一. 什么是Lambda
b`L%t:u{d 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
l;af~ef)' 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,
Tfh 2. '"y|p+=j: o5xAav"+> `))\}C@k class filler
@95FN)TXZY {
a-y+@#;2_ public :
33jovK2 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Hip&8NW } ;
1D16 ]e>RK' ~+bv6qxg]\ 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:
#G|qD 7:Ax(El ^?$WVB 0 - ><q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
pkP?i5, :!/gk8F|dI m7&O9?X 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
FSU ttg" qs|mj}? [FK<96.nt OF%B[h&
二. 战前分析
?in|qevL 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。
dX\.t< 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
Y^36>1.: K6y :mJYp\ s?zAP O8Sz for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
$f,n8]
/* --------------------------------------------- */
Sa\!*e_sN vector < int *> vp( 10 );
f?oa" transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
ng:kA%!
Q /* --------------------------------------------- */
n$U#:aQE sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
"~=mG--I /* --------------------------------------------- */
IC6gU$e int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
u583_k% /* --------------------------------------------- */
$k0kk for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
pX/n)q[ /* --------------------------------------------- */
zR
`EU, for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
~)qtply q ud\K+ GFfq+=se o]Ol8I 看了之后,我们可以思考一些问题:
D,;\o7V 1._1, _2是什么?
wtmB+:I 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
O_cbP59Y. 2._1 = 1是在做什么?
?gJOgsHJP 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
\|]Z8t7 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
uMut=ja(U DjI3?NN \I["2C]3M 三. 动工
!1n8vzs"c 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
:gerQz4R8 |?Frj (
xXGSx 0ge$ p, template < typename T >
\=+b}mKV
m class assignment
)foq),2 {
6&DX] [G T value;
9Rn?
:B~W: public :
!l|5z G
assignment( const T & v) : value(v) {}
cZH-" template < typename T2 >
XQ%? T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
v$(lZa1 } ;
61/.K_%I. LVc4CE
f 7@Zx@ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
#mZpeB~ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
CqHK %M ^Y u6w\QM nt;haeJ @mE)|.f class holder
af#pR&4} {
#Y0-BYa^ public :
t|9 GS| template < typename T >
%)[+%57{ assignment < T > operator = ( const T & t) const
Jg]'+>,J {
(Fynok return assignment < T > (t);
QU%I43 }
YX=2jI } ;
cC o`~7rE +j(d| L\ /CuXa%Ci^ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
T<JwD[( SrFS# static holder _1;
ymegr(9&K Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
AZzuI* zG' "9kJx for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
}Ow>dV? 而不用手动写一个函数对象。
Zq,9&y~ d)@<W1; G P:FSprP ?."&MZ 四. 问题分析
rgSOS-ox 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
K TsgJ\W 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
7SlsnhpW 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
+Vo}F 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
"z0zpHXek 下面我们可以对这几个问题进行分析。
OkCQ?] 4l!@=qwn 五. 问题1:一致性
c9kzOQ2n 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
2pzF5h 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
'fcMuBc+4 "Fy7K#n struct holder
FP0G]=ME {
{r>.G7P6 //
{%VV\qaC template < typename T >
pl5P2&k T & operator ()( const T & r) const
Tn eq6> {
JC}f-%H?K return (T & )r;
Xcrk;!IB? }
pM{nh00[ } ;
f;&]:2.j bHhtd_} 这样的话assignment也必须相应改动:
-6tgsfEr 4Ue_Y'LmM template < typename Left, typename Right >
a 4=N9X class assignment
C w~RJ^a_ {
cTXri8K_ Left l;
i
`s|,"0o Right r;
H;U)b{ public :
c&X{dJWD assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
o\88t){/kB template < typename T2 >
*[r! T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
L lw&& K } ;
%/c+`Wd/l$ ,h{A^[yl 同时,holder的operator=也需要改动:
{&P
FXJ kloR#?8A template < typename T >
R*oXmuOsYA assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
V7Z4T6j4 {
o]ag"Q return assignment < holder, T > ( * this , t);
uGwJK`!~ }
~_9n .C b{d4xU8' 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。
) c/%
NiN 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
< -uc."6\ 'Q
=7/dY3I return l(rhs) = r;
$xOI 1|d 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
9%iUG(DC 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
`C_jP|[e tV_t6x_. template < typename Tp >
UWZa|I~:J class constant_t
c9\2YKo {
&X|<@'933 const Tp t;
d\H&dkpH public :
SFb{o<0 = constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
nLwiCfe template < typename T >
zW}[+el} const Tp & operator ()( const T & r) const
iweD
@b {
'S<%Xm return t;
L>!8YUz7p$ }
( 7ws{) } ;
^pS+/ZSi^ !PMU O\y 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
^9_UUzf\ 下面就可以修改holder的operator=了
c(U 8K;Y2
# template < typename T >
-UZ@G~K assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
dLvJh#`o {
7QVuc!V return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Uz608u }
R7s|`\ F(
Ak 同时也要修改assignment的operator()
'JZJFE7Z O1D6^3w template < typename T2 >
h6%[q x< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
K7e4_ZGI 现在代码看起来就很一致了。
Y7GF$}%UL hH->%* 六. 问题2:链式操作
>tG+?Y'{ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
ckjrk 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
,;<RW]r-P 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
sBK <zR 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
7
uMd
ZpD 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
YB)3X[R+0 E15vq6 DKF template < typename T >
iB1i/l struct result_1
RGIoI]_ {
c=[q(|+O! typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
j J3zF3Id } ;
_Cy:]2o v)f7};"z 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
`_5GG3@Ff cBYfXI0` template < typename T >
Eq^uKi struct ref
3L_I[T$s {
TwvAj#j typedef T & reference;
LF?P>
1%- } ;
Sd))vS^g template < typename T >
w?mEuXc struct ref < T &>
F52B~@. {
_Mc>W0'5@ typedef T & reference;
C}?0`!Cc% } ;
lFUWV)J\ ]h!`IX 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
NQ|xM"MqD 3+xy4G@L template < typename T >
+'#oz+ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
VW@ x=m {
t` 8!AhOgc return l(t) = r(t);
p T[gdhc }
K"<*a"1I 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。
JR9$.fGJ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
)9=(|Lp `@`1pOb 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
RGD]8mw _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
64j|}wJ$ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
hzY[
G: +5 调用divide的对象返回一个add对象。
sk2% 最后的布局是:
Y'`"9Db Add
.wK1El{bf / \
Y\+KoR'; Divide 5
[m'CR 4(| / \
2.Yi(r _1 3
[U\(G 似乎一切都解决了?不。
p"`% 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。
u>.y:> 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。
0nW F 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:
H]31l~@] 7Bz*r0 9S template < typename Right >
~VTs:h assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Y7U&Q:5' Right & rt) const
Uh|>Skic4 {
GZ}/leR return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Di Or{)a }
6'OO-o 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
XidxNPz0^ 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。
#T~&]|{, 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。
F9XT
lA 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。
!:fv>FEI9 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。
Vf-5&S&9 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?
cs_}&!c{ 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:
Zv qn%K], uCzii o`S template < class Action >
noNm^hFL class picker : public Action
q]<xMg#nu {
,
fb(
WY public :
N
dR ] picker( const Action & act) : Action(act) {}
r$nkU4N' // all the operator overloaded
W7UtA.2LT } ;
FA>1x*;c 6J%iZ 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。
u/AT-er; 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:
|V`S>m%N Sl~x$9` template < typename Right >
=^h~!ovj: picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
<%bw/ {
S|R|]J| return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
3@5p"X }
j%& IL0 xRDiRj Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
&K:' #[3V 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
d*;$AYI#R fk5XvL template < typename T > struct picker_maker
A%ywj'|z {
<9@7,2 typedef picker < constant_t < T > > result;
S2=%x. } ;
MV+i{] template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
3;$bS<> {
PDw{R]V+ typedef picker < T > result;
d,'!.#e } ;
]1fZupM^6 "D> ]ES%5 下面总的结构就有了:
9Z!lmfnJ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
^Gz{6@TY5 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
g0#q"v55 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
)&Z>@S^ 至此链式操作完美实现。
K&pM o. G%w_CMfH izt^Wi| 七. 问题3
85>S"%_ 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
p$!@I B.-A $/ template < typename T1, typename T2 >
d><fu]' ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
mf 4z?G@6 {
`
%' z return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
o+)A'S }
/)1v9<vM" ]XrE 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
6$B'Q30}r Uu2N9.5 template < typename T1, typename T2 >
ha'qIT3& struct result_2
3sC:jIp {
kfpm=dKL typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
e`DsP8-&v } ;
^!@*P,'I ]Ti $ztJ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
sX'U|)/pD 这个差事就留给了holder自己。
1*R_"# \j:gr>4 E\e]K
! template < int Order >
d)*(KhYie@ class holder;
/"0as_L< template <>
2oNV=b[ class holder < 1 >
u
2lXd' {
\|{*arS public :
7t4v~'h;5e template < typename T >
Z% Z"VoxH struct result_1
ggCr- {
*98Ti| typedef T & result;
>6K4b/.5w } ;
m'.T2e.u template < typename T1, typename T2 >
</w7W3F struct result_2
y''0PSfb# {
n2na9dX)w typedef T1 & result;
[a D:A } ;
j7sU0"7^ template < typename T >
OPJgIU% typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
S_T {
kbq:U8+k return (T & )r;
T+W3_xIS X }
Gmgeve template < typename T1, typename T2 >
a#R%8) typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
)_pt*xo {
D5[VK`4Z return (T1 & )r1;
n` #+L~X }
z\h,SX<U } ;
W8uVd zQ %QE5<2k template <>
`wV|q~ class holder < 2 >
+QupM {
z6}Pj>1 public :
%g-0O#8} template < typename T >
LI:?Y_r struct result_1
b60[({A\s& {
b#}t:yy typedef T & result;
?k
w/S4 } ;
E~69^cd template < typename T1, typename T2 >
)ys=+Pz struct result_2
p9w%kM? {
_}z_yu#jY typedef T2 & result;
ox
JGJ } ;
|%3O)B template < typename T >
hqWPf typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
johmJLC {
L+(C5L93} return (T & )r;
xrX?ZJ }
Dwk$CJb3- template < typename T1, typename T2 >
q1<Fg.-r typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
o>$|SU!a {
8q{1E];:q return (T2 & )r2;
${CYDD"mdy }
%,Q;<axzi } ;
UJ9q-r dRM5urR6, sk\_[p 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
"h`54}0 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
#
s,Y%
Bce 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
6BR\iZ u[:
P return l(i, j) = r(i, j);
s.bT[0Vl 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
@qpYDnJ: JYl\<Z' { return ( int & )i;
Bd.Z+#%l" return ( int & )j;
Yo@m50s$ 最后执行i = j;
]zy~@,\ 可见,参数被正确的选择了。
U"/yB8!W ,?t}NZY& 1riBvBT D@}St:m} PGMv(}%; 八. 中期总结
Iy6p>z| 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:
i)GeX: 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
olHH9R9: 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
c-ttds 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
sio)_8tp }=xI3;7 #%:`p9p.S ?L8&(&1@VD zL6
\p)y +$(71#'y 九. 简化
d"LoK,p# 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。
tru;;.lj8K 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
fuQ4rt[i 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:
$dr27tse&< 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
V>1D1 +-*/&|^等
y4 dp1<t% 2. 返回引用。
XX*'N+ =,各种复合赋值等
8H&_, ; 3. 返回固定类型。
Y>(ZsHu 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
mL8A2>Gig 4. 原样返回。
>~.Zr3P6kC operator,
?,D>+:: 5. 返回解引用的类型。
.A )\F ",X operator*(单目)
0,;E.Py?. 6. 返回地址。
J2)-cY5G operator&(单目)
Wk0>1 rlu 7. 下表访问返回类型。
x:=0.l# operator[]
AlAh
S< 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
xI-=tib operator<<和operator>>
t5I^1u6 ]u\ ` OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
kQqBHA 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
U)SM),bE[ *4r
s template < typename Left >
9k714bnMLX struct value_return
03PN{< {
?"5~Wwp.T template < typename T >
8=lHUn9l struct result_1
"
whO} {
Wg}B@:`T typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
=}B4I
} ;
R>/QARX
"$`wk template < typename T1, typename T2 >
D2>hMc struct result_2
4.,KEt'H {
<K=@-4/Bp typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Eqz4{\
} ;
?|%\<h@; } ;
TBoM{s=. <`oCz Q1 ORV}j,Ym 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
V%X:1 8j |V5 $'/Y 下面我们来剥离functor中的operator()
q[PD 首先operator里面的代码全是下面的形式:
2P;%P]~H d ,h~u{ return l(t) op r(t)
{bAWc. return l(t1, t2) op r(t1, t2)
NB|RZf9M return op l(t)
0A)
Vtj$ return op l(t1, t2)
I$3"|7[n return l(t) op
kX ~-g return l(t1, t2) op
2VoEQ return l(t)[r(t)]
GInZ53cQ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
*F26}q .g6PrhzFbk 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:
f:x9Y{Y 单目: return f(l(t), r(t));
h,!G7V return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
h|(ZXCH 双目: return f(l(t));
1YF+(fk return f(l(t1, t2));
?.rH;:9To 下面就是f的实现,以operator/为例
hQd@bN8 }}4sh5z struct meta_divide
4yJ*85e] {
(T>?8K_d template < typename T1, typename T2 >
FUW(>0x? static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
$UFge%`,q@ {
reqfgNg return t1 / t2;
Wx']tFn" }
+d6Aw}* } ;
mkj;PYa )vEHLp. 这个工作可以让宏来做:
a>&;K@ uQ)JC7b\ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
%
K9;
qJ5 template < typename T1, typename T2 > \
\-$bo=s. static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
:_{{PY0PK 以后可以直接用
j#Ky0+@V DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
zkT`] @`J 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
SIaUrC (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。。。)
'[M^f+H| H|rX$P uu
WY4j6 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
K$37}S5 o+"0. B template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
zAkc67: class unary_op : public Rettype
`wn<3# {
0i5T]
)r Left l;
a=:{{\1o public :
5vUz unary_op( const Left & l) : l(l) {}
>m2<Nl} z^ a6%N template < typename T >
> hDsm;,/ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
K#JabT {
Cu
['&_@ return FuncType::execute(l(t));
+qh <
Fj> }
!BvTJ-e)F ,E/Y@sajn+ template < typename T1, typename T2 >
r{/ G\ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
LEn=dU {
O$<%z[ return FuncType::execute(l(t1, t2));
aUIc=Z }
#TW>'lF } ;
<y\
Z#z `lu"y F +s/N@]5nW 同样还可以申明一个binary_op
sw=JUfAhy
s>*Q template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
c5wkzY h class binary_op : public Rettype
3gV&`>@ {
ATMogxh Left l;
T je o*n^ Right r;
|;U}'|6 public :
#^4>U&? binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
H.l,%x&K :EQme0OW template < typename T >
dm/\uE'l typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
R+kZLOE {
)D"G3g. return FuncType::execute(l(t), r(t));
NrI5uC7 }
ulPrb>i LrM.wr zI/ template < typename T1, typename T2 >
O yH!V&w typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
t6h`WAZV {
%!HnGwv- return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
SILvqm }
Ip7FD9
^ } ;
;}>g1&q {!{7zM%u0C f,`}hFD 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
Z$#ZYD 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
g+KzlS[6 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
5|~r{w)9 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
@7HOL-i 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
fN"oa>X 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
A9qO2kq7_ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Y)4Nydq 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
NBg>i7KQ 下面是修改过的unary_op
-t~B@% ![P(B0Ct/ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
~0^,L3M class unary_op
|3<ehvKy {
uuUVE/^V' Left l;
ev: !,}]w ,~j$rs`Z public :
Q~w G(0'8 1$!RKqT unary_op( const Left & l) : l(l) {}
|jaY[_.@ n;k97>m${x template < typename T >
9+is?Pj struct result_1
wx"6",M {
Rvz.ym:F typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
i[t=@^| } ;
@+CSY-g$ kO3k|6f= template < typename T1, typename T2 >
" ;R3260 struct result_2
PRk%C0` {
6U>jU[/ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
WtdkA Sj } ;
AINFua4 A @6!y(e8"J] template < typename T1, typename T2 >
Qqhb]<z typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
H+#wj|,+\ {
@aD~YtL"n return OpClass::execute(lt(t1, t2));
:56lzsWUE< }
6pn@`UK N;ecT@Ug template < typename T >
<<2b2?aS` typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
P7x?!71?L {
GY$?^&OO> return OpClass::execute(lt(t));
<9k}CXv2PK }
kz VI: 2E;%=e } ;
,^IZ[D>u) HlL@{< 2-E71-J 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
{O&liU4 好啦,现在才真正完美了。
4TQISu) 现在在picker里面就可以这么添加了:
4tTZkJc q' V{vFfY% template < typename Right >
ot+~|Dl picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
*1)NABp6D {
qQ
DFg` return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
o&F.mYnqX }
O+o%C*`K 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
"g:&Ge*X <K[Zl/7I 7fzyD oJ@PJvmR&a 9]F&Fz/G 十. bind
i+x6aQ24 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
[ 6o:v8&3 先来分析一下一段例子
q\HBAry 8}#Lo9:,d ylxfh( int foo( int x, int y) { return x - y;}
}.$B1%2 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
&'yV:g3H bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
<[5$ {) 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。
\HQb#f, 我们来写个简单的。
*-!ndbf 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
u4+uGYr*@ 对于函数对象类的版本:
KW6" +,Th 4"X>_Nt6 template < typename Func >
v|RaB struct functor_trait
hic$13KuP {
^%X\ }>< typedef typename Func::result_type result_type;
8(f0|@x^ } ;
e/Oj T 对于无参数函数的版本:
0(g MR u[|S*(P template < typename Ret >
z%dlajYm: struct functor_trait < Ret ( * )() >
U?^|>cMr {
P_g0G#`4 typedef Ret result_type;
T\s#-f[x } ;
;yER
V 对于单参数函数的版本:
^-;Z8M %y7wF'_Y template < typename Ret, typename V1 >
ft qW3VW struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
R:R@sU {
K ':pU1 typedef Ret result_type;
J o(}#_y? } ;
l(#Y8 对于双参数函数的版本:
%y\7 nJ#@W b@ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
,L:)ZZgN struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
h_G7T1;L {
(dipKs?K typedef Ret result_type;
,h`D(,?X } ;
t RyGxqiG 等等。。。
6Vzc:8o> 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
2,Dc]oj
. _t,OX$ template < typename Func >
+sl uu!~ struct func_return
:RO:k|g {
aw"%B-N\ template < typename T >
/aa;M*Qp struct result_1
q.QYn.CBZz {
Iw|[*Nu- typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
GO3YXO33 } ;
*-LU'yM6Yh 'htA! KHF template < typename T1, typename T2 >
'^(v8lCu struct result_2
=pOY+S| {
+<WT$ddK=5 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
KR(ftG' } ;
d>98 E9
} ;
BF[?* b S|4/C K y2xWd8 最后一个单参数binder就很容易写出来了
wXGFq3` |M>k &p,B- template < typename Func, typename aPicker >
4H?Ma|, class binder_1
CPeK0(7Zh {
HU+H0S~g Func fn;
_rJSkZO aPicker pk;
Z_~DTO2Qg public :
FEmlC,% +5mkMZ template < typename T >
CscJy0dB struct result_1
qm5pEort {
j77}{5@p typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
~MQf($] } ;
Q%1;{5 T2; 9 template < typename T1, typename T2 >
WA5kX SdIb struct result_2
es FL<T {
I_*>EA typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
{o<p{q } ;
&D w~Jq| ]~Qk g+>'& binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
/iuNdh GZX!iT template < typename T >
(UT*T typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.T-p]9*p {
GnaVI return fn(pk(t));
cS7!,XC }
R_&z2I template < typename T1, typename T2 >
8|Y^Jn\p5u typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
W3rvKqdw5 {
rO%+)M$A return fn(pk(t1, t2));
G_mu7w }
}PL } ;
Tic9ri 6&0a?Xu {[~,q\M[ 一目了然不是么?
I|;#VejX 最后实现bind
94@!.11 yuX0Y{:I DP]|}8~L template < typename Func, typename aPicker >
n7uD(cL picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
g(H3arb& {
vJUB; hD return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
NmF2E+' }
Z+4Oaf! FCJ(D! 2个以上参数的bind可以同理实现。
3U$fMLx]k 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。
xyz86r ^u v72 dE 十一. phoenix
7Z3qaXPH Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
:|3C-+[ c?",kzo for_each(v.begin(), v.end(),
}TvAjLIS6 (
QLG,r^
do_
hDMp^^$ [
=oDrN7`,B cout << _1 << " , "
N&.p\T&t ]
`VN<6o( .while_( -- _1),
?%ntO] cout << var( " \n " )
x=N;> )
@R{&>Q:. );
cEu98nP cfS]C_6d 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:
nHjwT5Q+Q 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
gMn)<u > operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
z\
pT+9& 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Y%@'a~ \YS\*'F @CDRbXoFk template < typename Cond, typename Actor >
#JucOWxjY class do_while
'~J6mojE {
{Aw3Itef Cond cd;
RUu'9#fq Actor act;
\_bX2Lg public :
Njje g9 f template < typename T >
S:QEHd_C struct result_1
?K 0V#aq {
r+u\jZ typedef int result_type;
h zE)>f } ;
MsQS{ok+ LJ3UB do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
DI[Ee? p<34}iZ template < typename T >
Z9I./s9 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
q'tT)IgD {
iX p8u** do
]S ,GHPEN {
(tN$G:+")F act(t);
UxtZBNn8 }
#cb6~AH while (cd(t));
yl%F<5 return 0 ;
DmsloPB?_ }
qW^l2Jff } ;
&ii
=$4"R ^pa).B.`T _Hk`e}} 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
yI<'J^1C[ 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。
I|H mbTXa 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。
i,T{SV 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。
zu%pr95U 下面就是产生这个functor的类:
ta(x4fP_ gEu\X|7' \O~7X0 <W template < typename Actor >
_P:P5H8 class do_while_actor
*p^MAk9= {
|t_2AV Actor act;
3RUB2c4 public :
}.zn:e do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
9nE%r\H 5hMiCod template < typename Cond >
)j'b7)W\ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
&IYkeGQr } ;
}I]q$3. =fPO0Ot; DJ^JUVi 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
oP6G2@3P/ 最后,是那个do_
w5Xdq_e3 <T]kpP<lC )FLpWE"e- class do_while_invoker
;r']"JmF, {
[>86i public :
{w++)N2sh template < typename Actor >
RP9||PFS~~ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Jo0x/+?,+ {
@ 2_&ti return do_while_actor < Actor > (act);
w[&BY }
-=w.tJD } do_;
i747( ^ iDsjIW\j 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
9^tyjX2 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
{PKER$C 最后来说说怎么处理break和continue
\!3='~2:=o 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。
j3><J 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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