一. 什么是Lambda
R@T6U:1 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
PHM:W%g: 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,
O,V9R
rG *j)M] -dTLunv ET^ |z class filler
_q>SE1j+W= {
Y^ve:Z public :
K%KZO`gO void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
10sK]XI } ;
}ZZ5].-a<D (d2@Mz q$ghLGz 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
ES:!Vx9t0| ;@4H5p GtI6[ :1t
6DSH`-; for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
{6vEEU !#D=w$@r: bNzqls$ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
}3/~x J>S3sP %.x@gi q 9 |:^k. 二. 战前分析
U_z2J(e~ 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。
v1[_}N9f>H 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
0^ !Gib JSMPyj p_terD: for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
dXu {p /* --------------------------------------------- */
CVKnTEs vector < int *> vp( 10 );
E%k7wM { transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
U
:9=3A2$x /* --------------------------------------------- */
?p8Qx\%* sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Ns~&sE: /* --------------------------------------------- */
(RF>s.B< int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
!)H*r|*[ /* --------------------------------------------- */
'?/&n8J\ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
,=w!vO5s /* --------------------------------------------- */
jD<pIHau for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
H"YL
k j64 4V|z $@[)nvV\ =q
CF%~ 看了之后,我们可以思考一些问题:
%JoxYy- 1._1, _2是什么?
Xza4iV 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
w{7ji} 2._1 = 1是在做什么?
)@PnTpL* 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
0g(6r-2)7 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
[Z}B" T[Q"}&bB WVL#s?=g 三. 动工
J 3?Dj 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
hH4o;0rqJ Sni=gZ K #3.)H9
*%- ?54B template < typename T >
-Ds|qzrN% class assignment
LF=c^9t {
wL
eHQ] T value;
!]DuZ= public :
Yw"P)Zp assignment( const T & v) : value(v) {}
el@XK}<dr template < typename T2 >
kO3`54 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
H@!#;w } ;
D9,!
%7i &:vscOl dK# h<q1 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Y1r,2 k 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
(Pz8iz zO2{.4 G1_Nd2w I6w/0,azC class holder
1i,4".h?M {
wu^q`!ml public :
6F5,3& template < typename T >
[@.B4p assignment < T > operator = ( const T & t) const
NNX%Bq {
%]jQ48^R return assignment < T > (t);
-Cj_B\ }
z> :U{!5k } ;
'O "kt T v>I<| FGVb@=TO> 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
9v?V X%J%A-k] static holder _1;
2v^lD(' Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
YC)hX'A\ v72,h for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
?'+8[OHiF^ 而不用手动写一个函数对象。
FW^.m?}| n0FYfqH B! `\L! 3/tJDb5 四. 问题分析
q!2<=:f
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
;Uk!jQh 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
u%aFb* 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
M71R -B`- 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
(HSw%e 下面我们可以对这几个问题进行分析。
]PVto\B= RIo'X@zb 五. 问题1:一致性
00qZw?%K 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
QZ0R :TY 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
w{P6i<J 62NkU)u struct holder
C38XQLC {
`(T!>QVW+g //
4
m$sJ template < typename T >
SY8U"Qc;9 T & operator ()( const T & r) const
R9E6uz.j {
`t9.xB#Z return (T & )r;
b6Xi }
FG _, } ;
{9{J^@ @ $O]^Xm3{@ 这样的话assignment也必须相应改动:
g
2#F_ M\jB)@) template < typename Left, typename Right >
%(NN*o9"q class assignment
dk4D+*R {
5%qH7[dx Left l;
\!7*(&yly Right r;
7uA\&/
, public :
'{W3j^m7 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
KT%{G8Y@M template < typename T2 >
KE#$+,? T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
QB9A-U<J } ;
w%I8CU_}. N.n1< 同时,holder的operator=也需要改动:
H\f/n`@,G ,N;v~D$Y template < typename T >
h;}ODK(. assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
}(cY| {
.hgH9$\ return assignment < holder, T > ( * this , t);
U[Nosh)hu\ }
"<T ~jk"u mCG;[4gM 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。
tKX}Ok:V% 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
)?9\$^I U>1b9G"_ return l(rhs) = r;
VX&WlG`wa 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。
l"?]BC~ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
E6JV}`hSk [nC4/V+- template < typename Tp >
$&Ac5Zo%} class constant_t
+qZc}
7rJF {
k)Zn> const Tp t;
P_mi)@ public :
2gH_$ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
AW62~* template < typename T >
mMslWe const Tp & operator ()( const T & r) const
fxOE]d8v {
<\Vi,, return t;
\E~Q1eAJT }
|thad!? } ;
0ovZ&l /xF 9:r 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
6VGo>b; 下面就可以修改holder的operator=了
0+p
5/5 CBIT`k.+ template < typename T >
-@#Pc# assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
!&\meS{ {
a.1`\$]d return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
<(Tiazg }
+!G4tA$g p ^](3Vi( 同时也要修改assignment的operator()
R^|!^[WE 9Dy)nm^ template < typename T2 >
srhFEmgN7) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
!4_!J (q% 现在代码看起来就很一致了。
;i/"$K /jvOXS\M 六. 问题2:链式操作
OoE9W 现在让我们来看看如何处理链式操作。
<TL])@da 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。
$>|?k$(x 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。
(%Ng'~J\| 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。
{GAsFnZk 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
$>EqH?EQ \A ;^ UxG template < typename T >
\N6<BS struct result_1
>2nF"?"= {
g&q^.7c} typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
8b{U
tT } ;
f8R+7Ykx sN;(/O 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:
9A(n_Rs7? G]at{(^Vz template < typename T >
EgFl="0 struct ref
l<s :%%CX {
M\9IlV?' typedef T & reference;
w<btv]X1 } ;
MkkA{p template < typename T >
F{kG struct ref < T &>
rA[nUJ, {
JThk Wx typedef T & reference;
!B0v<+;P8 } ;
Y=hPErw /j$$0F>s7 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
b_q!>&c tsB.oDMP template < typename T >
Q3(hK<Qh; typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
d$4WK)U {
sYl&Q.\q return l(t) = r(t);
gv`%Z8u( }
U`:l AG 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。
8u4gx<;O 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
q$bHO @wg&6uQ 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
/DK*yS _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
zUe#Wp[ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
rve7YS' +5 调用divide的对象返回一个add对象。
jM{qRfOrg 最后的布局是:
\MfR #k0 Add
'\Qf,%%. / \
@ysJt Divide 5
;|Y2r^c / \
GH[
U!J _1 3
`MN&(!&C* 似乎一切都解决了?不。
.%|OGl ? 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。
{ +i; e]c 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。
^H
f+du 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:
@ARAX\F "K9vm^xP template < typename Right >
UDhwnGTq(l assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
_HSTiJVr Right & rt) const
8 h55$j {
y.L|rRe@P return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Wh#os,U$ }
,| $|kO/ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
40`9t Xn 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。
l=Vowx.$2f 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。
nC-c8y 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。
dY/|/eOt<K 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。
%iHyt,0v2 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?
[GcA.ABz 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:
A}az
m> d,Im&j_Z template < class Action >
!~6'@UYo class picker : public Action
z:0-aDeM {
K *
xM[vO public :
B^E2UNRA picker( const Action & act) : Action(act) {}
8A`p // all the operator overloaded
qg) Af } ;
6$xo# }8 D4YT33$tC 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。
WM~J,`]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:
}TXp<E"\ &!3VqHQ` template < typename Right >
`kaR@t picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
a!s.850@ {
ymzPJ??! return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
<z~2d }
#n6FQ$l8m hlABu)B'1 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
j TB<E=WC 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。
%fexuy4 wN/*|?`Z template < typename T > struct picker_maker
G}Qk!r {
d()zW7}W typedef picker < constant_t < T > > result;
=R"Eb1 } ;
S)Ub/`f{s template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
b |o`Q7Hj {
yg-L^`t+B5 typedef picker < T > result;
%zIl_/s } ;
S'v V" y \mutm 下面总的结构就有了:
a:(: :m 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。
%_%f#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。
ai<MsQQ:= picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
lEVQA*u[ 至此链式操作完美实现。
2l\D~ y oF 1W}DtA khKv5K#) 七. 问题3
cq@_*:~Or 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。
3.K{T Lk8W&|;0| template < typename T1, typename T2 >
v"G%5pq*\ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?
bUpK {
]%WD} 4e return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
]ft~OqLg! }
E'Fv *UA N4Fy8qU; 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:
ci{9ODN FBwncG$]F* template < typename T1, typename T2 >
;?O883@r8 struct result_2
xqi*N13 {
]IbPWBX typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
r=iMo7q } ;
@?^LxqAWA 5* o\z&*L 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?
T?p`Y| gl 这个差事就留给了holder自己。
e!2%k u Wzf1-0t f3%^-Uy*b template < int Order >
+UpMMh q class holder;
#sm_.?P template <>
6|"!sW`%N class holder < 1 >
J4*:.8Ki {
J6^Ct public :
JPoK\-9NT template < typename T >
I]WeZ,E struct result_1
*]E7}bqb {
95gsv\2 typedef T & result;
wn A%Nh7 } ;
ftI+#0?[! template < typename T1, typename T2 >
w$U/;C struct result_2
t}c}@i_c {
;ow~vO,x typedef T1 & result;
7S~9E2N } ;
skC|io-Zv template < typename T >
;([tf; typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
8#d1}Y {
vwqN;|F return (T & )r;
kUaGok? }
mC[U)` ey template < typename T1, typename T2 >
*n|0\V< typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
yV+ E; {
nTlv'_Y( return (T1 & )r1;
&T|&D[@ }
u8k{N } ;
BJ.8OU*9]S h<^:Nn template <>
U<,Kw6K class holder < 2 >
UmD-7Fd {
%&=(,;d public :
rJc)<OZjT template < typename T >
G=bP<XF struct result_1
8HRPJSO~g {
pJ*#aH[ySP typedef T & result;
Oih2UrF } ;
AZ9\>U@hD template < typename T1, typename T2 >
%3l;bR> struct result_2
^Mvsq) {
DP6{HR$L typedef T2 & result;
J PzQBc5e } ;
s
eZ<52f2 template < typename T >
*_).UAP. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
ch,Zk )y:_ {
D`~{[cv)\ return (T & )r;
iP?ASqo{ }
5q_OuZ/6 template < typename T1, typename T2 >
Uh|__DUkh typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
r)#"$Sm {
)`+@j.75 return (T2 & )r2;
4{pemqS* }
<%3SI. } ;
I\uB"Z{9 ?"8A^
^ WO(&<(? 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> >。
g=YiR/O1QN 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
zyp"*0zUr 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
72`/xryY [ls ?IFg return l(i, j) = r(i, j);
9X{nJ" 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
X-N$+[# IL6f~! return ( int & )i;
"k1Tsd- return ( int & )j;
T;[c<gc/ 最后执行i = j;
, w'$T) 可见,参数被正确的选择了。
~h^}W$pO t|U2ws# QH' [( n\"LN3 7" STS7_ 八. 中期总结
$H:h(ia: 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:
`w=H'"Zv 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
dK;\`>8 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
jme5'FR 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
eeJt4DV8v B%g :Z Nb!6YY=Ez- ;7n*PBUJJ UrcN? !>2\OSp! 九. 简化
v{{2<,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。
hYUV9k: 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
~B*\k^t` 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:
aq,)6P` 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
|m 5;M$M) +-*/&|^等
$E,DxDT 2. 返回引用。
ic]tUOC : =,各种复合赋值等
:0j`yo:w 3. 返回固定类型。
//5_E7Ehu$ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
w$;*~Qc 4. 原样返回。
Ufe operator,
:9
iOuu 5. 返回解引用的类型。
Nx (pJp{S operator*(单目)
$0S" Lh{ 6. 返回地址。
j _9<=Vu operator&(单目)
>.wd) 7. 下表访问返回类型。
OUk5c$M( operator[]
IZv, Wo 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
s>``-
]3 operator<<和operator>>
= 4WZr 2d;xAX ] 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。
"X(= 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
- QI`npsnV p+sPCF template < typename Left >
~5!TV,>ls struct value_return
f<sPh>n
{
Hr*Pi3 dSI template < typename T >
YB3=ij!K struct result_1
s1\BjSzk {
MHyl=5 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
tMBy
^@p } ;
d~Ry> H'\ EA(v+ template < typename T1, typename T2 >
bl>b/u7/6 struct result_2
g?AqC {
R|$`MX}'z typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
A}Dpw[Q2@8 } ;
jsaCnm>& } ;
;,-Vapz Ml/p{ *p J+NK+,_*M 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Ry S{@=si \Y[)bo6s 下面我们来剥离functor中的operator()
(4f9wrK 首先operator里面的代码全是下面的形式:
"3 oU
(RA 7-IeJ6,D return l(t) op r(t)
|<
FCt-U return l(t1, t2) op r(t1, t2)
'I>#0VRr return op l(t)
[_hhC return op l(t1, t2)
`DllW{l return l(t) op
~tuFjj^ return l(t1, t2) op
Z:$b)+2:\ return l(t)[r(t)]
xy3%z return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
b{>dOI*.} 7<o;3gR7Kj 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:
fO(S+} 单目: return f(l(t), r(t));
<slq1 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
dTQvz9 C 双目: return f(l(t));
A":b_!sW return f(l(t1, t2));
>D4Ez 下面就是f的实现,以operator/为例
SfL`JNi) 6MNA.{Jdd struct meta_divide
l4reG:uYG {
xi. KD template < typename T1, typename T2 >
V(uRKu
x static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
!D&MJThNy {
`80Hxp@ return t1 / t2;
aB!Am +g }
Z|S7", } ;
j:KQIwc gK\7^95 这个工作可以让宏来做:
ZKPkx~,U[ Y mjS!H #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
O~'yP@&` template < typename T1, typename T2 > \
kK|+W, static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
!*UdY( 以后可以直接用
yP4.Z9 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
\U>Kn_7m 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
E"&9FxS]^ (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。。。)
PuCA
@qY 8~#Q * mxA )r5sx 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
<XrGr5=BV x.Ml~W[ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
p=gUcO8 class unary_op : public Rettype
#zs\Z]3# {
l8Qi^<i/ Left l;
Y<fXuj|& public :
g"?D>}@= unary_op( const Left & l) : l(l) {}
|UO;StF lFY8^#@ template < typename T >
A'(F%0NF6 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
gSYX @'Q! {
h18y?e7MU return FuncType::execute(l(t));
U/o}{,$A }
Nb/%>3O@ fEv36xb2S template < typename T1, typename T2 >
17MjIX typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Qo *]l_UO; {
ACltV"dB^ return FuncType::execute(l(t1, t2));
}*R6p?L5 }
7"i*J6y* } ;
eJp-s" % 9'h^59 !OgoV22 同样还可以申明一个binary_op
o|q#A3%? S6tH!Z=(g template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
:K:gyVrC class binary_op : public Rettype
.Kwl8xRg {
(C@@e'e Left l;
htym4\Z= Right r;
rapca' public :
!I_4GE, binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
@{lnfOESl _/ZY&5N template < typename T >
5VbNWrw typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
i%8 sy {
@ R Bw T return FuncType::execute(l(t), r(t));
:zRboqe(cc }
hz<J8'U K*FAngIB template < typename T1, typename T2 >
N@0scfO6< typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\"Iy<zG {
ZE`{J=, return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
c iX2G }
'v
X"l } ;
JvaaBXkS\ a"aV&t l:f
sZO4 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
?s33x# 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
gwNkjI=, DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
pj]<i.p 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。
+(%[f W 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
3:
Uik 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。。。
O_^h 7 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
>O~5s.1u 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)
?~IZ{! 下面是修改过的unary_op
'7s!NF2 54w-yY template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
a"0~_= class unary_op
55p=veq \ {
m@~x*+Iz Left l;
U2$T}/@ I r~X#$Upc public :
Q,`kfxA`O 2_X0Og8s[ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
sf0U(XYQ^ W$S.?[X template < typename T >
O]lfs>>x struct result_1
<@u6*] {
>k|[U[@ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
e_V(G } ;
p;Kr664 qE{S'XyM, template < typename T1, typename T2 >
PK"
C+o;: struct result_2
'zK*?= ^jk {
i;Y^}2 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
n TG|Isa } ;
=C|^C aDuanGC/V template < typename T1, typename T2 >
B!@0(A typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7ZZt|bl {
Cq~Ir*" return OpClass::execute(lt(t1, t2));
=Frr#t!(w0 }
{'!~j!1'j 46~ug5gV template < typename T >
I2'?~Lt typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$hio(
{
mz1g8M`@[D return OpClass::execute(lt(t));
T*m21< }
&bQ^J%\ 9"S3A EI } ;
'! (`? k
W ,|> u:ISwAp 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
hM}2++V 好啦,现在才真正完美了。
z/b*]"g, 现在在picker里面就可以这么添加了:
=xoTH3/,> }g?]B +0 template < typename Right >
1o%Hn"uG picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
t2iFd? {
nj
mE>2 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
7Y/_/t~Y }
qM+T Wp 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。
8@-US ,| k"J?-1L R9(^CWs OK=t)6&b GF&"nW9A 十. bind
5 *_#" 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。
/l
L*U 先来分析一下一段例子
|UG)*t/ t&_lpffv ^^#A9AM int foo( int x, int y) { return x - y;}
vs~*=d27Pf bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
o=ex{g( 3 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
k:sh:G+=$d 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。
J3=jC5=J4 我们来写个简单的。
R)/w
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
_EP}el 对于函数对象类的版本:
I$$!YMm.N i+}M#Y-O template < typename Func >
("Zi,3"+ struct functor_trait
bGZy0. {
L6T_&AiL$ typedef typename Func::result_type result_type;
sZc<h]L(g } ;
Y%3j>_\; 对于无参数函数的版本:
D%zIm,bf ",a
fv{C template < typename Ret >
ScEM#9T | struct functor_trait < Ret ( * )() >
Z_%>yqDC {
H,'c& typedef Ret result_type;
2.yzR DfZ } ;
*h UrE 对于单参数函数的版本:
8QU`SoS9 EOL03N template < typename Ret, typename V1 >
Jy9&=Qh struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
3I]5DW %- {
vsK>?5{C- typedef Ret result_type;
H
X8q+ } ;
ZYG"nmNd 对于双参数函数的版本:
"LYob}_z zC7;Zj*k template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Ae1},2py struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
"'%x|nB {
xfb%bkr typedef Ret result_type;
?G@%haqn6 } ;
;Bm{_$hf= 等等。。。
IcB>Hg5 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
\a<E3
< AK[c!mzx template < typename Func >
52oR^| struct func_return
]BA8[2=m {
'2NeuK -KD template < typename T >
--FvE|I struct result_1
yDPek*#^"q {
/)~McP3 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
bz1\EkLL } ;
bkb}M)C E>&dG:3no template < typename T1, typename T2 >
q;rU}hAzG0 struct result_2
kns[b [!H {
_Q QO&0Z typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
=&vV$UtV } ;
YPN|qn( } ;
`|gCbs95 GFvOrRlP\ BP` UB 最后一个单参数binder就很容易写出来了
x[]n\\a? M:ttzsd template < typename Func, typename aPicker >
sviGS&J9h class binder_1
7JbN WN {
Rcu/ @j{O Func fn;
\!_ >ul aPicker pk;
MD%86m{Sg= public :
56fcifXz@ >d=k-d template < typename T >
!+i struct result_1
nF=h|rN {
co:
W! typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
E5B:79BGO } ;
Q.x3_+CX x,n;GR template < typename T1, typename T2 >
.^/OL}/~< struct result_2
ss*dM.b {
=T[kGg8` typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
&TKB8vx=# } ;
{&xKSWNc \2uQ"kJC binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
nfc&.(6x< Jg@PhN<9 template < typename T >
-q[?,h typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7uYJ_R {
3iDRt&y=. return fn(pk(t));
h9No'!'! }
O `*}N1No[ template < typename T1, typename T2 >
gP`8hNwR typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vuHqOAFNs {
DEs/?JZG return fn(pk(t1, t2));
[-Dx)N }
&Prx=L` } ;
Nx~8]h1( B&cC;Hw r.[9/'> 一目了然不是么?
O>UR\l|+:2 最后实现bind
J@52<.>6 -FwOX~s/' t|1?mH9 template < typename Func, typename aPicker >
W@#Y/L:${ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
%;GDg3L[p {
_Y=>^K]9K return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
?,]25q }
oTZNW JBp^@j{_ 2个以上参数的bind可以同理实现。
/.P*%'g 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
I
U/gYFT Po% V%~ 十一. phoenix
_L9`bzZj
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Ue!
&Vm
'RXhE for_each(v.begin(), v.end(),
i&RPYbT{ (
K^EW*6vB8O do_
Ao(Xz$cQfW [
YHl6M&*@ cout << _1 << " , "
OQA}+XO ]
Fe}Dnv)}Z .while_( -- _1),
!M6*A1g5 cout << var( " \n " )
S-GcH )
&;|/I`+ );
Fc{hzqaP8 6Wl+5
a6V 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:
PE0A ` 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
(]1n! operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
>HXT:0 那么我们就照着这个思路来实现吧:
$o0o5 ^Z- M#UW#+*g! lo Oh }y+ template < typename Cond, typename Actor >
J;HkR9<C class do_while
eVS6#R]'m {
[?^,,.Dd Cond cd;
V0XQG} Actor act;
h#a,<B| public :
Jc95Ki1X template < typename T >
;kDz9Va struct result_1
8A#qbBD {
P-.>vi^+ typedef int result_type;
u?i_N0H } ;
IOtSAf '(r/@%=U do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
!K'j[cA^ P;C3{>G9 template < typename T >
h,"K+$ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
LY(YgqL {
W{<_gD9 do
&]iiBp#2 {
B/6wp^#VX act(t);
1^jGSB.%A }
yHsmX2s while (cd(t));
,3 =|a|p return 0 ;
Y j;KKgk }
:XqqhG } ;
W1fEUVj @@M
2s( rOHU)2 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
J'jwRn 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。
BIqZg$ 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。
TCWy^8LA 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。
F
jsnFX; 下面就是产生这个functor的类:
tJ;<=.n -{n2^vvF
&NM.}f template < typename Actor >
-PPH]?], class do_while_actor
t"4RGO)jh {
yhxen Actor act;
%5Q5xw]w3 public :
p=sLKnLmZ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
+uZ,}J r)E9]"TAB template < typename Cond >
}86&?
0j. picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
GG<{n$h } ;
g<(3wL," LhO%^`vu v,Eqn8/O 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
dY[ XNP 最后,是那个do_
2[-@
.gH : .Y [;~:',vHQf class do_while_invoker
qz[qjGdHg {
n@>h"(@i public :
5P'o+Vwz template < typename Actor >
q% *-4GP do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
S5'ZKk {
^C$Oht,cU return do_while_actor < Actor > (act);
}81eef4$S }
wiHGTaR } do_;
8$9Q=M M uz+j.0 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
@/jLN 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
nIc:<w] 最后来说说怎么处理break和continue
~0/tU#& 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。
jT/}5\ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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