一. 什么是Lambda
7}_! 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
9,]5v+ 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,
yE} dj)wd 5yVkb*8HS V|>oGtt7 gLsU:aeCT class filler
fj ,m {
KL'zXkS public :
<:|3rfm# void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
tU/k-W3X } ;
q:8_]Qt voe7l+Xk F%rHU5CkV 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:
ueG|*[ ir3VTqz ^ZTGJ(j7~ ,1/}^f6 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
[4J6iF De_ CF8 EC6k{y}bA 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
:"o
o> 8p1ziz`4>$ k8]O65t| /hv#CB>1x 二. 战前分析
ug`NmIQP 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。
;PyZ?Z; 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
>\A8#@1 q|)Q9+6$+ ]+H?@*b` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
9tg)Mo% /* --------------------------------------------- */
/( 6|{B vector < int *> vp( 10 );
W
>(vYU transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
+' oX /* --------------------------------------------- */
IK^~X{I? sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
7L:7/ /* --------------------------------------------- */
insY(.N int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
+[. Yy /* --------------------------------------------- */
x6'^4y]) for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
$(q>mg:H /* --------------------------------------------- */
N6Z{BLZ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
]|:uU vs&8wbS) _U)%kY8 iz]rFNR 看了之后,我们可以思考一些问题:
rSVgWr8 1._1, _2是什么?
!Ngw\@f 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
l+y-Fo@ 2._1 = 1是在做什么?
34|a:5c 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
AN9[G Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
l)+:4N?iVv (S^ck%]]a! EqM;LgE= 三. 动工
F: 37MUQi 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
2)/NFZ g\M5:Qm `^UK Ey&aBYR template < typename T >
HT`1E0G8) class assignment
oYM,8 K {
>E"9*:.^a T value;
u2sR.%2U< public :
rU#li0
> assignment( const T & v) : value(v) {}
mxqG-*ch- template < typename T2 >
?n'OF pd T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
%kU'hzLg } ;
q9}m!*8e eK`PxoTI-I ,|To#umym> 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
.\5$MIF 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
(%<' A ]re'LC!d %c6E-4b "<l<&
qp class holder
G5'_a$ {
]7qiUdxt: public :
fUcLfnr template < typename T >
8V5a%2eV assignment < T > operator = ( const T & t) const
Nf?\AK! {
LAZVW</ return assignment < T > (t);
[>w%CY<Fd }
5 d ;|=K } ;
r[HT9 w+f=RHX"{ O]nT>;PXX 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:
RIhOR8) Q;26V4 static holder _1;
E`@43Nz Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
V_a)jJ .RRlUWu for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
[!?wyv3 而不用手动写一个函数对象。
T{S4|G1R6 VO`"< bsO@2NP' }e=e",eAT 四. 问题分析
5()Fvae{k 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。
k90B!kg 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。
y(8d?]4:_ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
&:!ij 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
?q%b*Ek 下面我们可以对这几个问题进行分析。
FDLd&4Ex V-vlTgemwc 五. 问题1:一致性
<TjBd1 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?|
zk>h u<_ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
|< N frz NfF~dK| struct holder
koH4~m{ {
%D^bahf //
.C5@QKU template < typename T >
|%ZpatZA5 T & operator ()( const T & r) const
Bxv8RB {
H~m]nV,r return (T & )r;
J E)J<9gf }
u7muaSy } ;
`-D$Fsl VG#Q;Xd} 这样的话assignment也必须相应改动:
V.,bwPb{9 K+mU_+KRp template < typename Left, typename Right >
R`Qpd3 class assignment
j-* TXog {
c$#GM57V Left l;
.3g&9WvN!Z Right r;
2X_ >vIlEm public :
FaWl,} ] assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
H7jTQW0rp5 template < typename T2 >
cV]y=q6 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
7!-
\L7< } ;
$-w5o`e eU~?p|Np 同时,holder的operator=也需要改动:
ve%l({ X>/K/M template < typename T >
&"AQ;%&N assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
L<)Z> @fR {
0P9Wy!f7 return assignment < holder, T > ( * this , t);
"/y|VTV" }
*8206[y KW>VOW<. 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
"%kGRHq 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
c
*1S}us RHXvee55 return l(rhs) = r;
1"$R 3@s; 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。
T?e9eYwS 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
k5s ?lWH Nu+wL>t template < typename Tp >
qT0_L class constant_t
`
@>ZGL: {
xA9V$# d| const Tp t;
lWlUWhLnP public :
L?.7\a@ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
_3U|2(E template < typename T >
l4Y1( const Tp & operator ()( const T & r) const
"7?t)FOo {
xSOoIsL[ return t;
2H>aC
wfX }
H%~Q?4 } ;
6JWGu/A 8GW ut=D 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
SW=aHM 下面就可以修改holder的operator=了
*2#FRA#q P#F_>GB template < typename T >
q]+)c2M assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
i;avwP<0 {
S[.5n] return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
TnxU/) }
9C>ynH .h!9wGi` 同时也要修改assignment的operator()
1!f2*m <>&89E%j' template < typename T2 >
c&A]pLn+x T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
1)gv%_ 现在代码看起来就很一致了。
%Il ;B~t tgfM:kzw 六. 问题2:链式操作
H-m`Dh5{ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
&]*|6cR$E 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。
jDJ. 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。
*XOS. $zGz 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
B%y! aQep 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
>eu
`!8 8k%H[Smn: template < typename T >
o6/Rx#A struct result_1
.&L^J&V {
^^'[%ok typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
9Yd-m } ;
UXQb={ }`4K)(>4nG 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
SCI1bMf &EGY+p|2Y template < typename T >
n)Hk8)^8 struct ref
RAdvIIQp: {
T[m ~6 typedef T & reference;
Q{8qm<0g } ;
2!{N[*) template < typename T >
rEg+i@~ struct ref < T &>
<gR`)YF7 {
a2[8wv1 typedef T & reference;
z6Fun } ;
yX3PUO9 phe"JNML 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
OM1*Iy m^5s>hUl template < typename T >
*|@+rbjVC typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
|z T%$ {
\!m!ibr return l(t) = r(t);
,v|CombIc. }
$}V7(wu 6@ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
[Yn;G7cK 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
N*HH,m& JUmw$u 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
Ko]QCLL _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
4VC/-.At _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
9armirfV'P +5 调用divide的对象返回一个add对象。
`~0P[>|+ 最后的布局是:
zU=YNrn Add
l#p}{ / \
KQ- ,W8Q5 Divide 5
vT&j{2U7XW / \
]DGGcUk7 _1 3
EqVsxwa 似乎一切都解决了?不。
9=H}yiJz 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。
_`slkwP. 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。
bx;yHIRb 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:
?VUgwP_= ,9F*96 template < typename Right >
c{^i$ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
5XI;<^n2 Right & rt) const
fm[_@L%
x {
v/]Qq return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
lt&$8jh }
OTnu{<.a 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
%3ou^mcj XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
7s0)3HR} 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
z7|
s%& 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
|*Of^IkG0 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
-mE 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
{VS''Lv 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
hEVjeC bcUC4g\9N template < class Action >
qPL^zM+ class picker : public Action
r9+E'\ {
H&~5sEGa public :
]z+*?cc picker( const Action & act) : Action(act) {}
ROP C | // all the operator overloaded
=fL6uFmxI@ } ;
|= tJ| iTj"lA Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
UY1JB^J$ 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:
YCir Oge dMey/A/VYt template < typename Right >
pp*bqY picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
aJEbAs} {
P'-JbPXU return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
^fFtI?.6jI }
i,mrMi
c# #> 7')G
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
e} sc]MTM 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。
=Jsg{vI <$RS*n template < typename T > struct picker_maker
_8,vk-,' {
jl;kcGE typedef picker < constant_t < T > > result;
N$N;Sw } ;
#H'sZv template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
"Czz,;0 {
,`ZPtnH+ typedef picker < T > result;
X_vI0YX9 } ;
3*CzXK>`M& 7JxE|G 下面总的结构就有了:
&&]"Y!r - 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。
=-OCM*5~S 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。
t}5'(9 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
,:0Q1~8 至此链式操作完美实现。
%E4$ZPSW ^Nd|+} dH
^b)G4 七. 问题3
tqff84 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
`f\5p+!<7R =XZF.ur template < typename T1, typename T2 >
pb=jvK ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<Cf7E {
-_y~rx
> return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
5W?yj>JR }
g28S3 '2 g\
8#:@at 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
9f@#SB_H 5QqJI#4~ template < typename T1, typename T2 >
fK)ZJ_?w,@ struct result_2
y8<lp+ {
c,6<7 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
"i!2=A8k } ;
&LCUoTzj 2 ||KP|5@ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
%f_)<NP9= 这个差事就留给了holder自己。
!~Hafn-1 (hhdbf ?c|`R1D template < int Order >
U6/m_`nc class holder;
:0J-ek.; template <>
jw`&Np2Q class holder < 1 >
kr/1Dsr4 {
{u(}ED#p public :
x?k template < typename T >
A^T~@AO struct result_1
SX_kr^# {
<6d{k[7fz) typedef T & result;
+XU$GSw3( } ;
xWC\954 template < typename T1, typename T2 >
%0ll4" struct result_2
eZ8Y"i\!y {
{f@xA typedef T1 & result;
J9b?}-O) } ;
*tq|x[< template < typename T >
o*O"\/pmF typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
OH-~ {
~>Hnf_pZO return (T & )r;
C }h<ldlY }
#`N6<nb template < typename T1, typename T2 >
q5?rp|7D typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
bWX[<rh' {
k$UzBxR return (T1 & )r1;
Mm>zpB`qP }
+LQs.* } ;
6k@% +<1 T!=20 !I template <>
I:uQB! class holder < 2 >
}\PE { {
'gk81@| public :
zJy 89ib' template < typename T >
h+zkVRyA struct result_1
.J<qfQ {
i(&6ys5 typedef T & result;
brYYuN|Vc } ;
j(@g
template < typename T1, typename T2 >
H3/Y struct result_2
HggR=>s {
gJcXdv=]2 typedef T2 & result;
{E3<GeHw4 } ;
{.' ,%) template < typename T >
,<^tsCI typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
4t%:O4
3e {
}<}`Q^Mlk return (T & )r;
3IJI5K_ }
T;4gcJPn"M template < typename T1, typename T2 >
Sob $j typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
= h<? /Krs {
Zgy2Pot return (T2 & )r2;
2h|(8f:y }
/C,> } ;
,#'o)O# ?|Q5]rhs }(g+: ]p- 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
i)ES;b4 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
HYI1 o/} 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
764}yV> f>wW}- return l(i, j) = r(i, j);
Il&"=LooZ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
5uD#=/oV jnU*l\, return ( int & )i;
jOm&yX return ( int & )j;
mP5d!+[8 最后执行i = j;
Ch \ed|u 可见,参数被正确的选择了。
{'c%#\ WDH[kJ u':0"5} :m)Rmwn_ nuQLq^e 八. 中期总结
jy__Y=1} 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
Gwrx)Mq 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
+,F=
- 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
ax{-Qi7z-+ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
lU50.7<08 KWigMh\r Z#TgFQ3u }eDX8b8emA \HP,LH[P: xXY)KI
N[ 九. 简化
4|@FO}rK[l 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
0LHiOav 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
RESGI}u 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
"13
:VTs[5 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
s:jL/%+COZ +-*/&|^等
;FgEE% 2. 返回引用。
[Tb3z:UUvf =,各种复合赋值等
tEWj}rX 3. 返回固定类型。
N5w]2xz! 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
)q]j?Z. 4. 原样返回。
jKCqH$ operator,
a9@l8{)RX 5. 返回解引用的类型。
`i>B|g- operator*(单目)
Z_OqXo= 6. 返回地址。
9h,yb4jPP operator&(单目)
v4k=NH+w 7. 下表访问返回类型。
WJFTy+bD operator[]
vu.S>2Wv 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
s!o<Pd yJK operator<<和operator>>
TNyY60E cV,03]x 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。
YZ%f7BUk 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
*l?%
o{ _"w!KNX>(~ template < typename Left >
++{+
#s6 struct value_return
Kt* za {
/=U v template < typename T >
"$:y03V struct result_1
/?dQUu^z {
RY/ Z~] typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
/hEGk~ } ;
$hE'b9qx H;7H6fyZ template < typename T1, typename T2 >
c"sw@<HG struct result_2
_OxnHf:| {
.&yWHdQC: typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
(27F } ;
VY&9kN } ;
u,SX`6% yA>p[F qf&a<[p~ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
_8b>r1$ k}0 下面我们来剥离functor中的operator()
={i&F 首先operator里面的代码全是下面的形式:
+$m skj0s OB
i!fLa return l(t) op r(t)
qP^0($ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
@
H`QLm return op l(t)
'a{5}8+8 return op l(t1, t2)
em9]WSfZ@` return l(t) op
8^"|-~#< return l(t1, t2) op
qyBK\WqaP return l(t)[r(t)]
)J6b:W return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
fi4/@tV?$L %/4_|@<' 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
J%[N- 单目: return f(l(t), r(t));
T#^6u) return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
"KTnX#<0 双目: return f(l(t));
tAu|8aL return f(l(t1, t2));
B?YfOSF=5 下面就是f的实现,以operator/为例
W%XS0k}x ?oDfI struct meta_divide
l'{goy f {
Y)5uK:)^ template < typename T1, typename T2 >
rnBeL _8 C static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
4a \+o] {
]jY)M<:J4 return t1 / t2;
n]{}C.C= }
; o@`l$O } ;
H=BR
- WT
{Cjn 这个工作可以让宏来做:
Vq7
kA " "yq;{AGOGl #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
\w_[tPz} template < typename T1, typename T2 > \
>E,L"&_j static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
`M<G8ob 以后可以直接用
kuud0VWJ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
adE0oXQH" 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
IlL (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。。。)
.&Gtw
_ `V_/Cz_}D :3*oAh8| 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
%mvx}xV NGQIoKC template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
]{U*+K%,J class unary_op : public Rettype
6)<o O( {
^yZSCrPGI Left l;
b`Ek;nYek public :
9/KQAc* unary_op( const Left & l) : l(l) {}
B;7s ]R I%|s template < typename T >
KQZ RzX>0 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(V?`W7 {
s ;Nu2aOp7 return FuncType::execute(l(t));
XUNgt(OGR' }
5h^qtK (9_e>2_ template < typename T1, typename T2 >
$`{q = typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
] "vdC} {
iw;Alav"x return FuncType::execute(l(t1, t2));
A"ph!* i{ }
kRa$jD^? } ;
jtpN o~O &'2l_b
'u%;6'y 同样还可以申明一个binary_op
Z:gsguX AG%es0D[H template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
{cHTg04 class binary_op : public Rettype
K{h]./% {
`CouP-g. Left l;
9>, \QrrH Right r;
*<5lx[:4/x public :
iZ;jn8 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
#{`NJ2DU] {"(|oIo{ template < typename T >
kZEy typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
uHh2>Px {
-xEg"dY/ return FuncType::execute(l(t), r(t));
mYRR==iDL }
r~a}B.pj [/^g) ^s: template < typename T1, typename T2 >
m,_oX1h typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1fp&"K:yR {
yf>,oNIAg return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
1@@]h!>k: }
~;a* Oxt } ;
1:V/['|*g) oYm"NDS_. $k=rd#3 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
l%w|f`B: 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
B|w}z1. DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
$jL.TraV7 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
uty]-k 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
L)"w-,zy 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
RS=7W._W 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
fP*C*4#X 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
KDzIarC 下面是修改过的unary_op
7cSvAX0Z. 0drc^rj
! template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
>CA1Ub&ls class unary_op
9{&x-ugM {
49>yIuG Left l;
+eat,3Ji %tjEVQa public :
Q'LU?>N)/ ,
>6X_XJQ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
}trMQ ld0WZj
template < typename T >
}Q*ec/^{f struct result_1
D^4V"rq {
t*$@QO typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
v0pEN\ } ;
p[IgnO ba.OjK@ template < typename T1, typename T2 >
EH%j$=@X struct result_2
*tqeq y-X {
g-`NsqzD typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Va:jMN } ;
J#^M 3KZ h?~B template < typename T1, typename T2 >
#7) 6X:/O typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-UE-v {
c73ZEd+j return OpClass::execute(lt(t1, t2));
AS398L }
#6nA^K} IEj`:]d template < typename T >
$xwF;:) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
cwM0Z6
{
@bE?WXY return OpClass::execute(lt(t));
H$HhB8z3 }
!ym5'h ng\S%nA&J } ;
U$%w"k7^( B.b)YE ' 3x$ #L!VuU 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
x-EAu3=V 好啦,现在才真正完美了。
jk?(W2c#{ 现在在picker里面就可以这么添加了:
<aS1bQgaU o
qTh ) template < typename Right >
q2Dg~et picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
GH!#"Sl8Z {
dzap]RpB return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
^8*.r+7p }
P=GM7 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。
/ ffWmb_4 R2{X? 2|$ LNWp$" _7VU , 2I5@zm
ea 十. bind
$1F9TfA 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
4O'ho0w7 先来分析一下一段例子
w\a#Bfcv xFh}%mwpt[ >U].k8a) int foo( int x, int y) { return x - y;}
qxNV~aK bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
_,QUH" bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
bzTM{<]sv 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
G"(!5+DLy 我们来写个简单的。
[
CY= 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
*&km5@* 对于函数对象类的版本:
N_U
D7P1 Yp$lc^)c> template < typename Func >
p_D)=Ef|& struct functor_trait
y+_U6rv[ {
z'o+3zq^ typedef typename Func::result_type result_type;
~V5jjx* } ;
!`o=2b=N 对于无参数函数的版本:
8dNJZoV %$Uw]a template < typename Ret >
nN:i{t4f struct functor_trait < Ret ( * )() >
pbNVj~#6 {
aE}u5L$# typedef Ret result_type;
YZd4% zF } ;
BRT2 =}A 对于单参数函数的版本:
Y\\&~g42R2 P]G2gDO template < typename Ret, typename V1 >
te_D
, struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
O-RiDYej {
xK f+.6 wz typedef Ret result_type;
zcc]5> } ;
ay2.CBF 对于双参数函数的版本:
jw
H)x b^1!_1c template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
!^%b|=[ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
mOBS[M5* {
0<!BzG typedef Ret result_type;
7_LE2jpC,5 } ;
Lgy }Gm8u5 等等。。。
FTn[$q 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
t_3XqjuA P<U{jkM\/ template < typename Func >
FRr<K^M struct func_return
i4l?q#X {
6w'^,V template < typename T >
D0~mu{;c$ struct result_1
aV1(DZ83 {
MQ01!Y[q_7 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
4GJsVA (d| } ;
+'l@t
bP K.k=\N template < typename T1, typename T2 >
+g*Ko@]m> struct result_2
#'8E%4 {
6<2 7}S typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
<7qM;)g } ;
+%0+ } ;
8ARpjYZP Q~`n%uYg\{ Oo,<zS=ICk 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Pp?J5HW N.uw2Y% template < typename Func, typename aPicker >
[b`k\~N4r class binder_1
yZKj>P1 {
6+>q1,< Func fn;
Gk<h_1WWK aPicker pk;
>zhbOkR9c public :
[/I4Pe1Yj% arnu|paw template < typename T >
n@xU5Q struct result_1
0@z78h=h {
{epsiHK@tK typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
3AWg 43L7 } ;
mwBOhEefNJ `.@N9+Aj template < typename T1, typename T2 >
Y?Xs
Z struct result_2
X\_ku?]v {
Av{1~%hU typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Rv }e+5F } ;
jZ)1]Q2 {'JoVJKv binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
0q81H./3 A^G%8 )\ template < typename T >
[H!V typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
MSu_*&j9T {
R{/nlS5 return fn(pk(t));
3(X"IoNQ }
lbMb template < typename T1, typename T2 >
4]B(2FR[8 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
XB2[{XH, {
.(D-vkz' return fn(pk(t1, t2));
$Z
# }
w18kTa!4@ } ;
0 }
uH R'He(x sdrALl;w| 一目了然不是么?
YajUdpJi 最后实现bind
}k$2r3 =*fOej>G V|Smk;G template < typename Func, typename aPicker >
oJEind>8O picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
JS}iNS'X {
D >$9( return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
yi
PMJ }
THC34u] R0vWj9nPh 2个以上参数的bind可以同理实现。
B\`4TU}kE 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。
4vF1 UH2fP G 十一. phoenix
j8P=8w{ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
R!5j1hMN` 6cDe_v|, for_each(v.begin(), v.end(),
O1Vs! (
s"s^rC do_
"6o}g. [
;.+sz(:hm cout << _1 << " , "
[BWA$5D)Ny ]
&c%;Lo .while_( -- _1),
v25]}9 /C cout << var( " \n " )
w*n@_n={ )
{wVj-w=<W );
/SO
4O|b )ERmSWq/u 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
_NA[g:DZ&O 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
ye4 T2= operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
%v5 IR 那么我们就照着这个思路来实现吧:
+G)L8{FY( hX;JMQ915 e'Njl?>3 template < typename Cond, typename Actor >
5o- WA1 class do_while
7,X5]U&A<x {
s|FfBG Cond cd;
Pv@Lx+k Actor act;
1ayL*tr public :
L;6L@D6 template < typename T >
G&,F-|` struct result_1
"k&QS@l {
xY v@ typedef int result_type;
YBF|0A{[Y } ;
4Qwv:4La r2"B" %; do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
UaG
}) d.>Zn?u4L template < typename T >
_[M*o0[@W typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Qu]F<H*Y| {
;&=c@>!xP# do
vuN!7*d+ {
:Aq==N_/2 act(t);
R<]f[ }
!X5n'1& while (cd(t));
|}$ZOwc return 0 ;
$IUe](a{d }
Qx<86aKkF } ;
w`ebZa/j ?y"=jn ?Pbh&! 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
`?P)RS30 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
pQ2'0u5w5 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
n;QMiz:yY 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
qGivRDR$ 下面就是产生这个functor的类:
3;v%78[&P 'z\$.L V[#eeH)/ template < typename Actor >
/N=;3yWF class do_while_actor
3Q;XvrGA {
:$qa Actor act;
+s$` kl public :
G)cEUEf
d do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
wB%N}bi! d x52[W template < typename Cond >
+t[i68,% picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
?azi(ja } ;
`!- w^~c V\|V1c K-X@3&X} 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
^&8FwV] 最后,是那个do_
>tGl7Ov &-R(u}m-F Le,e,#hiY class do_while_invoker
=pa
F6!AB {
V =9 public :
jt5:rWB template < typename Actor >
a|Yry do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
MqKf'6z {
D2N<a= # return do_while_actor < Actor > (act);
N Ftmus }
T#OrsJdu } do_;
<4Ev3z*;Z P[q 'Y^\ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
N$I@]PL 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
BK*Bw,KQ< 最后来说说怎么处理break和continue
.G/>X%X 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。
MdKkj[# 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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