一. 什么是Lambda
M0hR]4T 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
#%{ 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,
%}unlSTPP }H/94]~tH e0IGx]5i lB7/oa1]> class filler
iz+,,UH {
}4Q3S1|U public :
v!=e]w6{ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Z1p%6f` } ;
w9Nk8OsL D0Ls~qr Ga`
8oY+~ 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:
Fxn=+Xgg gx2v(1?S AjsjYThV CY"i|s for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
h]4qJ 9l,8:%X_ :u2tu60&MJ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
[a.(0YLr'w ;KG}Yr72 "9Br)3 ebLt:gGo 二. 战前分析
)iZhE"?z 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。
DLO#_t^v. 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
)i:"cyoE y,c\'}*H )ri'W
<l for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
$?9u;+jIR /* --------------------------------------------- */
r
l;Y7l vector < int *> vp( 10 );
COD^osM@ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
2\gbciJ[{( /* --------------------------------------------- */
z_). - sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
5Gz~,_ /* --------------------------------------------- */
PGb}Y { int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
0:x+;R<P*w /* --------------------------------------------- */
$U2Jq@G* for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
K
k^!P*# /* --------------------------------------------- */
G#='*vOtO for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
*48LQzc 1+l[P9?R[ ,S?:lQuK5 m-qOyt 看了之后,我们可以思考一些问题:
6K >(n 1._1, _2是什么?
^plP1c: 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。
$GVf;M2* 2._1 = 1是在做什么?
v4\
m9Pu4 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
Ey_mK\' Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
WK.,q># buHUBn[3) !H @nAz 三. 动工
9~ifST\ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
W7 +Q&4Y ]ij:>O@{$ 5yp - @KT# template < typename T >
j92+kq>Xd class assignment
wHQYBYKcd {
7K!n'dAi6 T value;
qLB(Th\&' public :
/#}%c' assignment( const T & v) : value(v) {}
T n,Ifo3 template < typename T2 >
2XeN E[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
7f~7vydZ} } ;
MF$NcU " j:15m5 myB!\WY
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
:m(" oC@} 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
!
n?j)p. prxmDI k7z{q/]M 4Q\~l( class holder
n>%TIoY {
>~&7D`O public :
Bv`3T Af2 template < typename T >
CS"p3$7, assignment < T > operator = ( const T & t) const
P?y{9H* {
S_Vquw(+ return assignment < T > (t);
?[lKft
}
-AKbXkc~\ } ;
ur
k@v ` $[`C/h 92*Y( > 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
<%oT}K\; TJs@V>, static holder _1;
2f9%HX(5 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
&oDu$%dkT 1:"ZS ]i for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
TJb&f< 而不用手动写一个函数对象。
4_\]zhS dr4 m}v. E+eC #!&w 2V*<J:;wb 四. 问题分析
l3kBt-m 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。
l`{JxVg 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。
oF0*X$_X 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
+ L#):xr 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
8SMa5a{ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
oc&yz>%q @wXo{p@W 五. 问题1:一致性
AFNE1q;{\ 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?|
om,=.,|Ld 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
.eDI ZX &E!-~'|z struct holder
B 6,X) {
Q__1QUu //
i)d'l<RA template < typename T >
hC2Ra "te) T & operator ()( const T & r) const
/?:]f {
p5=VGKp return (T & )r;
eadY(-4|I- }
5W?r04 } ;
@nF#\ _"[O=h: 这样的话assignment也必须相应改动:
fkr;
a`<W <1E*wPm8 template < typename Left, typename Right >
Gt?ckMB class assignment
mg4:N {
zMN4cBL9m Left l;
j[y+'O Right r;
(8.|q6Nww public :
'I)E.D oF assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
3)qtz_,H/g template < typename T2 >
<}Rr C#uiA T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
^VB_>|UN4 } ;
-"3<Ll N/mC,7Q 同时,holder的operator=也需要改动:
A*hc
w {-\VX2:;[9 template < typename T >
2<5s0GT'/ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
"@E(}z'sM {
=nN&8vRH return assignment < holder, T > ( * this , t);
|70Lh+ }
v\ Xk6k Y<-dd"\ 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。
0@8EIQxK" 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
||k^pzj% 4 5\%2un return l(rhs) = r;
_zj}i1!E" 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
d[I}+%{[ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
BM]sW:-v FA;uu\ template < typename Tp >
F>A&L8
class constant_t
kculHIa\. {
pUaGrdGxzQ const Tp t;
AZYu/k public :
Y>[u(q&09O constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
H?axlRmw3 template < typename T >
^ $t7p
1 const Tp & operator ()( const T & r) const
`;!v<@:i2 {
QK%6Ncv return t;
<CUe"WbE) }
#x|h@(y| } ;
u!&Vbo? .B mam2]St" 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
"J%/xj 下面就可以修改holder的operator=了
3EKqXXzOB 38T2IN template < typename T >
cB9`U4< assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
YkLEK|d {
\[w82%U return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
B?r [| }
{!hA^[}| Jm8#M z 同时也要修改assignment的operator()
#b4Pn`[ @l:\Ka~TS template < typename T2 >
wA<#E6^vG T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
niV= Ijt{5 现在代码看起来就很一致了。
fu 95-)M 29E9ZjSK 六. 问题2:链式操作
NPM}w! 现在让我们来看看如何处理链式操作。
+LM/< l 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。
M[R\URu8 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。
!fcr3x|Y~M 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。
1[vmK,N=E 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
%vO b"K$X w%[`'_[ template < typename T >
T7=~l)I struct result_1
agFWye {
D'Gmua]I typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
L.z`>1 } ;
,#42ebGHR ~cSOni` 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
s:y=X$&M f|1GlUA{t template < typename T >
Svo gvn struct ref
=MqefV;- {
RvF6bIqo typedef T & reference;
J34lu{'if } ;
"[(I* template < typename T >
J!o[/`4ib struct ref < T &>
)MZQ\8,)] {
fr%}|7 typedef T & reference;
Z\d7dbv } ;
PXk+Vi,%k "1H?1"w~ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
nkp!kqJ09 t YmR<^ template < typename T >
?2;r#) typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
E,nC}f {
i!30f^9D-S return l(t) = r(t);
:*"0o{
ie }
A({8p 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。
nJ`JF5tI 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
&zr..i4O UNJ]$x0 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
ZgL4$% _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
MeqW/!72$L _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Fa$ pr` +5 调用divide的对象返回一个add对象。
6Uk[_)1 最后的布局是:
zR_#c3o Add
!tT$}?Ano / \
VGY#ph% Divide 5
1Ig@gdmz / \
j1)HIQE|5f _1 3
"|S \J5-% 似乎一切都解决了?不。
aUN!Sd2, 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。
=3J&UQL 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。
t>h<XPJi 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:
SR#X\AWM = !'gV:M template < typename Right >
$Blo`' assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
8]Xwj].^C Right & rt) const
G l=dL<F {
`7P4O return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
EAcJ> }
iO;q] 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
DT_HG| XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
(yduU 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
ANy=f-V 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
AfG!(AF` 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
SxYX`NQ 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
?]081l7cd 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
CE>RAerY 1o7
pMp= template < class Action >
/H=fK class picker : public Action
!6ZkLE[XJ< {
3VbQDPG public :
%Ysu613mz picker( const Action & act) : Action(act) {}
+pJ;}+ // all the operator overloaded
ysfR@ sH7 } ;
M=$y_9# !ec\8Tj 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。
jYet!l 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:
gOZ$rv^g }'dnL template < typename Right >
L=Q-r[ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
z]> 0A {
,ijgq EN return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
W$@q
~/E }
P8e1J0A W?!(/`J] Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
W{l+_a{/9 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。
MN|y5w}$u lDNB0Ad template < typename T > struct picker_maker
@c{=:kg5 {
VkT8l4($X< typedef picker < constant_t < T > > result;
o(w1!spA } ;
$!Z6?+ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
6TxZ^&= {
Z mF}pa,gd typedef picker < T > result;
O,ZvV3 } ;
Dg/&m*Yl L@w|2 下面总的结构就有了:
AZxx%6 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
oYnA 3 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
_/ZIDIn picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
nbMnqkNb 至此链式操作完美实现。
8zGe5Dn9 'i_od|19~h
"/6( 七. 问题3
X%xX3e' 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
B5u06O =M)>w4- template < typename T1, typename T2 >
UXoaUW L ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
a <FzHCw {
}-k<>~FA return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
@0?Mwy! }
|cJyP9}n 8Vv"'CU# 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
4aGV1u+4 pzezN template < typename T1, typename T2 >
~Rk%M$E9 struct result_2
;14[)t$ {
tt,MO)8VD typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
^<$dTr' } ;
s2iR }< RG[3LX/ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
iCao;Zb 这个差事就留给了holder自己。
C',D" xj)*K%re ,:G.V template < int Order >
7_d gQI3y class holder;
DIH.c7o template <>
Ttb@98 class holder < 1 >
p8Di9\} {
qiiX49}{ public :
($'rV!} template < typename T >
-]R7[5C: struct result_1
RS#)uC5/% {
C
7YZ;{t typedef T & result;
b4!(~"b. } ;
?C//UN; template < typename T1, typename T2 >
||cG/I&, struct result_2
x:O?Fj {
.t4IR
=Z typedef T1 & result;
bgqN&J)Jr) } ;
QS,IM>Nr template < typename T >
}]N7CWy
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
7qV_QZ!. {
bqN({p& return (T & )r;
y'xB? >| }
7 w_`<b6 template < typename T1, typename T2 >
Z_D8}$! typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
+,9I3Dq {
xvQJTRk return (T1 & )r1;
3_B .W }
n`? j.
s } ;
sAfSI<L_ <w(UDZ template <>
;#P@(ZVT class holder < 2 >
{f3)!Pei`J {
m'XzZmI public :
Hu|NS {Ke- template < typename T >
R{\vOw:* struct result_1
SJ^.#^) {
+|).dm typedef T & result;
E:T<mI?d } ;
{N[IjY template < typename T1, typename T2 >
5Az=)q4Q struct result_2
mQtGE[ {
oU% rP typedef T2 & result;
&OK(6o2m; } ;
BhLYLlXPY template < typename T >
ez&v"J typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Kjc"K36{L {
\$T return (T & )r;
)t9<cJ= }
2PE|4zG template < typename T1, typename T2 >
oh-Y typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
8n?qm96 {
kih;'>H< return (T2 & )r2;
{3lsDU4 }
$GNN*WmHw } ;
~dC)EG )7Gm<r 3_~V(a 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
Ovv~ymj 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
}|%dN*', 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
[94A?pn[z >y"W( return l(i, j) = r(i, j);
q|b#=Af]g 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
'}e_8FS m"<0sqD; return ( int & )i;
>K1)XP return ( int & )j;
RmY5/IYR|: 最后执行i = j;
_,"T;i 可见,参数被正确的选择了。
'U.)f@L#w <w`
R; _(5SiK R oS0l Tf\ aB0L]i 八. 中期总结
_d76jmujJ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
6!bVPIyYO 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
]@vX4G/ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
#8MA+ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
U748$%}] 8{#WF# NE,2jeZQ . *9y)B|P^ #wK { G)J vP`Sz}FU 九. 简化
a$yAF4HR< 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。
aTuD|s 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
9u ^PM 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:
~m8".Z" 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
rCGXHbj% +-*/&|^等
$~!%Px) 2. 返回引用。
R2vT\ 6xv =,各种复合赋值等
BCYTlxC' 3. 返回固定类型。
#3>o^cN~8k 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Qn(2UO!pD 4. 原样返回。
9Bvi2
3 operator,
F&%@p& 5. 返回解引用的类型。
ztTj2M" operator*(单目)
]W~\%`#8? 6. 返回地址。
:JH#*5%gQ: operator&(单目)
de1cl< 7. 下表访问返回类型。
Ckd@| operator[]
7DDd1"jE 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
?;zu>4f| operator<<和operator>>
~7+7{9g GPz0qK OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
_v bCC7Bf8 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Y<-h#_ FeoI+KA template < typename Left >
jj_z#6{ struct value_return
gI "ZhYI {
4l7TrCB template < typename T >
bc=,$ struct result_1
g5M=$y/H {
$s+/OgG4H typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
45. -P } ;
v_mk{
rR]U Ff template < typename T1, typename T2 >
{L~j;p_G& struct result_2
+wc8rE6+W {
7rQwn2XD{ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Swz{5 J2C } ;
0b6jGa } ;
G2qv)7{l2 a?jUm. |0ATH`{ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
"5
;fuM1 w^z5O6 下面我们来剥离functor中的operator()
,`PC^`0c}o 首先operator里面的代码全是下面的形式:
3.+TM]RYN U{i xok return l(t) op r(t)
IR;l{q&` return l(t1, t2) op r(t1, t2)
SW5V:|/ return op l(t)
NIgqdEu1 return op l(t1, t2)
2t 6m# return l(t) op
[ )3rc}:1 return l(t1, t2) op
*/c4b:s return l(t)[r(t)]
Lh%z2 5t return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
WoM;) Q @~ k4,dJ 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:
]l4\Tdz 单目: return f(l(t), r(t));
]H|O return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
9<n2-l|) 双目: return f(l(t));
Ln:6@Ok)5% return f(l(t1, t2));
$inlI_ 下面就是f的实现,以operator/为例
A12EUr5$ 5. ibH struct meta_divide
,]`|2 j {
~_Q~AOFM template < typename T1, typename T2 >
=mR~\R(
I static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
z]_2lx2e {
5~D(jHY; return t1 / t2;
F<.oTP-B }
ezimQ } ;
!Gob `# r ]1hyv m3 这个工作可以让宏来做:
/pY-how%! GDF/0-/Z #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
aeZ$Wu>]W template < typename T1, typename T2 > \
pwvzs`[; static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
eHHY.^| 以后可以直接用
(#kKL??W DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Hjhgu= 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
88Nx/:#Y* (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
@)#EZQi x 5aj%<r I3gl+)Q 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
Q g~cYwX U!d|5W.{Q template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
zh{,.c class unary_op : public Rettype
{wy{L-X {
U#V&=~- Left l;
cWtuI(. public :
/!Ay12lKE} unary_op( const Left & l) : l(l) {}
i<0_sxfUD K|pg'VT" template < typename T >
[ Y+Ta, typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!3F3E8% {
Su/8P[q_ return FuncType::execute(l(t));
{W+IUvn }
6VUs:iO1j5 KH$|wv template < typename T1, typename T2 >
s&hJ[$i typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
E1r-$gf_ {
}7non return FuncType::execute(l(t1, t2));
IOA2/WQu }
M"Dv-#f } ;
L4DT*(;!E f=k_U[b4> xXf,j#`" 同样还可以申明一个binary_op
.n n&K}h gY'-C template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
u6nO\.TTtY class binary_op : public Rettype
+m9ouF {
}!Y=SP1e Left l;
AH{#RD Right r;
cY5w,.Q/! public :
LZ34x: ,C binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
;NOmI+t0w& g,9&@g/ template < typename T >
3
,zW6 -} typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
M>E~eb/ {
qk~m\U8r return FuncType::execute(l(t), r(t));
X=+|(A,BdY }
w73?E#8 fB80&G9 template < typename T1, typename T2 >
IM% ,A5u typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5U-SIG* {
]A;.}1' return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
yky%+@2q }
lD^c_b } ;
-MRX@ a^1 5JHWt<n{P V/3@iOwD 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
7u{V1_n1 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
^Q6?T(%$ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
2E8G5?qe) 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。
e)= "Fq! 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
T>f6V 5 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。。。
a^={X<K|/ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
&~Pk*A_: 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)
SRtw 下面是修改过的unary_op
Jz}`-fU` uNkJe template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
c]h@<wnv class unary_op
0SfW:3 {
B0U(B\~Y Left l;
Bn9#F#F< m]vS"AdX public :
X% )~i[_DV 8>@JW] unary_op( const Left & l) : l(l) {}
jST4O"DjM 35Fxzj $ template < typename T >
Vm8@LA struct result_1
)X;051Q {
j+fib} 8} typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
J5(0J7C } ;
iciKjXJ: NRny]! template < typename T1, typename T2 >
OP<N!y ?[ struct result_2
"u]&~$ {
GeDI\- typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
r;xy/*%Mtj } ;
&<x.D]FA]
99.F'Gz template < typename T1, typename T2 >
D2g/P8.<A typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
d<+hQ\BF, {
w
>2sr^!y return OpClass::execute(lt(t1, t2));
8\"Gs z }
Y)DAR83 a2Nxpxho template < typename T >
WW.@S5 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}toe'6 {
y>.t[*zT return OpClass::execute(lt(t));
;DSH$'1i }
aZ$5" Y0.'u{J* } ;
S2DG=hi`GK u7^(?"x ;W+8X-B 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
0PqI^|! 好啦,现在才真正完美了。
V y$*v 现在在picker里面就可以这么添加了:
&e6UEG (8aj`> y template < typename Right >
J^`5L7CO picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
-uWV(
,| {
Xp_m=QQsm return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
{g#4E0.A! }
5@%.wb4 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。
4uzMO < {aN pk,n R|}N"J _ 1cv~_jFh gs;^SRE I 十. bind
0Dna+V/jI 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。
g9q}D- 先来分析一下一段例子
O>pv/Ns ^ZO! ( &oMWs]0 int foo( int x, int y) { return x - y;}
a/\{NHs6"5 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
}^iqhUvT F bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
*2u~5Kc< 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。
BGBHA"5fz 我们来写个简单的。
}dop]{RG 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
EwX&Cj". 对于函数对象类的版本:
|dqHpogh y/y~<-|<@ template < typename Func >
D/f4kkd struct functor_trait
MW6z&+Z {
DrKB;6 typedef typename Func::result_type result_type;
H)i|?3Ip } ;
"5Y6.$Cuf! 对于无参数函数的版本:
?!&%-R6* Vn4wk>b}$2 template < typename Ret >
:u./"[G struct functor_trait < Ret ( * )() >
GE(~d ' {
3PGAUQR#"q typedef Ret result_type;
')!X1A{ } ;
Oo@o$\+v 对于单参数函数的版本:
i4,p\rE0 BH1h2OEe# template < typename Ret, typename V1 >
w^ut,`yWR struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
!}z'"l4i {
Q8%_q"C typedef Ret result_type;
?T2>juf]5~ } ;
R__:~uv, 对于双参数函数的版本:
}1e4u{ ;5bd<N template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
oD V6[e struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
;o3gR4u_L {
@]vY[O!&; typedef Ret result_type;
EM*I%|n@m } ;
>i,_qe?V:w 等等。。。
1*9.K' 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
&K\80wGK :${tts2g template < typename Func >
#G77q$ struct func_return
UMR ?q0J {
vUJ;D template < typename T >
8Rwk
o6x struct result_1
/@k#tdj {
M&j|5UH%. typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
<mE`<-$ } ;
az6& R,G*]/r` template < typename T1, typename T2 >
:R,M Y"( struct result_2
Ha `N {
nf/?7~3?[ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
b/'c
h } ;
Mg.%&vH\ } ;
N!7}B iyl
i/3| hr}f5Z)^v 最后一个单参数binder就很容易写出来了
&7f8\TG| _ \6v@ template < typename Func, typename aPicker >
&
"&s, class binder_1
`SFeln{1B {
uqC#h,~
0 Func fn;
Y/kq!)u;%L aPicker pk;
hc3hU public :
ZOqS"3j! j \;)g<TwL template < typename T >
Y=P*
struct result_1
'd+fGx7i {
=Z typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Nnl3r@ } ;
<bKtAf z#GZb template < typename T1, typename T2 >
r%?-MGc struct result_2
+7H)s {
qh~bX
i! typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
1IA1; } ;
?eIb7O vd4@ jZ5 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
,Y/B49 AU$~Ap*rsa template < typename T >
Dcvul4Q typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
T;/GHC`{Y {
`FMo;,j return fn(pk(t));
?8-!hU@QC }
'q-q4QCB template < typename T1, typename T2 >
zl@^[km{ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2h {
J,yKO(}<C return fn(pk(t1, t2));
(`.OS)& }
XP@dg4Z=z } ;
,Z@#( =f ( 2HM"Pd g#J aw|N 一目了然不是么?
35& ^spb 最后实现bind
a{]=BY oL b_31 \ vFVUdxPOw template < typename Func, typename aPicker >
);gY8UL^ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
fHup&|. {
4!/JN J return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
UphTMyn3 }
y|5s r)iEtT!p* 2个以上参数的bind可以同理实现。
~T1W-ig4[* 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。
+.V+@! 9(N 十一. phoenix
%#x4wi Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
$jN.yNm0 /MF
7ZvN. for_each(v.begin(), v.end(),
k&dXK (
G]'ah1W do_
^c\O,*: [
$+*nb4 cout << _1 << " , "
|Kd#pYt%O ]
f$o^Xu .while_( -- _1),
Sa= tiOv cout << var( " \n " )
AByl1)r| )
Qg*\aa94 );
S<i$0p8J; .EKlw## 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
m-AF&( ;K 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
x0
)V
o]r operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
"I.6/9 那么我们就照着这个思路来实现吧:
h6h6B.\Ld Ei4^__g\' <7^|@L
6 template < typename Cond, typename Actor >
ic2D$`M class do_while
u&:N`f {
=l`)b Cond cd;
NI V}hf YF Actor act;
Pd91<L public :
z#tIa template < typename T >
iq; |
i! struct result_1
75# 8P?i {
{D4FYr
J typedef int result_type;
6@N,'a8r } ;
8Qg10Yjy ]cp b;UfM do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Z=JKBoAY / Q1*Vh4 template < typename T >
5)#j }`6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%B%_[<B {
LZykc
c9g do
uH[WlZ4 {
aCG rS{ act(t);
+4?Lwp'q }
{iD/0q while (cd(t));
C >*z^6Gz return 0 ;
`OfhzOp }
.WF"vUp } ;
C]ss' gu
k,GF9p] 5|H;%T3_ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
h.\I
tK{) 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。
Tv ``\< 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。
!nBbt?* 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。
c!Hz'W 下面就是产生这个functor的类:
Bz]tKJ <o(;~ t<!m4Yd|# template < typename Actor >
fd)8lK[KJ" class do_while_actor
S2$E`'
J {
qezWfR` Actor act;
6Og@tho public :
(?qCtLZ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
A0{xt*g t!?`2Z5 template < typename Cond >
!l'nX picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
|;gx;qp4cN } ;
EG{+Sz ^z
*0 !<w6j-S 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
S@qPf0dL< 最后,是那个do_
K"!rj.Da &f.5:u%{b @@Q4{o class do_while_invoker
zIc6L3w$ {
DsdM:u*s public :
fQoAdw template < typename Actor >
V;SfW2`) do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
IL@yGuO, {
!:+U-mb* return do_while_actor < Actor > (act);
tV++QC7@L }
k\OZ'dS } do_;
Z518J46o [+[W\6 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
y_WC"
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Oc)n,D)0 最后来说说怎么处理break和continue
ufL,Kq4 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。
g#I`P& 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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