一. 什么是Lambda
vP'!&} 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
JB5%\ 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,
@pJ;L1sn w0yzC0yBk Xe`$SNM w0=/V[fs class filler
\zA3H$Df~ {
Fm&f public :
'>bn94$ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
F|VHr@% } ;
GM^H
)8U !3c+}j-j v?nGAn 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:
,Bx0 =b )!l9TX 8&+u+@H
71<4q{n for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
tmoclK- ?a,`{1m0\ xjxX4_ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Om7 '_} E\Iz:ES^ \q!TI x WqCER^~'> 二. 战前分析
nC$c.K' 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。
=(c.8d 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
-~~R?,H'Z_ vgNrHq&2q h^WMv
*2 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
]w-W /* --------------------------------------------- */
PK{FQ3b2{ vector < int *> vp( 10 );
) P+<=8@a transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
#MMp0 /* --------------------------------------------- */
R5},E sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
O#8lJ%? /* --------------------------------------------- */
CAA3-"Cwi int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Y!(w. G /* --------------------------------------------- */
7oL:C for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
%6V=G5+W /* --------------------------------------------- */
,( hP /< for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
vON7~KA #~|esr/wf Mg^A,8lrm YWANBM(v+ 看了之后,我们可以思考一些问题:
Csgby(D*O 1._1, _2是什么?
=@P(cFJ/ 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。
8JMxA2tZhG 2._1 = 1是在做什么?
n-wOLH 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。
H\<PGC"_Y 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。
hJ4 A5m. u!VrMH 3][
三. 动工
I[06R 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
2of+KI: Dn>C
:YS` /Vv)00 ~(rZ) template < typename T >
{@"
F/G+ class assignment
gV5mERKs {
rb>2l3g* T value;
6k7x7z public :
p .~5k assignment( const T & v) : value(v) {}
`Y '-2Fv template < typename T2 >
$iH T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
4;IZ}9|G } ;
NfCo)C-t O]25{L I|/|\ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
yaI jXv 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
--`W1!jI@ Sn;q:e3i{A $nf
%<Q BMU#pK;P] class holder
KWw?W1H {
jlD3SF~2 public :
r)G)i;;~* template < typename T >
%we! J%'Y] assignment < T > operator = ( const T & t) const
;O .;i,#Z {
c-?0~A return assignment < T > (t);
q6
4bP4K }
bh5C } ;
y<yU5 AX{yfL [s-!tE3- 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
{]y!2r #vcQ =%;O static holder _1;
Ei@al>.\ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
URyY^+s 8vvNn>Q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
8PRB_ny 而不用手动写一个函数对象。
_ [hVGCSB A1jA$ d\ Xijy 4Rl~7| 四. 问题分析
v)!^%D 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。
H]0(GLvH 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。
H)+wkR!~ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
[lj^lN8 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
lR]SGdY 下面我们可以对这几个问题进行分析。
hl+
T 1~*JenV- 五. 问题1:一致性
%bTXu1 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?|
dM5N1$1, 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
QnH~'
k I9cZZ`vs struct holder
~0{F,R.$ {
B o[aiT //
G4f%=Z template < typename T >
`]l[p+DO T & operator ()( const T & r) const
{/qq*0wa {
cvnRd.& return (T & )r;
^0"[l { }
/gLi(Uw } ;
s|Zv>Qt $Mqw)X&q 这样的话assignment也必须相应改动:
ARid !2=eau^p template < typename Left, typename Right >
.iEzEmu class assignment
|w`Q$ c {
tp +H]H3 Left l;
[V,f@}m
F Right r;
</h}2x public :
z
Q11dLjs assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
.\AbE*lZ# template < typename T2 >
H:L<gv(rG T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
=q*j". < } ;
v6KF0mqA& *5S~@ 同时,holder的operator=也需要改动:
nx`I9j\ q6N6QI8/ template < typename T >
'Y-Y
By : assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
2NqO,B|R {
pGSS
return assignment < holder, T > ( * this , t);
Y[alOJ }
~@ hiLW -$kAWP8P4 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。
_WHGd&u 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
g h&,U` :+}Eo9 return l(rhs) = r;
C?VNkBJ>\ 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。
d}]jw4 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
R;2
Z~P M!b"c4|< template < typename Tp >
=(>pv, class constant_t
p3{ 3[fDx {
Q.L.B7'e7 const Tp t;
z]
teQaUZ public :
R9lb<` constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Z\*jt B: template < typename T >
co%-d const Tp & operator ()( const T & r) const
6"Rw&3D? {
+d,Z_ 6F return t;
0N>R!
}
l)(
3] } ;
A<s9c=d6 qCgoB 0 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
SpX6PwM 下面就可以修改holder的operator=了
'#@tovr qFYM2 template < typename T >
ju?D=n@i assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
G^/8lIj {
rnTjw
"% return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
$y+Bril5W }
\ POQeZ X=i",5; 同时也要修改assignment的operator()
]Br6!U4~ g\lEdxm6Sj template < typename T2 >
vmK`QPu2 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
$[DSe~ 现在代码看起来就很一致了。
l^%W/b>?b K';x2ffj 六. 问题2:链式操作
:f5"w+ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
[}t^+^/ 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。
mR6hnKa_53 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。
]<IK0 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。
$:SSm$k 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
% /Y; w [7vxQ!- template < typename T >
{pyTiz#JY struct result_1
B`<K]ut {
?hS&OtW
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
C(kIj } ;
~zT7 43 R\d)kcy4 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:
sW]fPa(cn, ,c9K]>8m` template < typename T >
=S:Snk% struct ref
R;EdYbiF b {
zyi;vu typedef T & reference;
w_]`)$9 } ;
p? L*vcU template < typename T >
QNesiV0MI struct ref < T &>
.-HwT3 {
- HiRXB typedef T & reference;
#[.aj2 } ;
| )M>;q o6T'U#7P 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
@J UCXm #cy;((z uB template < typename T >
NANgV~Y& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
k~=_]sLn {
sw$$I~21 return l(t) = r(t);
Ty;P`Uv]r }
Ne9S90HsB6 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。
Iu|4QE 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
pDV8B/{ A{Dy3tm= 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
/@QPJ~%8Ud _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
@pkQ2OM
2 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Usz O--.C +5 调用divide的对象返回一个add对象。
ap|$8G 最后的布局是:
T_/ n#e Add
1E]TH/JK / \
* faG0le Divide 5
<Po$|$_~ / \
ATscP hk _1 3
f )Ef-o 似乎一切都解决了?不。
KO3X)D<3 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
urK~]68 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。
AMf{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:
Z(:q.{"r {k8R6l1 template < typename Right >
N83c+vs%c assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
hxe X6 Right & rt) const
e
.1!
K {
!
n13B return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
xka&,`z }
H=v=)cUe[ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
]m<z 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。
>&%#`PKT 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。
VtnVl`/] 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。
PJ3M,2H1b. 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。
d.Ep#4 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?
GLWEoV9< 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:
$@^*lUw
5VZZk%oy template < class Action >
5DxNHEuS class picker : public Action
uyDPWnYk {
@P@{%I public :
A} v;uNS] picker( const Action & act) : Action(act) {}
^i8"eF // all the operator overloaded
u%sfHGrH } ;
:`>bh {j[a'Gb Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
92XG|CWX 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
oF L7dL Gw-y6e'|Y template < typename Right >
i#bcjH picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
9zE/SDu7\ {
eY\w?pT2 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
v+(-\T\i }
pPsT,i? ~1:_wni Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
^2C
\--=; 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
yIYQ.-DkS+ _?v&\j template < typename T > struct picker_maker
!q!5D` {
tE WolO[\ typedef picker < constant_t < T > > result;
7A"v:e } ;
z9Nial`p template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
4@r76v}{ {
G3dA`3 typedef picker < T > result;
w8}jmpnI } ;
)m_q2xV l/-qVAd!q 下面总的结构就有了:
wQX18aF/#d functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
t$z 5m<8 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。
pS+hE4D picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Te2C<c 至此链式操作完美实现。
&oxHVZJ ~$d(@T& N$N7aE$ 七. 问题3
Qo\?(EM 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。
d.yATP of8
>xvE| template < typename T1, typename T2 >
t?wVh0gT ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
T/234;Uf| {
9m%2&fjK^ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
@%BsQm }
<f#pS[A z1nKj\AM2 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:
"7J38Ej\ XaF;IS@A template < typename T1, typename T2 >
moRo>bvN~ struct result_2
?7uK:'8 {
J
p)I9k,Ez typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
*i>hFNLdOM } ;
K57u87=*X? MU:q`DRr 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?
i} 5M'~F 这个差事就留给了holder自己。
MdhD "Q Q zp!)i MY'T%_id template < int Order >
B ?l0u class holder;
I%l2_hs0V template <>
x>tsI}C class holder < 1 >
@%jY {
YI>9C 76L public :
e$7KMH= template < typename T >
f4Ob4ah!( struct result_1
%UlgG1?A {
35JVF*z typedef T & result;
A1n4R } ;
_+,>NJ template < typename T1, typename T2 >
i0F6eqe=J struct result_2
n0Qp:_2z {
&v#pS!UO j typedef T1 & result;
XT?wCb41R } ;
Clb7=@f template < typename T >
Nq1YFI>W typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
*dN_=32u {
KM?w{ ~9 return (T & )r;
:7~DiH:Q
}
mVEIHzk2b template < typename T1, typename T2 >
kD(#LM<9s typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
\k{d'R#~( {
Mm;[f'{M) return (T1 & )r1;
$18?Q+?3 }
\5}*;O@ } ;
_2hZGC%&E @z^7*#vQv template <>
~G1B}c] class holder < 2 >
~OWpk)Vq {
(8~D^N6Z public :
DMOP*;Uk template < typename T >
UF$O@l struct result_1
"7eL& {
7AlL,&+ typedef T & result;
qh+&Z x~ } ;
(|>rDk; template < typename T1, typename T2 >
-A@/cS%p struct result_2
l6zYiM {
1Tr%lO5?6 typedef T2 & result;
AH-BZ8 } ;
\OXQ%J2v template < typename T >
](FFvqA typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
@,9YF}
{
Z/T(4 return (T & )r;
tSe[*V4{' }
XRHngW_A template < typename T1, typename T2 >
yb,X
}"Et typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
vR&b2G7o {
!#zO% return (T2 & )r2;
~~=]_lwyK% }
eV~"T2!Sb } ;
b
+Z/nfS Ahc9HA2 ;2$0j1> 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
5WvsS(
9H 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
)7p(htCz5 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
^#IE
t# mZG n:f}= return l(i, j) = r(i, j);
4;Vi@(G) 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
0Y:)$h2? 2x<!>B return ( int & )i;
Fy0sn| return ( int & )j;
L6#4A3yh 最后执行i = j;
}1%%` 可见,参数被正确的选择了。
T$<yl#FY 3.1%L"r[) N.0g%0A.D =dsEt\
j @AM11v\: 八. 中期总结
e)N<r 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
+z:>Nl 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
/4N ?v. jf 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
+prUau* 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
ns*:mGh #SG.`J<% dS\!tdHP-Q 3y,2RernK @biU@[D -+M360 九. 简化
o)>iHzR</ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
i"xV=. 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
,FXc_BCx4 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
7XLqP 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
rxqSi0p +-*/&|^等
.6C6ZUB; 2. 返回引用。
_]- 4UA- =,各种复合赋值等
I9Uj3cL\ 3. 返回固定类型。
G&@dJ &B 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
QBG jH^kL 4. 原样返回。
I ~^Xw7 operator,
!XM<`H/ 5. 返回解引用的类型。
uE<8L(*B operator*(单目)
(
mn:!3H% 6. 返回地址。
00{a}@n operator&(单目)
B:Ft(, 7. 下表访问返回类型。
a
9{:ot8, operator[]
1)jeawVmj 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
`SOQPAnK+; operator<<和operator>>
RRpY%-8M \yZVn6GVr OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
hlZ{bO'f 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
IC (:RtJ H
XFY template < typename Left >
z&B9Yu4M7 struct value_return
k14<E/ {
o"FR%% template < typename T >
e!o\AB%d struct result_1
'7/F]S0K {
N{~P}Sw typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
wGw~ F:z } ;
e&*b{>1* tW94\3)1 template < typename T1, typename T2 >
O9E:QN<U`* struct result_2
LokH4A17U {
J3~%9MCJ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
j7QK8O$XL } ;
?{jey_]M } ;
&3;"$P
D~BL Txq g4W/T 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
FRajo~H )QRT/, ;c 下面我们来剥离functor中的operator()
}mzd23^W>P 首先operator里面的代码全是下面的形式:
idGn{f((f `/'p1?Z" return l(t) op r(t)
1G.?Y3DC< return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Z^z{,
u;! return op l(t)
2~l7WW+lx, return op l(t1, t2)
F_9
4k return l(t) op
rsLkH&aM return l(t1, t2) op
PH%'^YAl7 return l(t)[r(t)]
# ACT&J return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
sW'_K.z EI7n|X
a1q 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
[3s-S+n
@ 单目: return f(l(t), r(t));
GlTpK^. return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Kw$@_~BJ6 双目: return f(l(t));
S9]I[4 return f(l(t1, t2));
~]QQaP 下面就是f的实现,以operator/为例
cm_5,wB(w &P>& T struct meta_divide
!02y'JS1 {
hc[J,yG template < typename T1, typename T2 >
xr]bH.> static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
E:dN) {
ZI;*X~h return t1 / t2;
(,jsZ!sl }
n6.Z{Q'b } ;
ZSwuEX {9-9!jN{" 这个工作可以让宏来做:
fP5i3[T 5>+@.hPX #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
TfT^.p* template < typename T1, typename T2 > \
?jUgDwc(w static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
/3Gq&[R{ 以后可以直接用
ZOcpF1y DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
ej@4jpHQN 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
U5TkgHN{y (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。。。)
ygj%VG ,zr9* t 7M7Lj0Y)L 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
yj#FO'UY ZJU
%&@ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
yo->mD class unary_op : public Rettype
*$|f9jVh {
^|p D(v Left l;
LH)1IGAx2y public :
i!*<LIq unary_op( const Left & l) : l(l) {}
axph]o@ y@ =}Zl
E template < typename T >
sR>>l3H typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
fS/:OnH {
M>Tg$^lm return FuncType::execute(l(t));
}2LWDQ;po }
%&&)[ Y'~O_coG template < typename T1, typename T2 >
!j`<iPI7B typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
UkpTK8>& {
*]NfT}} return FuncType::execute(l(t1, t2));
"_\"S }
fdX|t"oz } ;
][tR=Y#&y5 h U-FSdR !reOYt| 同样还可以申明一个binary_op
=pi,]m NfPWcK[ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
iKV|~7nwO class binary_op : public Rettype
YVa,?&i=N {
w(aj' i Left l;
;`LG WT-<F Right r;
,$/Ld76U public :
5I1YB+$}e binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
nRB3VsL R*2N\2 template < typename T >
3IQI={:k|D typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+DXP&Q {
fX 1%I return FuncType::execute(l(t), r(t));
KYw7Jx`l }
iY$iL< E;s_=j1f template < typename T1, typename T2 >
^pd7nr~Y typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%q3`k#?< {
ut\X{.r7 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
B !,&{[D
}
No6-i{HZ } ;
XP
o#qT8n poW%F zj d]E={}qo& 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
xok
T 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
f4\$<g/~ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
jY%.t)>) 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
au+Jz_$) 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
A :KZyd"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。。。
)Cj1VjAg
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
M0xhcU_ 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)
G .<0^q, 下面是修改过的unary_op
LYL_Ah'= M>m!\bb%. template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
[pEb`s class unary_op
()Kaxcs?+ {
kN1R8| pv Left l;
vJGH8$%;,
anpKWa public :
g$#A'Du ~mt{j7 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
48^C+#Jbc Vf~-v$YI template < typename T >
O.X;w<F/V struct result_1
;@ixrj0u {
rZpsC}C' typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
0j4n11# } ;
A|1xK90^XT LKc p.i template < typename T1, typename T2 >
=,;$d*h struct result_2
frPQi{u$ {
Z3c\}HLY typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
_[z)%`kay } ;
~K #92 R,78}7B template < typename T1, typename T2 >
qOy(dG g typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
N[3Y~HX!q {
yH-&o, return OpClass::execute(lt(t1, t2));
DoFe:+_U3 }
Z]Udx *,CJ 3<> template < typename T >
lMu9Dp typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9y&;6V.' {
?+7~E8 return OpClass::execute(lt(t));
v5\ALWy+p }
TO5y.M|7 ibZ[U p? } ;
o96c`a u de2G"'F fi>.X99(G 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
7Ko*`-p 好啦,现在才真正完美了。
'D`lVUB 现在在picker里面就可以这么添加了:
qGV(p}$O B,_K mHItd template < typename Right >
E_A5KLP picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
AEnkx!o {
dl8f]y#Q return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
VT4>6u} }
0_ST2I"Ln 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
\.i ejB p<'pqf k"gm;,` ~ L%,9 /v<Gt%3X 十. bind
klAlS% 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
+U
J~/XV 先来分析一下一段例子
ga\s5
\F`>zY2$% F7jkl4 int foo( int x, int y) { return x - y;}
=J)-#|eZG bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
SC%HHu\l bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
hM!g6\ w 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。
/~WBqcl 我们来写个简单的。
z7XI`MZN^ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
l3^'b p6HQ 对于函数对象类的版本:
0iM'),v[] ^
op0"
#B template < typename Func >
HU/4K7e` struct functor_trait
bXOM=T {
{aV,h@> typedef typename Func::result_type result_type;
>6&Rytcc] } ;
$Bc3| `K1v 对于无参数函数的版本:
V >eG\ b|k^ template < typename Ret >
#W/Ch"Kv struct functor_trait < Ret ( * )() >
<m~8pM {
<5j%!6zo typedef Ret result_type;
X,G"#j^ } ;
^4,LIIUj 对于单参数函数的版本:
!mqIq}h X=f %! template < typename Ret, typename V1 >
XY6Sm{ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
vs+aUT C\ {
^CQp5k p] typedef Ret result_type;
QA^FP8!j } ;
/SM 7t_ 对于双参数函数的版本:
73S
N\ eB9&HD: template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
zBq&/? struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
ucz~y!4L{ {
vJi<PQ6 typedef Ret result_type;
A =Z$H2 } ;
5`e;l$
M` 等等。。。
](n)bF+ym 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
!PeSnO p`\>GWuT! template < typename Func >
_}JMBIq$ struct func_return
gzvgXZ1q" {
V>obMr^5 template < typename T >
^+d]'$ struct result_1
tUOY`]0 {
Crj7n/mp]s typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
}.8yKj^p } ;
f>Ua 7!b YZ:C9:S6X template < typename T1, typename T2 >
9* 3;v;F struct result_2
-~JYfj@ {
cVMRSp typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
HrZX~JnTmf } ;
:|ahu } ;
6XCFL-o- B:UM2Jl
KlS#f 最后一个单参数binder就很容易写出来了
GB}= dP_bFU zg template < typename Func, typename aPicker >
,gG RCp class binder_1
pJ1\@G {
(xTGt",_Jo Func fn;
{fV$\^c aPicker pk;
0k5 uqGLXe public :
4:**d[|1 +hispU3ia template < typename T >
OXKV6r6f struct result_1
d)Z&_v<| {
o+XQMg typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
+rSU } ;
CSW+UaE Gl|n }wo$ template < typename T1, typename T2 >
B6Ajcfy struct result_2
#l- 0$ {
q o^mp typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
~UeTV?) } ;
XHJ`C\xR YIgHLM( binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
R)SY#*Y <z#Fj`2{ template < typename T >
k #\j \t- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
dXM8iP {
1/;E8{ return fn(pk(t));
;34p
[RT }
yVXVH CB template < typename T1, typename T2 >
P{QHG 3 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Z1($9hE> {
Z.Dg=>G] return fn(pk(t1, t2));
#XqCz>Z }
UA~ 4O Q] } ;
aMHC+R1X eYlI }; +zLw%WD[l 一目了然不是么?
lEHXh2 最后实现bind
;&}z
L.!jo KDP4 7A :HY =^$\ template < typename Func, typename aPicker >
xw_)~Y%\ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
ae@!M {
#QcRN?s return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
GRofOJ }
2&]LZ:( )Qe]!$tqfD 2个以上参数的bind可以同理实现。
I
2OQ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
5cU:wc Rcw[`q3/ 十一. phoenix
T!41[vm( Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Ck%if Q_iN/F for_each(v.begin(), v.end(),
:X-S&SX0 (
XSK<hr0m do_
T2azHo7 [
~&MDfpl cout << _1 << " , "
1t^9.!$@y ]
4J(-~ .while_( -- _1),
Q/4ICgo4 cout << var( " \n " )
Kj3Gm>B<y )
Ac|dmu );
%t!S 7UD .o C!~' 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:
YtWw)IK 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
!plu;w operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
OQ
w O7Z 那么我们就照着这个思路来实现吧:
O_.!qk1R }KIS_krs ,tyPZR_ template < typename Cond, typename Actor >
@^-Y&N!b= class do_while
(/]#G8 {
CP%^)LX * Cond cd;
4~FRE)8 Actor act;
$2i@@#g8 public :
L'aB/5_% template < typename T >
tH
*| struct result_1
vbtZ5Gm {
S|LY U!IWZ typedef int result_type;
$^?VyHXvY } ;
p19@to5l TKsP#Dt/ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
1>L'F8" #Y'b?&b template < typename T >
h qjjd-S0 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)b2O!p {
tAJ}36aG do
q<z8P;oP^ {
+5Dc5Bl act(t);
Y0EX{oxt1 }
aL+>XN while (cd(t));
|?g-8":H8P return 0 ;
"gm5DE }
['pO=ho } ;
/JC1o&z_T UXpp1/d|e vF'>?O? 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
;sAGTq 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。
wik<#ke 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。
C|3Xz[k{ 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。
ZxT
E(BQv 下面就是产生这个functor的类:
J!5b~8`v .7b%7dQ<\ `Z5dRLrd template < typename Actor >
mR
XRuK class do_while_actor
DQXcf*R {
Ny$3$5/ Actor act;
GQ@mQ=i public :
/Qr`au do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
I{[Z
2YW;=n template < typename Cond >
y1PyH picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
.o/uA } ;
HZWt>f D^.
c: a*.#Zgy:lK 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
`\\s%}vZ*T 最后,是那个do_
qA`@~\qh" \6?a L;j++^p class do_while_invoker
L2EQ 9i'[ {
h{ix$Xn~ public :
@d 7V@F0d template < typename Actor >
c$&({Z{1 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
YOGj__: {
Ow4(1eE_ return do_while_actor < Actor > (act);
Gvh"3|u?z }
/P TRe5-7 } do_;
W9tZX5V1 $S?gQN.e 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
L_vl%ii- 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
m=^]93+ 最后来说说怎么处理break和continue
$,, PF/N8c 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。
F5/,S 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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