一. 什么是Lambda
Dw@0P 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
w;;.bz m 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,
G(puC4 "& =HF||p@ c==` r
C r#K;@wu2 class filler
|Q'l&Gt6 {
@Ik@1 public :
4}~zVT0'~ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
}/%(7Ff{ } ;
^}-(8~_en {ER%r'(4Z QX*HvT 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:
tsFwFB* O!b > COx<X\ `dYM+ jpa for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
-1Luyuy/` 39W6"^q"o 6E!C xXUX 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Q&Rj)1! Daa2.* NC*h7 u0md ^ 二. 战前分析
LN8V&'> 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。
?Afx{H7 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
:>Gm&w
(n ?s<'3I{F` dnby &-+T for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
g2=5IU< /* --------------------------------------------- */
LDJ=<c! vector < int *> vp( 10 );
fR>(b?C transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
ldJ:A*/M6 /* --------------------------------------------- */
E47U &xL sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Q1G?e,Q /* --------------------------------------------- */
He4sP`&I int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
uLw$`ihw /* --------------------------------------------- */
w,\#)<boyb for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
o,!r t1&0 /* --------------------------------------------- */
b@OL!?JP for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
SnF3I DR`d^aBWQ |(e`V
QY<{S&k9 看了之后,我们可以思考一些问题:
gJNp]I2R 1._1, _2是什么?
kq[*q-:"x 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。
hCX}* 2._1 = 1是在做什么?
CW(]6s u{ 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。
xud 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。
Y
9eGDpW ,6Kx1 c 9HOdtpQOV 三. 动工
$18|@\Znj 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Q?GmSeUi !s;+6Sy {*8'bNJ _5^p+ template < typename T >
V`KXfY class assignment
=OIxG}* {
4#?OxvH T value;
p7Yej(B public :
.[1"Med J assignment( const T & v) : value(v) {}
':71;^zXf template < typename T2 >
JLsy|}> T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
8v6YOG"b
q } ;
Efsfuv w0x%7mg@ UW+|1Bj_: 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
R qS2Qo] 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
%@Nuzdp
taXS>*|B cvpcadN[ E3#}:6m class holder
Y`QJcC(3 {
A L#"j62 public :
tVUoUl template < typename T >
.y {qsL^P assignment < T > operator = ( const T & t) const
fbKL31PI {
FO{K=9O return assignment < T > (t);
Be{7Rj v }
OLc/Vij; } ;
)o'&f"/ dZ&/Iz odPq<'V|AY 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:
[-cYFdt"V +*3\C! static holder _1;
317Lv
\[ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
vcsi@! 00'R1q4 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
C+-xC~ 而不用手动写一个函数对象。
UNcS\t2N {Slc6$ *<2+tI vLW&/YJ6 四. 问题分析
Zqke8q 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。
:qi"I;=6 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。
_r8.I9| 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
qZlb?b" 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
l6.z-Qw 下面我们可以对这几个问题进行分析。
NAjK0]SRY T~UKWAKX} 五. 问题1:一致性
RYDV60*O6 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?|
_f%Wk>A4 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
lH/d#MT ~/J:p5?L struct holder
Mg]q^T.a {
S(jbPQT //
\$ L2xd template < typename T >
:tY;K2wDM T & operator ()( const T & r) const
LuS]D% {
%ci/(wL return (T & )r;
@cNX\$J }
s5>=!yX } ;
`d,hP"jBc -"iGcVV 这样的话assignment也必须相应改动:
5QU7!jbI hf
rF7{yj template < typename Left, typename Right >
"gXz{$q class assignment
/i|T \ {
R_ojK&% Left l;
b>AFhj : Right r;
KwOn<0P public :
dV<|ztv assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
;Y#~2eYCz template < typename T2 >
:e:jILQ[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
~HsPYc8Fz } ;
.,[zI@9 ;w@PnY 同时,holder的operator=也需要改动:
A/Kw"l> EoqUFa, template < typename T >
=h^cfyj assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
JK.lL]<p i {
Q*mzfsgr return assignment < holder, T > ( * this , t);
;JMd(\+- }
wE:hl ig^9lM' 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。
$Ml/=\EHOg 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
PA;RUe r'M|mQ$s> return l(rhs) = r;
F MB\$(g 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。
#*;(%\q} 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
NvWwj%6] 306C_M\$ template < typename Tp >
CXGq>cQ=d class constant_t
?y!0QAIXK {
E~]8>U?V const Tp t;
^HumyDD6 public :
P&C,E E$ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
E^ _P template < typename T >
x]lv:m\)jT const Tp & operator ()( const T & r) const
w1EYXe {
S P)$K= return t;
=1fO"|L }
g<O*4
]= } ;
-Y%#z'^- {XiBRs e 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
a?K= 下面就可以修改holder的operator=了
)s(J8J[b*L ,Khhu%$ template < typename T >
N7k<q=r- assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
*xXa4HB {
mV0F^5 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
q05_5 }
@47MJzC w}^z1n 同时也要修改assignment的operator()
n.p6+^ES AxLnF(eG template < typename T2 >
4;WeB T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
{4Cn/}7Ly^ 现在代码看起来就很一致了。
"TA r\;[ &}31q` 六. 问题2:链式操作
~M`QFF 现在让我们来看看如何处理链式操作。
&=5 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。
#\*ODMk$4| 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
w<-8cvNhiz 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
g
nJe!E 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
fQc2K|V 6T0E'kv
S template < typename T >
" &'Jw struct result_1
'F^nW_ryW {
DbFTNoVR typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Z=n#XJO15 } ;
8=OK8UaU &Al9%W 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
q}*"0r JS% &ipm template < typename T >
/Za'L#=R struct ref
5fPYtVm {
12v5*G[X typedef T & reference;
2KMLpO&De } ;
|5S/h{gq template < typename T >
a@Tn_yX struct ref < T &>
l j*ELy {
<n< @
O5 typedef T & reference;
fRC(Yyx } ;
gsd9QW aQ mgDF 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
>lQ&^9EI% zd AqGQfc template < typename T >
F;Ms6 "K typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
=cE:,z;g {
R4GmUCKB= return l(t) = r(t);
2j8^Z }
5OP$n]|( 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。
gBz$RfyF 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Ac!,#Fq )[Bwr
bn 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
rXXIpQRi$S _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
a(&!{Y1bt _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
HByk 1 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
YP{)jAK 最后的布局是:
@54, I Add
X~t] qT / \
Hi #'h Divide 5
2GQq(_ / \
VQF!|*#
_1 3
B4 5B`Ay 似乎一切都解决了?不。
Y\luz`v 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。
&n+3^JNl 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。
j%Mz;m4y 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:
P]gksts9f. BFmYbK template < typename Right >
zvB!= assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
tyFhp:ZB Right & rt) const
yaV=e1W {
c'?4*O return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Cr|v3Y#h' }
QIQ }ia 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
iaBy/!i 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。
2MwRjh_ 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。
aZ^P*|_K3 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。
]bCeJE.+) 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。
c n#JO^8 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?
jV)!9+H# 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:
B~oSKM%8R HVaWv ]. template < class Action >
9k =-8@G9 class picker : public Action
;V]EF {
bUbM } public :
.CH0PK=l picker( const Action & act) : Action(act) {}
;K 38I} // all the operator overloaded
IQ[?ej3W } ;
ZK<kn8JJ
T677d.zaT 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。
un0tzz 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:
} Zu2GU$6 (yQ]n91 Q, template < typename Right >
7qSlqA<Hs picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Dt?O_Bdv[ {
2xRb$QF return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
uV.3g 1m
}
?PORPv# eA9U|&o Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
<Ur(< WTV 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。
E< nXkqD v<iMlOEt template < typename T > struct picker_maker
>ijFQ667>j {
%||}WT-wv typedef picker < constant_t < T > > result;
?z0f5<dL } ;
`C"Slz:: template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
32jOs|<\ {
Rro|P_ typedef picker < T > result;
3nv7Uz } ;
@>f]0,"( )\_xB_K\ 下面总的结构就有了:
2f\;#- 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。
:/fG %e 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。
x][vd^iW picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
o~!4& 至此链式操作完美实现。
HH+R47%* s>z$_ $@d`Kz; 七. 问题3
`EVTlq@< 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
@!6eRp>Z c 2j?<F1 template < typename T1, typename T2 >
L(Q v78F ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
r4caIV {
|`T3H5X> return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
.CFaBwj }
p#~'xq m&o}qzC'y 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
X&DuX %x0 |8}f template < typename T1, typename T2 >
,}F2l|x_ struct result_2
*FDz20S {
):?ype> typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
p.i$[6M } ;
p3O%|)yV o>#<c
@ 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?
zMb7a_W 这个差事就留给了holder自己。
t$=FcKUV}f U~Aw=h5SD ^zkTV_,cRp template < int Order >
Rt~Aud[ class holder;
NWPL18*C template <>
06*R)siC class holder < 1 >
u.iFlU {
+kTAOfM public :
,pir,Eozg template < typename T >
HRi~TZ?\ struct result_1
$+Ke$fq.> {
0$l=ME( typedef T & result;
`*PVFm> } ;
6u/3"A]' template < typename T1, typename T2 >
x^_Wfkch] struct result_2
kH*l83 {
V[,/Hw~d% typedef T1 & result;
WpC@nz? } ;
yAtM|:qq template < typename T >
"lLt=s2>L typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
zNRoFz. {
lqAU5K{wQ return (T & )r;
USu/Y29 }
(FZL> template < typename T1, typename T2 >
8h9t8? typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
a*&P>Lwe7& {
6"WR}S0o return (T1 & )r1;
*2crhI*@> }
>JS\H6 } ;
{y<[1Pms L5%~H?K( template <>
]+)z}lr8 C class holder < 2 >
N%6jZmKip {
%*OKhrM public :
E*IkI))X0 template < typename T >
Vi`+2%4 struct result_1
gwQL9
UYx {
lJoMJS;S]} typedef T & result;
&J^@TgqL^ } ;
|DfYH~@( template < typename T1, typename T2 >
_6THyj$f struct result_2
K2nq2Gbn {
1iaNb[:QX typedef T2 & result;
{@g3AG% } ;
I%%\;Dy template < typename T >
x*5'
6 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Q@%VJPLv. {
AQ. Y-'\t return (T & )r;
`d6
{Tli }
~ $#DB@b template < typename T1, typename T2 >
f[ GH typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
MUz.-YRt {
oLk>|J return (T2 & )r2;
TJ7on.; }
lE08UEk1i } ;
}txHuq1Q. K"eR6_k $;7?w-. 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
aGNt?)8WPZ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
*j><a 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
O<S*bN>BF J5k\R+\H return l(i, j) = r(i, j);
>!E:$;i@ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
/7|u2!#Ui 7~cN return ( int & )i;
9cFFQM|o return ( int & )j;
|U1X~\"" 最后执行i = j;
* kgbcU f8 可见,参数被正确的选择了。
NWwfNb> UBpYR>
<\ Rg<y8~|'} A)040n GhLgV 八. 中期总结
C2AP 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:
;z#D%#Ztq 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Ia)wlA02S 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
QV+(' 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
) gvXeJ rj$u_y3S* =r+u!~%@'' g63:WX-\ W2tIt&{ `>rdn*B 九. 简化
RoM'+1nP:# 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
}CaL:kY8 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
#93;V'b] 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
N_$ X4.7p 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
CY)Wuv ^ +-*/&|^等
~t<BZu 2. 返回引用。
c G?RisSZ =,各种复合赋值等
ex $d~ 3. 返回固定类型。
&xr?yd 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
)Be}Ev#)Zx 4. 原样返回。
IyOujdKa operator,
?Z(
6..& 5. 返回解引用的类型。
-}2q- operator*(单目)
CeR4's7 6. 返回地址。
#E5#{bra operator&(单目)
Vj0`*nC)/ 7. 下表访问返回类型。
_zJY1cr operator[]
]. 1[H~5N 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
+
R])u5c' operator<<和operator>>
4xT(Uj PQ@(p% OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
[rU8% 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
mY(~94{d PPDm*,T. template < typename Left >
.pu]21m= struct value_return
`iv,aQ ' {
GUmOK=D > template < typename T >
M^mS#<!y struct result_1
)eY3[>` {
cliP+# typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
n1DD+@ } ;
n0@e%=H)I L\nWhmwl template < typename T1, typename T2 >
t LS5yT/ struct result_2
L2P~moVIi {
ED[PP2[/ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
pb$U~TvzhM } ;
-78
t0-lM } ;
`P)atQ B Gh%3"q z^{VqC*o+ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
H1 n`A#6? MCe=R R 下面我们来剥离functor中的operator()
KSqWq:W+ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
pHni"iT uV52ko, return l(t) op r(t)
PS`v3|d}}} return l(t1, t2) op r(t1, t2)
(Pin9^`ALc return op l(t)
"%<Oadz ap return op l(t1, t2)
6~&4>2b0f return l(t) op
`WC~cb\ return l(t1, t2) op
D"bLJj/! return l(t)[r(t)]
DWHl,w;[z` return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
A
99 .b e {N8|l 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
,;O+2TX 单目: return f(l(t), r(t));
4punJg~1 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
;wp)E nF 双目: return f(l(t));
>7@F4a return f(l(t1, t2));
,X+mXtg. 下面就是f的实现,以operator/为例
j*q]-$ 2E p/cVQ struct meta_divide
op"RrZAZBT {
My:wA;# template < typename T1, typename T2 >
]5YG*sD4 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
lk%rE
{
3vHEPm] return t1 / t2;
O>Xyl4U }
$a(wM1S4 } ;
[FAoC3 k-h -_%n\# 这个工作可以让宏来做:
kJlRdt2 U" aFi #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
F4e<=R template < typename T1, typename T2 > \
+ 3aAL& static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
4 rw<C07Z 以后可以直接用
^WVH z;
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
(4>k+ H 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
j Bl I^ (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
+g/y)] AP PE]jYyyHtU V!DQ_T+a 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
Fj7cI + (m-(5 CaJ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
D5]T.8kX(7 class unary_op : public Rettype
O6YYOmt3 {
.?<,J Left l;
-wW%+wH public :
oZmni9*SD unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ORA+> @L=xY[&{ template < typename T >
ZvkO#j typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}Rt?p8p {
=sG C return FuncType::execute(l(t));
B7fURL
Rqr }
Z<0M_q9?MO 3EI$tP @4 template < typename T1, typename T2 >
wg<DV!GZ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
H`9E_[ {
Wepa; return FuncType::execute(l(t1, t2));
E/Q[J.$o }
wZ0$ylEX } ;
#:v|/2 w=rh@S] =CFO]9 同样还可以申明一个binary_op
*FQrmdwb]L D+ 9xI template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Zyu4! class binary_op : public Rettype
Eii)zo8Xd {
`$AX!,<!G Left l;
H CZ#7Z Right r;
Vge9AH:op public :
jRmv~] binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
!eMz;GZ
ry*b"SO template < typename T >
'Wn'BRXq3 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\@N8[ {
Y#=0C*FS return FuncType::execute(l(t), r(t));
kbN2dL }
,@;", N41)?-7F template < typename T1, typename T2 >
o3#qp>R typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:3gtc/p t> {
2>Xgo% return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
*_}ft-*w }
/3Zo8. } ;
?<ks^2D k^w!|%a[ nVoL7ew+ 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
QgqR93Ic 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
rUc2'Ct DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
(OLj E]9; 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。
J2f}{! b+I 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
9f\Lon4lX 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。。。
_U?
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
|e!%6Qq3 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)
@!=q.4b 下面是修改过的unary_op
[i==
Tp 1aP3oXLL template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
g=0`^APql class unary_op
AU -, {
A_tdtN< Left l;
>=G;rs tda#9i[pkH public :
-,)&?S `aD~\O unary_op( const Left & l) : l(l) {}
6ey{+8 b}HLuX template < typename T >
)\s{\u
\ struct result_1
C< 3`]l {
g`i?]6c}jt typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
;.Zgt8/. } ;
"oz
: & #+ T`mG+"O template < typename T1, typename T2 >
RP9 #P&Qk struct result_2
(u-K^xC {
w[YiH $ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
*|{1`{8n } ;
h 6Ovl o,>9|EMQZ template < typename T1, typename T2 >
s1.EE|h,5 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`$*I%oT; {
[3lAKI return OpClass::execute(lt(t1, t2));
`d2
r5*< }
% CV@FdB 4
3V{q template < typename T >
& Xm!i(i typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<'N"GLJ {
}$iKz*nx| return OpClass::execute(lt(t));
?l/VCEZP }
lHerEv<ja O_OgTa } ;
p{X?_ F #
2;6!_ )l g>'O 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
+txFdc 好啦,现在才真正完美了。
2n+tc 现在在picker里面就可以这么添加了:
GVR/p 3V=wW{;x template < typename Right >
>!sxX = < picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
h*d1G9%Q1 {
KG<. s< return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
+i^@QNOa }
cZC%W!pT 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。
5QN~^ 3w!8PPl 'tvX.aX2 cQ}3?
v xKl\:}Ytp 十. bind
AK$&'t+$}7 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。
*ThP->&:( 先来分析一下一段例子
4FQB%3>* *Tc lcu e_=TkG1E6 int foo( int x, int y) { return x - y;}
StLFq6BO bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
PtsQV! bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
xnP@h 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。
3D 4-Wo4 我们来写个简单的。
(%~^Kmfb0 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
$ /`X7a{ 对于函数对象类的版本:
3fGL(5|_ !aQb
Kp template < typename Func >
AS4mJ UU9 struct functor_trait
4}4 cA\B:n {
tE'^O<
K typedef typename Func::result_type result_type;
#mKF)W } ;
sbv2*fno5 对于无参数函数的版本:
OFe-e(c1 @*e5(@R template < typename Ret >
=$mPReA3v struct functor_trait < Ret ( * )() >
EDAtC {
Op()`x
m typedef Ret result_type;
g'cLc5\ } ;
%\"<lyD 对于单参数函数的版本:
Ua hsX ;n,xu0/ template < typename Ret, typename V1 >
mqj]=Fq* struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
B SH2Kq {
*T6*Nxs0k typedef Ret result_type;
+~(SeTY } ;
z@I'Ryalyc 对于双参数函数的版本:
tNoPpIu CiWz>HWH template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
S^s|/!> struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
\uPyvA= {
*Xcqnu(' typedef Ret result_type;
W6gI# } ;
uwl_TDc>% 等等。。。
JAx0(MZO 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
t =V| ' 3c%_RI. template < typename Func >
m^%@bu, struct func_return
bog3=Ig- {
3_bqDhVI5 template < typename T >
hsB3zqotF struct result_1
`%A vn< {
]A%]W ^G typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
fn#qcZv? } ;
p0rmcP1Ln LXoZ.3S template < typename T1, typename T2 >
mq}V @H5 struct result_2
n
g%~mt
{
E/V_gci typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
@AtJO>w } ;
(^oN, 7 } ;
`=V p 0tPI {8I,uQO S=}1k,I 最后一个单参数binder就很容易写出来了
_?>x{![ 8
XQo template < typename Func, typename aPicker >
N TcojA{V$ class binder_1
\5|MW)x {
5Q;Q Func fn;
=(+]ee!Ti aPicker pk;
8Kw,
1O: public :
% 2wr%*h H +'6*akV template < typename T >
]"/SU6#4: struct result_1
E+ctiVL {
8eVy*h2:= typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
gky+.EP. } ;
_h+7KK [QFAkEJ--o template < typename T1, typename T2 >
h0R.c|g[ struct result_2
<?nz>vz {
u*f`\vs typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
/WGD7\G'8 } ;
q68CU~i* JC0# pU; binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
{]bmecz Y'{}L@"t template < typename T >
$DXO7;# typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Na$.VT {
=r4sF!g return fn(pk(t));
Mz.C`Z>o }
NH;e|8 template < typename T1, typename T2 >
\ZM5J typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/qKA1-R}4
{
cLEd-{x return fn(pk(t1, t2));
-4[eZ>$A| }
4E2#krE% } ;
(gnN</% Atb`Q'Yrw @F]w]d 一目了然不是么?
c2t`i 最后实现bind
R#3zGWr~ lz!(OO,g 6cd!;Ca template < typename Func, typename aPicker >
g$ HL:: picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
No"i6R+ {
ul3~!9F5F return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Tw djBMte }
8 :WN@ w$IUm_~waa 2个以上参数的bind可以同理实现。
4#{f8 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
t{g@z3 ^KdT,^6T 十一. phoenix
fF(AvMsO Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
(/2rj[F& t{>#)5Pqv for_each(v.begin(), v.end(),
\6 1H(, (
)!kt9lK do_
tA^+RO4 [
T$`m!mQ4 cout << _1 << " , "
S{?l/*Il*_ ]
aGBd~y@e .while_( -- _1),
5kGQf cout << var( " \n " )
w[F})u]E )
8nng^ );
=/}Rnl+c !uit 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:
JNY ?]|= 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
tmOy"mq67 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
*xJ ]e. 那么我们就照着这个思路来实现吧:
`v@Z|rv, X&HYWH'@, -. o,bg template < typename Cond, typename Actor >
Rz&`L8Bz class do_while
L@z[b^ {
i6P}MtC1 Cond cd;
g4=C]\1 Actor act;
IqV" 4 public :
Ux1j +}y template < typename T >
-8l(eDm"m struct result_1
Gk+R,: {
[0qswsV typedef int result_type;
K>vl o/#! } ;
L*dGo,oN a_bZT4 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
7TEpjSuF @`)>-k template < typename T >
gm
pY[ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`*[\b9> {
unc6 V% do
!?_CIt$p {
akk*f+TD` act(t);
FAL#p$y} }
2*^=)5Gj-h while (cd(t));
|JR`" nF` return 0 ;
`k>C%6FG$# }
g)\ Tex< } ;
Op8Gj
` fPHV]8Ft| 0<:rp]<, 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
}cI-]|)|2 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
vs$h&o>| 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。
qLN\>Z,3; 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。
h^_^)P+; 下面就是产生这个functor的类:
hSxK*.W*3 Iila|,cM GApvRR+Z template < typename Actor >
pY-!NoES class do_while_actor
~Er0$+q=Y; {
[T4{K& Actor act;
JBA{i45x public :
Xp|4 WM do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
ob8}v*s r>! @Z2%s template < typename Cond >
9(qoME}>= picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
p>kny?AJ } ;
tV_3!7m0$ s0]ZE\`H> x0>N{ADXQ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
X.>~DT%0Lm 最后,是那个do_
n$NM S"@6, 5FuV=Y uc class do_while_invoker
J/D~]U {
v(R^LqE public :
f+ZOE?" template < typename Actor >
+zbCYA do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
4OLYB9HP_ {
j:uq85s return do_while_actor < Actor > (act);
@`+\vmfD }
'v^shGI%Ht } do_;
wLiPkW _.R]K$U 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
O-ENFA~E;v 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
@YRy)+ 最后来说说怎么处理break和continue
?/1LueC: 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。
5 (!F Q 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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