{9` unary_op( const Left & l) : l(l) {}
F4"bMN d:vc)]M>f{ template < typename T >
xL<c/B`-: struct result_1
3}3b@:< {
Uc,.. typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
a{}#t} } ;
ps8tr:T^= 'r_Fi5[q template < typename T1, typename T2 >
B<Cg_C struct result_2
^.g-}r8, {
~,)D
n typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
9mn~57`y } ;
1 |)CQ l O* template < typename T1, typename T2 >
tQxxm=> typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$_eJ@L# {
&Qj1uf92. return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Ma(Q~G
. }
m:~y:. sredL#]BA template < typename T >
|/8!PKm typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
MT)q?NcG {
^r(]S% return OpClass::execute(lt(t));
8KkN
"4' }
(Rq6m`M2 |%#NA!e4wA } ;
U7g,@/Qx q(R|3l^6T w@6y.v1I{ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
.V}bfd[k$ 好啦,现在才真正完美了。
=;Co0Q` 现在在picker里面就可以这么添加了:
XhWo~zh" BG.8 q4[
template < typename Right >
c3c3T`B picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Z!fbc#L6
{
ypemp=+(r return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
-`z%<)!Y }
n_Y7*3/b-o 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。
0Krh35R_)F @;y@Hf'Jv Uugq.'> R^$EnrY(< =b1
y*? 十. bind
X&rsWk 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。
<4@8T7
先来分析一下一段例子
m#O; 1/P (]&B'1b 3,*A VcQA int foo( int x, int y) { return x - y;}
XN?my@_HpM bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
:P%?!'M bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
mMWhUr 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。
7Lj:m.0O^ 我们来写个简单的。
n;vZY 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
>o&%via} 对于函数对象类的版本:
?8< =.,r z?kE((Ey template < typename Func >
$nIE;idk struct functor_trait
)"{}L.gC6 {
}vgM$o typedef typename Func::result_type result_type;
s[/d}S@ > } ;
:M`~9MCRf 对于无参数函数的版本:
*}Z w~pe?j_F$ template < typename Ret >
oOubqx struct functor_trait < Ret ( * )() >
=`N0 {
U#w0E G typedef Ret result_type;
<pKOFN%m } ;
1;{nU.If 对于单参数函数的版本:
u WdKG({][ cG@Wo8+ template < typename Ret, typename V1 >
kJNg>SN*@# struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
ni )G {
tux`-F typedef Ret result_type;
"A~D(1K } ;
QG
L~?? 对于双参数函数的版本:
<m{#u4FC' 2\|sXC template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
$$Ibr]$5 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
yzL9Ic {
a0B%x!y^ typedef Ret result_type;
"fSaM&@[B } ;
CO@ kLI 等等。。。
#(a;w 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
(6[/7e) t%k`)p7O template < typename Func >
=>Qd struct func_return
i=rA;2> {
;yjw(OAI* template < typename T >
| "M1+(k7 struct result_1
Ytqx0 {
Hl{ul'o typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
*&h]PhY } ;
ft0d5n!ui4 cf"!U+x template < typename T1, typename T2 >
,Tx38 struct result_2
~-%z:Re'_ {
ZdPqU\G^q typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
_ogN
} ;
%X%f0J } ;
)7P>Hj *g:Dg I 2 WHLTJ]OB 最后一个单参数binder就很容易写出来了
d#ab"&$bv "Z&_*F.[O template < typename Func, typename aPicker >
P+_1*lOG class binder_1
"^
dMCS@ {
]z=dRq Func fn;
N6S@e\* aPicker pk;
pRsIi_~& public :
d}Y#l}!E6 ^)|tf\4 template < typename T >
GH3RRzp r struct result_1
Y[rCF=ZVH {
od,,2pwK+ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
! z5c+JqN } ;
J5Q.v; &Akw V- template < typename T1, typename T2 >
jSdC1,wR struct result_2
@q@I(%_` {
6~?yn-Z typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
q8GCO\( } ;
u'T>Y1I 8W7ET@` binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
dg+"G|nr X%;4G^%ZI template < typename T >
@.G;dL.f{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L$,Kdpj {
cmd7-2 return fn(pk(t));
W~l.feW$i }
#0^a-47PA< template < typename T1, typename T2 >
N?A}WW# typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
K,P`V
&m? {
~0Zy$L/D return fn(pk(t1, t2));
N!\1O, }
`J7@G]X;2 } ;
KO[T&#y' o##!S6:A E=,fdyj. 一目了然不是么?
P/k#([:2 最后实现bind
2J3y
1 3YUF\L]yyw mWLiXKnb template < typename Func, typename aPicker >
M3JV^{O/DV picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
`bLJwJ7 {
9"M-nH*< return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
-&%!
4(Je }
.+lx}#-# tTt}=hQpgX 2个以上参数的bind可以同理实现。
c2Y\bKeN 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
e%7#e%1s T7Ju7_q} 十一. phoenix
"b)EH/s Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Kz]\o"K 1@~ 1vsJ for_each(v.begin(), v.end(),
qR%as0; (
YWk+}y}^d do_
Tg=P*HY6 [
yhnPS4DC cout << _1 << " , "
x69RQ+Vw ]
l @E
{K| .while_( -- _1),
fP\*5|7%R cout << var( " \n " )
-BwZ )
,~Lx7 5{ );
(H]NL DW)81*~g 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
9R[PpE'' 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
yRp&pUtb operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
_0iV6Bj 那么我们就照着这个思路来实现吧:
3A! |M5 xxC2 h3 p@@*F+ template < typename Cond, typename Actor >
\34:]NM class do_while
YYe=E,q {
-V'Y^Df Cond cd;
|#(y?! A^ Actor act;
cCG!X%9 public :
7eFFKl template < typename T >
^=gN >xP struct result_1
_+Pz~_+kS {
'PTQ
S,E typedef int result_type;
5ne&6 } ;
| `?J2WGe @ykl:K%ke do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
@$~;vS ~svea>Fmr template < typename T >
)]zsAw`/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
M~.1:%khM {
W*u$e8i7 do
m,rkKhXP {
jZe/h#J)[ act(t);
A5s;<d0 }
-x!JTx[K while (cd(t));
dvAz}3p0] return 0 ;
2=VFUR 8 }
r\C"Fx^ } ;
eyn-bw u!FF{~5cs 60xL.Z 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
B@8lD\ 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。
c+##!_[9 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。
PJ<9T3Fa 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。
`2M*?.vk 下面就是产生这个functor的类:
=8Z-ORW51 fBBtS S ZdT- template < typename Actor >
gzDfx&.0 class do_while_actor
9LSV^[QUH {
6|4ID" Actor act;
K[Vj+qdyl public :
Ir Y\Q) do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
^SIA%S3 vm=d?*cR template < typename Cond >
\9R=fA18 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
=tGRy@QV'\ } ;
CsjrQ-#9yn UC.kI&A 4)p ID` 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
,@zw
最后,是那个do_
,}l|_GGj ;Qq7@(2y $gCN[%+j class do_while_invoker
[|\#cVWs {
KC8 public :
Io{BO.K*Y template < typename Actor >
!L2!:_ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
PE?ICou {
CF:! return do_while_actor < Actor > (act);
F;T;'!mb }
Bc'Mj=>; } do_;
5+qdn|9%T TQQh:y 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
_SMi`ie# 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
^-"tK:{ 最后来说说怎么处理break和continue
SErh"~[ 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。
^Iqu^n?2. 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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