一. 什么是Lambda
p@i U}SUaE 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
UEo,:zeN[ 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,
&_4A6 NOyLZa' oE#HI2X 1ISA^< M class filler
:EgdV {
};9dd3X public :
I#eIm3Y? void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
XyS#6D } ;
344,mnAd }"m@~kg= "]c:V4S#`A 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:
jLr8?Hyf ccD+o$7LT A!^K:S:@ %J.Rm0FD: for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
&tMvs<q, .6O>P2m]a_ p00\C 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
{h9#JMIA PNc200`v4_ e}[$ = :@:R4Ac 二. 战前分析
s #L1:L 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。
8.k"kXU@n 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
}d.R=A9L $Z{ fKr FC]? T for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
(3]7[h7 /* --------------------------------------------- */
xmiF!R vector < int *> vp( 10 );
rcI(6P<* transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
s ^)W?3t] /* --------------------------------------------- */
)%^ oR5W sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
ev8E.ehD /* --------------------------------------------- */
f7s]:n*Ih int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
EiJSLL /* --------------------------------------------- */
Q8:u 1$} for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
SF.,sCk /* --------------------------------------------- */
|AFF*]e S for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
1GEE ^Eu =,T~F3pK t4gD*j6J3 #mllVQ 看了之后,我们可以思考一些问题:
i}wu+<Mk 1._1, _2是什么?
Ro-Mex2 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。
=_ rn8 2._1 = 1是在做什么?
-CL7^ 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。
m%Ef]({I 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。
5lU`o x(S064 (9cIU2e 三. 动工
l,v:[N 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
siD Sm }*R"yp &UzZE17R sWX template < typename T >
-TD6s:' class assignment
CiMy_`H {
!o.g2 T value;
;bAy7 public :
s#d# *pgzh assignment( const T & v) : value(v) {}
g` h>:5] template < typename T2 >
Xp{gh@#dr T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
VWMCbg>R } ;
@x=CMF15 G+%ZN u@gYEx} 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
.
}=;]= 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
>Y\4v}- ;ib~c, }Ns_RS$ $K,aLcu class holder
NKB!_R+ {
d@w
I:
7 public :
N9*$' template < typename T >
[2FXs52 assignment < T > operator = ( const T & t) const
}>OE"#si {
[]Fy[G.)H return assignment < T > (t);
|
'z)RFqj }
|BW956fBU } ;
XSxya.1 R1wdQ8q *Zc-&Dk:Ir 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:
X:e'@]Z)? |aVv Lz static holder _1;
*FAg^G&1 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
.K93VTzy ' 5Ieqpm9 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Z6*RIdD> 而不用手动写一个函数对象。
Jg Xbs+. wXZ-%,R-D "*T)L<G vIG,!^*3 四. 问题分析
L{Th>]X 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。
e-s@@k
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。
l9jcoVo. 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
h\dIp`H 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
bHMlh^{`% 下面我们可以对这几个问题进行分析。
"E8!{ _<~05Eh 五. 问题1:一致性
rvG qUmSUs 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?|
K
l4", 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
)N=wJN1 eGE%c1H9a struct holder
B8nXWi {
F+6ZD5/ //
1dq.UW\ template < typename T >
ZHBwoC#5} T & operator ()( const T & r) const
e}?t[aK4# {
nJ? C 4\#3 return (T & )r;
f"tO*/|` }
ZN)/doK } ;
z=xHk|+' }+B7C2_\ 这样的话assignment也必须相应改动:
H z6H,h *p-Fn$7\n template < typename Left, typename Right >
I)x:NF6JO class assignment
r" D |1 {
V.F 's(o Left l;
0g+@WK6y Right r;
wiVQMgi` public :
}/LYI assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
vW_A.iI"e template < typename T2 >
)FP|}DCxQ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
]`NbNr]K } ;
X1-s,[j' i-<=nD&?t 同时,holder的operator=也需要改动:
08f~vw" ^AM_A>HnG template < typename T >
q!,do2T assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
*HC8kD a%$ {
wx!*fy4hL return assignment < holder, T > ( * this , t);
9t[278B6 }
\(CW?9) y((_V%F} 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。
<_>6a7ra 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Fv: %"P^ xo%iL return l(rhs) = r;
xsvs3y | 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。
G225Nz;Y* 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Mz^s^aJEE >R:+ml template < typename Tp >
,dp?'_q{ class constant_t
?
1{S_ {
+E:(-$"R const Tp t;
[0LqZ<\5 public :
10rGA=x'( constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
g?VME]: template < typename T >
YUb,5Y0 const Tp & operator ()( const T & r) const
'k67$H {
^;3rdBprm return t;
L8zqLDi& }
M;Rw]M } ;
of`]LU: t/ 1NTa 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
\k=Qq(= 下面就可以修改holder的operator=了
Yel(}Ny IpJ v\zH7 template < typename T >
%MJ7u} assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
!S!03| {
,m?D\Pru return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
b;J0'o^G| }
(OyY_` .5!sOOs$P 同时也要修改assignment的operator()
h lkvk]v [%84L@:h template < typename T2 >
, |.*, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
BgkB x 现在代码看起来就很一致了。
|)?aH2IL CaYos;Pl 六. 问题2:链式操作
hD$p;LF 现在让我们来看看如何处理链式操作。
<p^*Ydx 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。
0Z
A#T:4 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。
RO%tuU,- 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。
5fegWCJ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
! 2Xr~u7a ;5D@kS^ template < typename T >
3|K=%jr[ struct result_1
H-_^TB {
Ld\LKwo typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
hJ;f1dZ7} } ;
K_AtU/ x&R9${e% 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
!dyxE'T2 +~w?Xw, template < typename T >
'&-5CpDUs struct ref
~m?74^ i {
rnn2u+OG typedef T & reference;
Mhb '^\px } ;
GUu\dl9WA' template < typename T >
YPha9M$AgU struct ref < T &>
?iPZsV {
c~gNH%1XN typedef T & reference;
"UQr :/ } ;
t7um
[ 2^)D
.& 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
SY%A"bC ^))PCn_zb template < typename T >
Sf
024 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
H GO#e {
Rk($lW) return l(t) = r(t);
IajD;V }
Q`.'-iq 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
8hTR*e!+ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
7?6xPKQ)H wGEWr2$ 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
Nb~,`bu,2 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
5f;n<EPy _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Km6Ub?/7o +5 调用divide的对象返回一个add对象。
yGb a 最后的布局是:
Ik`O.Q.} Add
%04:z77 / \
;[(=kOI Divide 5
W|)GV0YM / \
Err4
%- _1 3
b;S6'7Jf9 似乎一切都解决了?不。
jCU=+b= 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。
M{C6rm| 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。
/8f>':zUb 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:
}5Yj &Fw[YGJayz template < typename Right >
iV5}U2Vh assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
:W~6F*A Right & rt) const
L
;6b+I {
q_cC7p6t return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
s(Z(e % }
+ c`AE 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
eymi2-a< 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。
\ jECSV| 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。
>xT^RYS 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。
3)}(M 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。
9/#0?(K8 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?
TYYp"wx 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:
d:A}CBTSY $0_^=DEW template < class Action >
*'6s63)I2 class picker : public Action
xdPcsox~ {
'!p=aF9L public :
$H'8
#:[d_ picker( const Action & act) : Action(act) {}
yH^f\u0 // all the operator overloaded
2d-{Q8Pi } ;
1!vPc93 $$ 5UE409Gn' 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。
t#Th9G]1 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:
zJ;Rt9<7- u#1%P5r&X template < typename Right >
~/2g)IS picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
o+NMA
( {
-;$nb~y return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
-OrR $w|e }
%`e`g ^ $_sYfU9 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
e&0K;yU 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
v9=}S\=Cd {Bh("wg$Lk template < typename T > struct picker_maker
F|Q H {
A^ViDP typedef picker < constant_t < T > > result;
Z&Ue|Z4Qt } ;
Z0-ytODII template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
WWNu:, {
mk%b9Ko<F typedef picker < T > result;
PnA?+u2m } ;
:=*}htP4C =LI:S|[4 下面总的结构就有了:
<C'Z H'p 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。
e`iEy=W 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。
:Xfn@>;3ui picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
M(enRs3`O 至此链式操作完美实现。
^]>aHz9 )o{aeV oZN'HT 七. 问题3
0}]SUe^ 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。
.po>qb6 Qqc]aVRF template < typename T1, typename T2 >
[ ny6W9 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
XN#&NT{t} {
vN65T$g7 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
SJk>Jt= }
j+kC-U; D//=m= 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
/7/0x ./{ 'c %S!$P template < typename T1, typename T2 >
mrM4RoO struct result_2
[/|zH'j: {
|quij0_'e typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
^A9M;q } ;
oehaQ#e 7 ^$; 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
X%}nFgqQ 这个差事就留给了holder自己。
V'pqxjfd n lGHT 3<:jx~y> template < int Order >
!<<AzLVL class holder;
[
MyE2^ template <>
]Oeh=gq class holder < 1 >
S,jZ3^ {
nP3 E public :
;11x"S template < typename T >
91Z' struct result_1
33Az$GXFsq {
5,)vJ,fs typedef T & result;
f&KdlpxKv } ;
I&VTW8jB template < typename T1, typename T2 >
vB0RKk}d5 struct result_2
KP]"P*?
? {
vB'>[jvA| typedef T1 & result;
L|j%S } ;
?C-Towo=i template < typename T >
j5$GFi\kB typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
GVGlVAo|@ {
1q7tiMvV- return (T & )r;
% Zjdl }
#5} wuj%5 template < typename T1, typename T2 >
Vvp[P> typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
~f\G68c {
zp}eLm:=d return (T1 & )r1;
U8$4
R,+ }
};L ^w: } ;
<AH1i@4 VqSc;w template <>
b aV>N[F& class holder < 2 >
KLW n?` {
w >; L{ public :
Pe73g% template < typename T >
dt@P>rel struct result_1
K<`osdp=& {
=@&cH Y typedef T & result;
b;sVls } ;
"hxN !,DEZ template < typename T1, typename T2 >
dO> VwP struct result_2
GzXUU@p {
#G" xNl typedef T2 & result;
f5AjJYq1 } ;
E>'a,!QPv template < typename T >
P262Q&.}d typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
tG vG {
JxE53ev return (T & )r;
~c^>54 }
[qUN 4x5b template < typename T1, typename T2 >
nRL. ppUI typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
m7a#qs;, {
I-y#Ks1p+ return (T2 & )r2;
)a9 ]US^ }
c0B|F } ;
c\B|KhDk |F,R&<2 C2LL|jp* 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
eAv4FA4g 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
;<yd^Xs 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
*n"/a{6> B~o\+n return l(i, j) = r(i, j);
S5~VD?O, 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Ya>oCr}K (" LQll9 return ( int & )i;
#e'
}.4cr return ( int & )j;
{ eCC$&" 最后执行i = j;
G9g1hie@% 可见,参数被正确的选择了。
t`*! w|}(1 yFDv6yJ. 0/S_e)U hX`}Q4(k U2uF&6v 八. 中期总结
>e\9Bf_ 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:
a=M\MZK> 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
fP.F`V_Y 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Q+4Xs.# 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Q+g!V5' TXe$<4" V&-~x^JK t#q<n:WeYU :_!8
WB >3z5ww 九. 简化
TMYd47 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
`rf_7 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
z dO#0tN 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
} CeCc0M 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
d&Ef"H +-*/&|^等
rn<PR* 2. 返回引用。
/_`lz^ =,各种复合赋值等
'fW6
.0fXa 3. 返回固定类型。
g!-,] 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
6/rFHY2q 4. 原样返回。
Iu$K i operator,
)/z@vY 5. 返回解引用的类型。
c%=IL M4 operator*(单目)
=$]uoA 6. 返回地址。
hWX% 66 operator&(单目)
N!g9*Z 7. 下表访问返回类型。
4'0Dr++ operator[]
lbpq_= 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
trAkcYd operator<<和operator>>
]CoeSA`j hiQha5 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
OoWyPdC+P 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
;<leKcvhQ& ^MVkZ{gtre template < typename Left >
>%wLAS",w struct value_return
XGl+S {
-;'1^ template < typename T >
JU4qzi struct result_1
8 XU1/i7N {
9=UkV\m) typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
ra
o[VZ } ;
}mAa}{_ ONe# rKJ_ template < typename T1, typename T2 >
l,kUhZ@W struct result_2
e d<n9R {
&}A[x1x06) typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
uuQ(& } ;
bFW =ylF9 } ;
vvm0t"|\ %@u;5qD& ]wtb-PC 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
<kCU@SK B&@?*^. 下面我们来剥离functor中的operator()
62Z#YQ}x 首先operator里面的代码全是下面的形式:
#W|'1
OX4 {DR`;ea])1 return l(t) op r(t)
+u3=dj"[ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
-:na:Vsi return op l(t)
hC\6-
0u return op l(t1, t2)
#Y4=J
6 return l(t) op
f\jLqZY return l(t1, t2) op
9<>wIl*T` return l(t)[r(t)]
GSRVe/[ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
~x|F)~:0= Y 1t\iU 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
o}$EG 单目: return f(l(t), r(t));
I= &stsH return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
WS`qVL]^& 双目: return f(l(t));
W' s return f(l(t1, t2));
M#8uv-L 下面就是f的实现,以operator/为例
%;rHrDP(> 6#HK'7ClL struct meta_divide
$GTU$4u {
Ipf=ZD template < typename T1, typename T2 >
eY| static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
o/+13C {
BYMi6wts return t1 / t2;
#n#@fAY }
FN8NTBk } ;
;u>DNG|. {\:{[{qF 这个工作可以让宏来做:
IyWI5Q"t SgS~ {4Zx* #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
CW,Wx: Y template < typename T1, typename T2 > \
rv|)n>m static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
TZY3tUx0|G 以后可以直接用
l=v4Fa0^jF DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
LyAn&h} 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
:>Ay^{vf= (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
t({W
[JL G1o3l~x
.p e( lP 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
;N0~;I vy\RcP template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
eep1I
:N class unary_op : public Rettype
Bi
@2 {
+Zaj,oEE
Left l;
R5X.^u public :
Yi$vg unary_op( const Left & l) : l(l) {}
-De9_0#R !X;1 } template < typename T >
tF{D= ;G typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
p_${Nj {
Nn T1X;0W return FuncType::execute(l(t));
yrC7F`. }
.P7"e5ge pUV/Ul] template < typename T1, typename T2 >
YLiSbLz1 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5Hw~2 ?a, {
Q+W1lv8R return FuncType::execute(l(t1, t2));
$h*L=t( }
PqiB\~o@Z } ;
+7=K/[9p Lcg)UcB-# {z")7g ]l 同样还可以申明一个binary_op
Jc|6& Stu4t==U template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
2C9V|[U, class binary_op : public Rettype
fngOeLVG {
u (em&M Left l;
k{Me[B Right r;
b"vv>Q~U public :
d;>#Sxf binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Cc%LztP> s#)5h0t#du template < typename T >
+/)#( j@ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5sx1Zq7 {
Vp3ZwS return FuncType::execute(l(t), r(t));
+ayos[<0# }
2&^]k`Aj6D a*ushB template < typename T1, typename T2 >
:"xzj<( typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=1 Oj*x@*4 {
XbD4:i% return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
'Pn3%&O$ }
|Y [wzDYV } ;
%sX$nmi3 jN6uT&{T (tZrw5@ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
|!"`MIw, 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
e0T34x' DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
OG~6L4" 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
GJtZ&H 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
R)RG[F# 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
-1UD0( 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
d[V;&U 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
2gq9k}38 下面是修改过的unary_op
7lBAxqr2 E~gyy]8& template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
obNqsyc77R class unary_op
'{V0M<O {
~nG(5:A5g/ Left l;
I.94v
#r -2 A(5B9Fq public :
gm[z[~X@ D~$r\]av unary_op( const Left & l) : l(l) {}
~R2 6 /|eA9 ] template < typename T >
Gq }U|Z struct result_1
.b6VQCS~9 {
}`,t$NV` typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
kAC&S!n } ;
~?FpU B9H@e#[ template < typename T1, typename T2 >
NwG= <U* struct result_2
?)1{)Erf8x {
L"j
tf78 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
<-D0u?8 } ;
mM-8+H?~b y10h#&k template < typename T1, typename T2 >
cQ"~\ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/O^RF } {
(C@~3!AVa return OpClass::execute(lt(t1, t2));
dOoK Lry }
OPx`u _Gjk;|Sx<I template < typename T >
GrAujc5| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-OA?BEQ=I {
cdZ~2vk return OpClass::execute(lt(t));
cvfr)K[0 }
],JEBt 7e#?e+5+A } ;
!cAyTl(_ - qy6Un+ PUBWZ^63 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
e*;c(3>( 好啦,现在才真正完美了。
Ie`13 L2 现在在picker里面就可以这么添加了:
PV4(hj cgm~> template < typename Right >
j/nWb`#y picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
V8HnUuz {
u*tN)f3 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
72Iy^Y[MX }
L_+k12lm 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
t$xY #: SOi*SwQ8 ~D5\O6mU- W81E!RyP` {6c2{@ 十. bind
;ml)l~~YU 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。
:I:!BXQT$ 先来分析一下一段例子
#z2rzM@/: sZL#xZ5
Df J]G?Rc int foo( int x, int y) { return x - y;}
_`_%Y(Xat bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Zuw?58RE\ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
1QU:?_\6@t 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。
-R%<.]fJ 我们来写个简单的。
hvuIxqv !y 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
,^x4sA[/ 对于函数对象类的版本:
0em#-*|2" +S R+x/?z template < typename Func >
Fx
$Q;H!. struct functor_trait
e|p$d:#! {
rSHpS`\ou typedef typename Func::result_type result_type;
}p!HT6 tZ } ;
fVt9X*xKS 对于无参数函数的版本:
E7CH^]x q@@T]V6 template < typename Ret >
VGceD$< struct functor_trait < Ret ( * )() >
-|Y(V5] {
n%k!vJ)] typedef Ret result_type;
O=$~O\}b } ;
*+\SyO 对于单参数函数的版本:
H]$)Eg%6 F6K4#t+9 template < typename Ret, typename V1 >
+> WM[o^I struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
.hba*dV {
PC[c/CoD typedef Ret result_type;
EC\yzH*X } ;
@~#Ym1{W 对于双参数函数的版本:
Ci<ATho aAA9$ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
]6{*^4kX struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
~-dV^SO {
Fb4`| typedef Ret result_type;
d , Y#H0` } ;
<6fv1d+v 等等。。。
{O,{c\ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Q^q1ns;r h~(D@/tB template < typename Func >
TzntO9P+ struct func_return
n':! ,a[ {
*0}3t<5 template < typename T >
-CR?<A4mud struct result_1
XO9M_*Va {
vi|R(& typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
q~59F@ } ;
24/XNSE,- 2{Chu85 template < typename T1, typename T2 >
cI=r+OGk* struct result_2
P{5-Mx!{& {
g(Io/hyj typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
t(+)# } ;
J8"[6vI d~ } ;
[b/k3&O' 2<][%> ' Hzhceeh_+ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
t2V0lyeL <97d[/7i template < typename Func, typename aPicker >
8NU`^L:1 class binder_1
!bD@aVf?5 {
g1UGd Func fn;
s
(0* aPicker pk;
NziZTU} public :
>^OC{~Az +*n-<x5" template < typename T >
)m&U#S _; struct result_1
2~*Ez!.3 {
/Ux*u# typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
37q@rDm2 } ;
$XU5??8 ;),BW g template < typename T1, typename T2 >
`?y<>m* struct result_2
P1U*g! {
i `0v#P typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
y?)}8T^ } ;
H Y ynMP JI/_ce binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
j6,ZEm s3 ;DG template < typename T >
Otz E:qe typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6 8iV/7 {
S|zW^|YU return fn(pk(t));
gUR]{dq^' }
JTqq0OD} template < typename T1, typename T2 >
;D.h65rr typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
R|P_GN6> {
c DrebU return fn(pk(t1, t2));
npDIX }
*<'M!iRC } ;
2`a
q**} W><dYy=z5 -.<k~71 一目了然不是么?
D%7kBfCb 最后实现bind
d vOJW". WV"jH9"[ AY SSa 1} template < typename Func, typename aPicker >
{S<>&?XB picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
q+a.G2S {
%@R~DBS return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
.5Q:Xp }
jAND7&W X jE>k!=I 2个以上参数的bind可以同理实现。
Hwm?#6\5 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
O!Wd5Y {^Pq\h; 十一. phoenix
Sg]
J7;] Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Dz_eB"} &kQ!KA28 for_each(v.begin(), v.end(),
|c2v%'J2G (
`!G7k do_
uD["{?H [
a}d6o;li cout << _1 << " , "
m_!U}! ]
0ZC,BS`D^ .while_( -- _1),
4S
L_-Hm. cout << var( " \n " )
137Xl>nO )
K`nJVc );
&!y]:CC{ Sd:.KRTu. 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
q2_`v5t 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
~H[%vdR operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
t#<KxwhcN 那么我们就照着这个思路来实现吧:
d<@Mdo<;?g =V|Nn0E C%ytkzG_ template < typename Cond, typename Actor >
*+8%kn`c class do_while
Cj&$%sO1 {
bj"z8 kP Cond cd;
LxT rG)4 Actor act;
FBsn;,3<W public :
XLTD;[jO template < typename T >
=J@`0H" struct result_1
el'j&I {
H/+{e,SW" typedef int result_type;
C=VIT*= } ;
MB*u-N0v W3LP
~ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
NygI67 {rPk3 template < typename T >
bV3lE6z typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*=vlqpG {
3#Y3Dz` do
$o^e:Y,
a {
{(\(m/!Z act(t);
_=6 OP8 }
K&UE0JO' while (cd(t));
U1Yo7nVf return 0 ;
(^H5EeGV{ }
iMWW%@U^= } ;
G\1J _al +{6`F1MO M7VID6J. 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
\|Qb[{<:, 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。
S+FQa7k 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。
+t>XxYScx 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。
~JE|f 7 下面就是产生这个functor的类:
\/,g VT dYyW]nZ& aRKv+{K template < typename Actor >
l<2oklo5 class do_while_actor
/Ri,>}n {
sPpS~wk* Actor act;
kV1vb public :
S'?fJ. do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
k6J\Kkk( ja75c~RUw template < typename Cond >
a*Jn#Mx<M picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
taCCw2s-8* } ;
0IFlEe[># cno;>[$ h^d\xn9GT# 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
7O461$4v 最后,是那个do_
"!a`ygqpT fqX~xp &gWiu9WbS class do_while_invoker
fkBLrw {
^5>du~d public :
IM$0#2\ template < typename Actor >
}Eb]9c\ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
H`?*
bG {
g 9|qbKQ:[ return do_while_actor < Actor > (act);
/4H[4m]I }
}\4p3RQrz } do_;
I<xy?{s (s Jq;Z 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
YnD#p[Wo^ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
[NZ-WU&&LP 最后来说说怎么处理break和continue
_lNC<7+#h 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。
~z>BfL 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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