一. 什么是Lambda
=}B4I
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
~ >&I^4 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,
:;" aUHU' >cGh| _9 Pmqx ; KK&<Vw|O\ class filler
L?Kz
P.(t+ {
3bT6W,J4T public :
J=f:\]@Oy void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
m_{%tU;N } ;
yYxeNE" "N?%mCPI v>x {jZkFL 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:
zhVa.r A .g6PrhzFbk icKg7-$N FgFJ0fo for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
e>])m3xvn 3s+<
U}A|]vi@ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
@%I_&!d BCj`WF@8l{ fD3jwPL dy2_@/T7 二. 战前分析
rL!_&| 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。
5 WN`8? 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
7/p J6> %2rHvF= 1_33;gP for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
.NzW@| /* --------------------------------------------- */
d'Ik@D]I vector < int *> vp( 10 );
T!^?d5uW# transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
zAkc67: /* --------------------------------------------- */
.pB8=_e: sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
] dm1Qm /* --------------------------------------------- */
}rj C_q int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
k *G!. /* --------------------------------------------- */
K#JabT for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
&.+n
L
/* --------------------------------------------- */
azR;*j8Q' for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
E&s'uE=w+ 5 CY_Ay\
')~Y 6`s%%v 看了之后,我们可以思考一些问题:
&z xBi" 1._1, _2是什么?
AihL>a% 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。
},Re5W nl 2._1 = 1是在做什么?
90y9~.v 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。
23(E3:. 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。
fzkCI {l *&l2 D_
Bx>G9 三. 动工
qUDz(bFk/ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
}`<>$2b 9pl_V
WrQ Ddm76LS )v!lP pe8 template < typename T >
8[`^(O#\E class assignment
aG8D%i0 {
#<tWYE T value;
U>plv public :
|qy"%W@ assignment( const T & v) : value(v) {}
a7v[l04 template < typename T2 >
yhkQFB%gv T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
VM\Z<}C } ;
"k6IV&0
3x T956L'.+G s68_o[[E 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
<Z_wDK/UR 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
@R OY}CZ{/ Fzld0p9= Nh\8+v*+{ |jaY[_.@ class holder
A_(+r {
jC Kt;lj public :
d-N"m I- template < typename T >
}DUDA%U assignment < T > operator = ( const T & t) const
H;t8(-F@' {
%oCjZ"ke return assignment < T > (t);
CF}Nom) }
dXo'#. } ;
H+#wj|,+\ f`9rTc |phWK^ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
kN9sug^ s-N?Tzi static holder _1;
^n45N&916 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
'Rh>w=wB' &9lc\Y4PY for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
!VJa$>, 而不用手动写一个函数对象。
bq6{ty" -R$FJbId (&]15 FJ$1 *1)NABp6D 四. 问题分析
"0 PN 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
tEX~72v 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
W7[S7kd 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
]o+|jgkt] 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
'lRHdD}s 下面我们可以对这几个问题进行分析。
x>9EVa) MqBATW.pmJ 五. 问题1:一致性
D_ZBx+/_? 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
8m[L]6F(-z 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
=+-.5M Mjvso0zj struct holder
KW6" +,Th {
g+/U^JIc4l //
S w(
H] template < typename T >
|AfQ_iT6c T & operator ()( const T & r) const
rH:X/i;D {
GK+\-U)v return (T & )r;
PRlo"kN }
i |^`gly } ;
dVt@D& {uM{5GSL 这样的话assignment也必须相应改动:
f$W}d0(F; s]%! template < typename Left, typename Right >
IIn\{*|mW class assignment
}0nB'0|y {
=+=|{l?F Left l;
Y*}>tD; Right r;
[k=9 +0p public :
:(p
rx
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
V1>94/waa template < typename T2 >
:::f,aCAu T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
}R5&[hxh4t } ;
,k! f`
,UZE;lXJ'Q 同时,holder的operator=也需要改动:
5XUI7Q% S^VV^O5 ^ template < typename T >
y8S6ZtA}2 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
}o:sx/=u_ {
[f(^vlK return assignment < holder, T > ( * this , t);
RWQW/Gwx }
P]x+Q ,:4w$!; 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
gpvj'Ri7V 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
{-`OE `gs,JJ6N return l(rhs) = r;
RX\O'Zwl j 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
]b| @<E7Y 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
H&IP>8Dk ~MQf($] template < typename Tp >
L [M8[~Hy class constant_t
4:PP[2? {
E+Mdl* const Tp t;
^ 6|"=+cO\ public :
SZD2'UaG constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
0U*"OSpF template < typename T >
GZX!iT const Tp & operator ()( const T & r) const
@}!$NI8 {
:{Z^ _;Tf return t;
k $&A }
!I/kz }N@ } ;
:P"Gym EC#10. 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
2`m _"y
下面就可以修改holder的operator=了
k ,(:[3J YDD]n*& template < typename T >
d`7] reh assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
(UXB#I~ {
Bys|i 0tb- return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
vJUB; hD }
rep"xV&|>o #8OqX*/ 同时也要修改assignment的operator()
)ix E O_Q,!&*6 template < typename T2 >
k8V0-.UL} T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
}TvAjLIS6 现在代码看起来就很一致了。
b7j#a# j=S"KVp9NF 六. 问题2:链式操作
-h`0v 现在让我们来看看如何处理链式操作。
{ rn~D5R 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。
_Z2)e*( 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。
yqI|BF` 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。
o]U== 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
\RO Sd _0E,@[ template < typename T >
M6!brj\[| struct result_1
b] V=wZ
o {
gXMkI$ab typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
'WCTjTob/ } ;
Y))sk- jqedHnx 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
E}2[Pb)e =x>k:l~s template < typename T >
LJ3UB struct ref
Cx~z^YP' {
.`XA6e(8KR typedef T & reference;
iX p8u** } ;
cgOoQP/# template < typename T >
Q-5wI$= struct ref < T &>
C:{'0m*jKs {
S(l^TF typedef T & reference;
&ii
=$4"R } ;
0=&]!WRT (eP)>G] 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
$h9!"f[|j +\chHOsw template < typename T >
+
aFjtb typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
6}$cDk`dz {
bT}WJ2} return l(t) = r(t);
Fu$sfq }
U"]i.J1 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。
NQ!F` 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
FC#Qtu~J $@Fj_
N 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
6"(&lK\^ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
w5Xdq_e3 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
?}>tfDu' +5 调用divide的对象返回一个add对象。
{ L5m`-x 最后的布局是:
u 6+ Add
T9A5L"-6T / \
VrK 5a9*^ Divide 5
I_rVeMw= / \
x&d<IU)5 _1 3
S0 `* 似乎一切都解决了?不。
nDvWOt 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。
q8J/tw?%v 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。
.B*)A. 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:
8TZe=sD~cr 4]GyuY template < typename Right >
J,7\/O(`A assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
)j]RFt Right & rt) const
By9/tB {
*bx cq return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
;1nd~0o }
21qhlkdc 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
I}X8-WFB 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。
f8lww)^,v 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。
G r)+O 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。
;/.Z YTD 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。
sIpK@BQ' 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?
o>YRKb 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:
'};Xb|msU `W9_LROD template < class Action >
uD"Voh|]= class picker : public Action
>&R|t_ypw {
xM:dFS public :
'&Ku Ba picker( const Action & act) : Action(act) {}
-l",!sV // all the operator overloaded
5>HI/QG } ;
>nxtQ ktCh*R[` 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。
MAXdgL[] 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:
,RZktWW_ :X^B1z3X4 template < typename Right >
o|+tRl picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
S%4K-I {
i[<O@Rb return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
.f}I$ "2 }
&^EkM >g?,BK@ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Ul=`]@]] 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。
*M="k 1P1 4&\m!s
template < typename T > struct picker_maker
\rpu=*gt {
((y+FJH typedef picker < constant_t < T > > result;
mp#5Vc } ;
+RbCa
c template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
lBCM;#P {
3laSPih[. typedef picker < T > result;
T:si?7CR } ;
' :Te#S %>f:m!. 下面总的结构就有了:
k: {$M yK 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。
S^_na]M"4 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。
,Zdc picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
=q._Qsj?fu 至此链式操作完美实现。
(]ORB0kl NmeTp?)m Q/< $ (Y 七. 问题3
B *:6U+I 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。
8]0^OSS p~r +2(J template < typename T1, typename T2 >
P6X 4m(t ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<_NF {
$tb$gO return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
_+UD>u{ }
O9opX\9 6rRPqO
j 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:
pdE=9l' *bZV4} template < typename T1, typename T2 >
}g3)z%Xe'[ struct result_2
KB-7]H {
xbIxtZm typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
m86w{b$8 } ;
%N!Y}$y 1{DHlyA6g 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?
wZ*m 这个差事就留给了holder自己。
TIS}'c'C qD%Jf4.0j 5:O"T template < int Order >
|,.glL class holder;
JeiW
z1t template <>
#MI}KmH class holder < 1 >
(,*e\o {
OHTJQ5%zL public :
>c
%*:a template < typename T >
%#kml{I struct result_1
Ac{"$P` {
9ozN$: typedef T & result;
-9W)|toWb" } ;
P_6JweN template < typename T1, typename T2 >
%xv } struct result_2
y:,Ro@H% {
!6.}{6b typedef T1 & result;
h\dq]yOl } ;
c~ x template < typename T >
.{r 0Szm. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
T)4pLN
E {
E "9` return (T & )r;
m/TjXA8_ }
noI>Fw<V template < typename T1, typename T2 >
s9^r[l@W0U typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
&gGh%:`B {
V&e9?5@ return (T1 & )r1;
f0Wbc\L[ }
pSMF1Oy } ;
T'C^,,if r2!\Ts 5v template <>
b~oQhU??" class holder < 2 >
_TLB1T^/4 {
'tyblj C public :
K3g<NC template < typename T >
L?h'^*F H} struct result_1
kz=Ql|@ {
|-+ IF,j typedef T & result;
=o_Ua^mr } ;
bn*SLWWQ.3 template < typename T1, typename T2 >
L<dJWxf?D struct result_2
SHcFnxEAIH {
v^A4%e<8^r typedef T2 & result;
o*5iHa(Qm } ;
r3OR7f[ template < typename T >
.R";2f3 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
=5l20
Um {
[}ayaXXQ5 return (T & )r;
u$M,&Om }
>v?&&FhHK< template < typename T1, typename T2 >
O-uno{Fd* typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
azBYh*s=5{ {
WWBm*?U return (T2 & )r2;
E&z`BPd }
70Z#Ej } ;
-|.Izgc %noByq,? _A/q bm 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
WPu-P 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
:z-UnC||j 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
d94Le/E '73g~T%$^* return l(i, j) = r(i, j);
4AWL::FU5 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
y3+iADo.p '-KYeT\; return ( int & )i;
Q\moR^> return ( int & )j;
ATG;*nIP 最后执行i = j;
]_5qME#N 可见,参数被正确的选择了。
Mil+> X0 :w,#RcW Kg;u.4.-M T1*%]6&V| m+!T
$$W 八. 中期总结
ASU.VY 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"djX47j 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
B?gFFU61 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
- _?U/k(Hi 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
7cQFH@SC WcHL:38 ;R[w}#Sm 'c/S$_r 2{}8_G |MMaaW^" 九. 简化
2L(\-]%f 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。
o|V`/sW{ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
259R5X<V 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:
=THRyZCH 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
{A`J0ol<B9 +-*/&|^等
\=&F\EV 2. 返回引用。
|>zYUT[V =,各种复合赋值等
HD_ #-M 3. 返回固定类型。
?RPVd8PUhN 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
NIh?2w"\ 4. 原样返回。
vdaG?+_o operator,
y2M]z:Y U 5. 返回解引用的类型。
~?JNI8 operator*(单目)
Q+7+||RW 6. 返回地址。
SpC6dkxD\ operator&(单目)
Wl0p-h 7. 下表访问返回类型。
92(P~Sdv operator[]
w| eVl{~p 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
3EV?=R operator<<和operator>>
N`J]k
B7 83!{?EPE 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。
85:KlBe%+ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
po@Agyg5 U1;&G template < typename Left >
8J)Kn4jq struct value_return
hS'!JAM>Q {
$d*PY_ template < typename T >
Vji:,k=3\ struct result_1
(B0QBDj! {
n{I1ZlEeh typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
P%aNbMg } ;
f= A`{8^ : G'a"%x template < typename T1, typename T2 >
v^dQ%+}7> struct result_2
l4gZHMh' {
\Mzr[dI typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
s`en8% } ;
/'a\$G"%6 } ;
YYhN>d$ 9]vy#a# ? sv[vR( 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
\h/)un5 w<u@L 下面我们来剥离functor中的operator()
39~te%;C7 首先operator里面的代码全是下面的形式:
'Q"Mu H8kB.D[7Q return l(t) op r(t)
~ycWcZi> return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Vn65:" O return op l(t)
26}fB return op l(t1, t2)
hkOFPt& return l(t) op
R|92T*h return l(t1, t2) op
J1w,;T\55 return l(t)[r(t)]
OX7a72z return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
<v!jS=T L d{`k 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:
^Y%<$IFG 单目: return f(l(t), r(t));
" {X0& return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
nlZJ}xZ 双目: return f(l(t));
JS/~6'uB return f(l(t1, t2));
LrT?
]o 下面就是f的实现,以operator/为例
;ojJXH~$} 1vYa&! struct meta_divide
{55f{5y3
c {
b7y#uL1AE template < typename T1, typename T2 >
6tGF static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
C`-CfZZ {
++eT
0 return t1 / t2;
$pIo`F _W }
FOhq&\nkU } ;
dA^{}zZu ] &SmeTe 这个工作可以让宏来做:
/Ny#+$cfk B.!&z-)# #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
F2{SC?U template < typename T1, typename T2 > \
=?_:h`} static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
\;iOQqv0& 以后可以直接用
$wyPGok DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
MdFFt:y: 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
96S$Y~G#& (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。。。)
jxZf,]>T ~~O4!|t &-!$qUli 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
1<cx!=w' W*?qOq
{ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
F8#MI
G class unary_op : public Rettype
-zWNQp$ {
qL
<@PC.5 Left l;
_pzYmQ public :
^y%8_r& unary_op( const Left & l) : l(l) {}
138v{Z +p&zM3:9w template < typename T >
?2R!n"m-d typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=$%-RX7 {
J@QOF+ & return FuncType::execute(l(t));
2
6
>9$S }
"a(e2H2&T4 Y]^*mc0fE template < typename T1, typename T2 >
C,%Dp0 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
cP4C<UG {
@$Yk#N;&( return FuncType::execute(l(t1, t2));
Vk2%yw> }
ThkCKM } ;
#DARZh U) X]n`YF7 {=,G>p 同样还可以申明一个binary_op
6G#[Mc yn 0l/7JH_@V template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
C~?p85 class binary_op : public Rettype
_\8E/4zh {
>5?c93? Left l;
kM@e_YtpY Right r;
%%I:L~c public :
Ui-Y` binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
\gK'g-)} x>,wmk5) template < typename T >
q(WGvl^r typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
LN5BU,4= {
F >^KXq:Z return FuncType::execute(l(t), r(t));
m- a': }
Jr%F#/ }eI9me@Aa template < typename T1, typename T2 >
!)CY\c4}d> typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
YMy** {
8zcSh/ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
B.smQt }
uhnnjI } ;
9$qw&j[ U3-MvI,Q ,aq>9\pi 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
2^75|Q 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
$P)-o?eer DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
~IPATG 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。
{5HQ=& 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
h,-i\8gq 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。。。
b"`Q&V. 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
lp5'-Jo 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)
aIr"!. 4 下面是修改过的unary_op
3u 7A( *-.`Q template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
a+CJJ3T- class unary_op
WX`wz>KK^ {
^vv1cft Left l;
~BgYD)ov x_/l,4_ public :
^y93h8\y W>c*\)Xk ! unary_op( const Left & l) : l(l) {}
1W-kZ(e m(1ot M9 template < typename T >
/QCg E~ struct result_1
!}c\u {
JDp=w,7LF typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
8/y8tMm] } ;
EFu$>Z4 _5p]Arg?}& template < typename T1, typename T2 >
teLZplC=f struct result_2
9"L!A,&' {
X4Uy3 TV> typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
usu{1&g } ;
9Uz2j$p7 Cv&>:k0V template < typename T1, typename T2 >
_`laP5~ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*_Ih@f H {
R!\._m?\h return OpClass::execute(lt(t1, t2));
_W,?_"[R= }
Tc/<b2\g ?VTP|Z template < typename T >
'~z`kah typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%x}Unk {
C nD3%% return OpClass::execute(lt(t));
.#K\u![@N }
]C|xo.=?] G[fg!vig#7 } ;
5l(@p7_+ mM+^v[= >Il{{{\> 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
"CFU$~ 好啦,现在才真正完美了。
3L4v@ 现在在picker里面就可以这么添加了:
u)/i$N ZLf(m35 template < typename Right >
m
(kKUv picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
/"R{1 {
[Z1,~(3 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
nA=E|$1 }
y>r^ MQ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
O"RIY3m
%Rm`YH? 78]( ZYJV Ro2!$[P `{}DLaD9 十. bind
!Pd) 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。
@ "CP@^ 先来分析一下一段例子
K2tOt7M! h<!!r <bywi2]z int foo( int x, int y) { return x - y;}
TF,([p* bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
zWF[cf>' bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
S9qc34\^= 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。
%6:"tuA 我们来写个简单的。
DM(c :+K- 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Cv]$w(k 对于函数对象类的版本:
LcHe5Bv% @4]dv> Z template < typename Func >
zogl2e+ struct functor_trait
^VjF W {
0qN+W&H typedef typename Func::result_type result_type;
L@G~9{U> } ;
[*Vo`WgbD 对于无参数函数的版本:
Z.U8d( {9nH#yv template < typename Ret >
j$z!kd+% struct functor_trait < Ret ( * )() >
>WY\P4)k {
n55s7wzM typedef Ret result_type;
*1U"uJno } ;
3lefB
A7 对于单参数函数的版本:
U%tpNWB )zo:Bo
.< template < typename Ret, typename V1 >
XILreATK@ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
A_|X54}w& {
:b(Nrj&TQ[ typedef Ret result_type;
QG;V\2T2[ } ;
I@I-QiI 对于双参数函数的版本:
-W1Apd%> _Xfn template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
'w`9lIax struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
PW"uPn {
Y?IX V*J typedef Ret result_type;
XWf1c ~J } ;
JS(%: 等等。。。
<USr$ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
dZ,~yV w\5;;9_# template < typename Func >
U^9#uK6GM struct func_return
SfGl*2 {
aHSl_[ template < typename T >
_'U(q\ri struct result_1
QfI@=Kbg%# {
/"7_75
t typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
^wb$wtL(' } ;
ifcC
[.im ~_|ZUb template < typename T1, typename T2 >
=~'{2gsB struct result_2
pLsWy&G {
{3|h^h_R typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
~)]R } ;
]Jx_bs~g } ;
/fC8jdp& y"Jma`Vjq }\hz@G< 最后一个单参数binder就很容易写出来了
1YvE/<6 3 UG
UZ template < typename Func, typename aPicker >
U$wD'v3pw class binder_1
K]C@seF` {
CP6xyXOlPB Func fn;
\CZD.2p#& aPicker pk;
05Y4=7,! public :
m 9.BU2. )LjW=;(b template < typename T >
[F}_Ime struct result_1
ngC^@*XAw9 {
{*AYhZ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
C=<PYkt,L } ;
+$\/HO _REAzxeS template < typename T1, typename T2 >
T<K/bzB3z struct result_2
fW3NH7aUG {
D;+sStZK3 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
GVUZn// } ;
^/DP%^D ECr}7R% binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
8;"HM5+ aP/Ff%5T template < typename T >
8>a%L?BY typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
F$te5 `a {
] Wx?k7T return fn(pk(t));
X}_Gk5q* }
n+SHkrW template < typename T1, typename T2 >
NM0s*s42 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
cE+Y#jB {
-DL"Yw} return fn(pk(t1, t2));
ZXC_kmBN/ }
4{CeV7 } ;
Tga%-xr+ _DLELcH
Y w5*
Z\t5 一目了然不是么?
pmgPBiU> 最后实现bind
f:KZP;/[c NY"+Qw@$ Ff&kK5}q template < typename Func, typename aPicker >
tx ,q=.( picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
=;~*YD(%/ {
sMgRpem; return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
) m(!lDz3 }
usR+ZQaA `CY c>n" 2个以上参数的bind可以同理实现。
,C0D|q4/!. 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。
KtD
XB> ,ut7`_Fy 十一. phoenix
dheobD Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
r -$VPW ;*njS1@ for_each(v.begin(), v.end(),
YT}ZLx (
([dJ'OPx$ do_
:pvB}RYD [
;e0-FF+ cout << _1 << " , "
6o&ZS @ ]
Q$b4\n?44 .while_( -- _1),
C2H2*" cout << var( " \n " )
qW`DCZu )
6k`O );
m\G45%m ko~D;M: 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
=HjC.h 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
oc;4;A-;`c operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Q'rgh+6 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Nr?CZFN# ';xp+,'}\ 1>L8EImx]V template < typename Cond, typename Actor >
kQD~v+u{` class do_while
W:hTRq {
?-JW2 E"uT Cond cd;
[*1:?mD$ Actor act;
BvP++,a&Sa public :
CbFO9q template < typename T >
Yf_/c*t\5 struct result_1
(L`IL e*
{
9r>iP L2H typedef int result_type;
B]I*ymc# } ;
MavidkS
>Se-5QtLcf do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
+2>, -V |lN=q44I template < typename T >
(-xVW#39 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
w|f@sB>j {
duc\/S' do
C!Jy;Z=+u {
A<IV"bo act(t);
:-$TD('F }
x"A\Z-xxz while (cd(t));
>0?ph<h1[q return 0 ;
<5zr|BTF]F }
<?h(Dchq } ;
! LCy:>i!d H(kxRPH4@] *;T'=u_lR 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
$3xDjiBb 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
*ZIX76y<!A 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
N'0nt]&a 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
|@VhR(^O$ 下面就是产生这个functor的类:
Q.Y6 ~MP/[,j` }!"Cvu template < typename Actor >
2OjU3z<J class do_while_actor
3Xy~ap>Y {
92~$Qa\S! Actor act;
V P(JV public :
8mt#S do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
j+e
s \eAV: qV template < typename Cond >
^S 45!mSb picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
l;@bs } ;
HY;kV6g{P "LH3ZPD 2b Fr8FUt- 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
x4,[5N"}YK 最后,是那个do_
)~`UDaj_ v^ v \6uEP j%}9tM6[ class do_while_invoker
0Qy L}y2 {
[zSt+K; public :
O\6gw$ template < typename Actor >
T7o7t5* do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
yCkX+{ki {
UID`3X return do_while_actor < Actor > (act);
y1[@4TY] }
ca5;Z@t$S } do_;
@LSX@V
9W-1P}e, 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Ul3xeu 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
jv6>7@<G 最后来说说怎么处理break和continue
1 |/ |Lq%w 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。
TX7dwmt)N 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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