一. 什么是Lambda
C\EZ8 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
+^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,
|yw-H2k1 Hk$|.TjzI p5>TL!4M Sd}fse class filler
(z+[4l7 {
_d)w, ;m# public :
l&5| =
void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
# P18vK5 } ;
YIt:_][* (w@|:0t^y[ nM\Wa
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:
u=k\]W- h.=YAcR0D C6Dq7~{B pO=bcs8Z for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
b&V=X{V4 ?9 2+(s U#@:"v| 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
o%Pi;8 wf<uG|90 j@2-^q:` 2 R 1S>X 二. 战前分析
R0-ARq#0< 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。
P4Wd=Xoz6 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
st'Y j +1F@vag7 <P$b$fh/ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
irgjq/&d /* --------------------------------------------- */
|LiFX5!\ vector < int *> vp( 10 );
m <aMb transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
g 9>p?XY /* --------------------------------------------- */
\MK)dj5uUJ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
T|ZT&x$z /* --------------------------------------------- */
~F
uD6f int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
8I NVn'G /* --------------------------------------------- */
plb'EP>e for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
R*VZ=i /* --------------------------------------------- */
>3 qy'lm for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
tJ2l_M^ g)u2 FSc730rM \#G`$JD 看了之后,我们可以思考一些问题:
izmL8U
?t 1._1, _2是什么?
DCP" 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。
}yS"C fM 2._1 = 1是在做什么?
.Uha %~% 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。
dpGaI 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。
nb(#;3DQ h`&mW w |44CD3A% 三. 动工
_aa3Qwx 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
kf&id/|
)x?F1/ LW ntZ. /ExnW >wT template < typename T >
/`:5#O class assignment
;l}TUo {
4Q_2GiF_
? T value;
VEE:Z^U! public :
*Fp )/Ih assignment( const T & v) : value(v) {}
JcvK]x template < typename T2 >
nVs0$?} T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
5x4(5c5^ } ;
j~Rh_\>Q fvN2]@: Jq/([
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
b`18y cVME 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
k@KX=mG< A%%WPBk{O .VTHZvyn mw?,oiT,) class holder
7NoB {
Ql
[= public :
LD]XN'?"W template < typename T >
a"#5JcR3 assignment < T > operator = ( const T & t) const
eX;"kO {
k\zN h<^ return assignment < T > (t);
d&.)Dw }
wArNWBM } ;
,#D&* S(9fGh Q]IpHNt[> 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
Gi ZyC O8 k$Uc static holder _1;
A5Y z| Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
LT#*nr 8[2^`g for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
pPeS4$Y 而不用手动写一个函数对象。
b.;F)( dM#\h*:= g^4'42UX H-^>Co_ 四. 问题分析
vKol@7%N 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。
cFD(Ap 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。
]NG`MZ
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
%k5^n0|* 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
W[w8@OCNf 下面我们可以对这几个问题进行分析。
?5jkb l*b3Mg
五. 问题1:一致性
T+N%KRl 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?|
q\[f$==p 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
|V%Qp5 XJ h68sQd struct holder
"P"~/<:) {
#R'm|En' //
7L? ~;;L$ template < typename T >
K7U` T & operator ()( const T & r) const
IGOqV>; {
(lTM^3
} return (T & )r;
$iupzVrro }
^szCf|SM } ;
50Pz+: F{ B__Kf 这样的话assignment也必须相应改动:
O-}{%)[ F YeptYW@xfw template < typename Left, typename Right >
oCXBek?\ class assignment
bAGQ {
11Pm lzy Left l;
s(r(! FZ Right r;
<p-R{}8 public :
T&fqn!i assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
A +e
={-* template < typename T2 >
-|"mB"Dc T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
I+kDx=T! } ;
CES^
c-. k @s b\0 } 同时,holder的operator=也需要改动:
(kK6=Mrf {%)bxk6 template < typename T >
&C`t(e assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
)F8G q, {
4
B"tz! return assignment < holder, T > ( * this , t);
)k.;.7dXe }
F)z]QJOw >MauuL,.j 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
\/xWsbG\ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
yCwBZ/C v2 T+I]I return l(rhs) = r;
cz~Fz;)2{N 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
+ng8!k 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
D'$ki[{, C4H M template < typename Tp >
U7bbJ>U_| class constant_t
m-xSF]q=< {
6FFQoE|n const Tp t;
Z@nWx]iz public :
l{[{pAm constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
k|(uIU* ] template < typename T >
y'?ksow const Tp & operator ()( const T & r) const
{*RyT.J {
=;#+8w=^ return t;
5(W`{{AW }
s.d }*H-o } ;
u,mC`gz F'^6ra9 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
o?BcpWp 下面就可以修改holder的operator=了
xE`uFHuS} ~xZFm template < typename T >
*p0n{F9 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
3WZdP[o! {
UIPi<_Xa return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
L 1iA
^x }
'id]<<F 8,d<&3D 同时也要修改assignment的operator()
DC4O@" 29p`G1n template < typename T2 >
`"`/_al^ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
f86h"#4 现在代码看起来就很一致了。
BV_rk^}Ur ~5g2~.&* 六. 问题2:链式操作
;;#28nV 现在让我们来看看如何处理链式操作。
VUAW/
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。
\ t4:(Jp 3 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。
Z7>pz:, 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。
AWsy9 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
>1u!(-A tl5}#uJ template < typename T >
Qa-]IKOs struct result_1
^'9:n\SKQ {
Jm0o[4 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
.;nU"
a3' } ;
I.#V/{J n3Uw6gLD 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:
%zDh07VT\ /=4 m4
template < typename T >
2IDN?Mw struct ref
)%H@.;cD_r {
k<xPg5 typedef T & reference;
[HNWM/ff7+ } ;
=qG%h5]n template < typename T >
cXP*?N4Cf struct ref < T &>
t6m&+N {
{6}H}_(] typedef T & reference;
\o}m]v
i } ;
www#.D%'U ^U1@
hq*u 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
u~[=5r =SMI,p& template < typename T >
kC:GEY<N:Q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
J" :R,w` {
sv}k_6XgY return l(t) = r(t);
BCUn[4Gp }
/~=W3lhY 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。
4I&e_b< 30 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
.%Pt[VQ 5MU-Eu|*> 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
dZ]['y% _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
e0rh~@E _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Qy< ~{6V +5 调用divide的对象返回一个add对象。
ICq 最后的布局是:
vq(ElXTO Add
9&]g2iT P / \
%<[?; Divide 5
/4K ^- / \
BF >678h _1 3
<WPLjgtn3 似乎一切都解决了?不。
,dyCuH!B 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。
oXW51ty 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。
#>[BSgW 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:
uB&um*DP RQg7vv]% template < typename Right >
}\
^J:@ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
1^R[kaY Right & rt) const
Lt8J^}kwl {
YC,)t71l{ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Wycood* }
p0r:U<& 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
kx3?'=0;5 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。
:U>[*zE4& 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$CWGB*%lm 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
(j>a?dKDS 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
mT:Z!sS 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
#Cy9E"lP 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
cZVVJUF Qf=+%-$Y template < class Action >
;&K
+x@ class picker : public Action
Ad%3 fvn {
cJ^:b4j public :
; fOkR+ picker( const Action & act) : Action(act) {}
MjjN // all the operator overloaded
D=>[~u3H } ;
2*[Gm e Y<vHL<G 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。
[>MPM$9F-m 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
4Y.o RB 7k<6oM1 template < typename Right >
|``rSEXYs picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
gL/D| = {
XCAy _fL<B return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Zb? u'Vm=u }
#uc9eh}CWO KFuPgp Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
B)v|A 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
l(~i>iQ
4 3<"!h1x5 template < typename T > struct picker_maker
g##yR/L {
o1k
X` Eu typedef picker < constant_t < T > > result;
:4\=xGiY } ;
B3';Tcs template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
nD5+&M0 {
~'.SmXZs typedef picker < T > result;
WBd$#V3 } ;
z&Kh$ $)[ eE0'3?q( 下面总的结构就有了:
{^jRV@ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
3!*qB-d picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
Rk$ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
d"nms\=p 至此链式操作完美实现。
QNcbl8@ +YFA Zv7` $E@U-=m 七. 问题3
k>V~iA 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
Sdr,q9+__ mr[+\
5 template < typename T1, typename T2 >
x1'4njTV$ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
dm~Uj {
0/4"Jh$t return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
=c34MY(#X }
E
5N9.th (/^dyG|X' 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
Id<O/C 9H%dK^C template < typename T1, typename T2 >
JF6=0 struct result_2
G]k+0&X {
3[cGSI"+ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
6Q~(ibKx } ;
9lR- jG^f_w 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
h{/lW#[ 这个差事就留给了holder自己。
s)-O{5;U Y$<p_X, 8 \Uy template < int Order >
*Kmo1>^ class holder;
y.,li< template <>
' &<saqA class holder < 1 >
M}\p/r= {
ZO*?02c public :
I2^@>/p8\( template < typename T >
o!Y61S( struct result_1
m2>$)\-; {
<gLq?~e|A typedef T & result;
|576) } ;
`+]e}*7$f template < typename T1, typename T2 >
)=Ens=>Z struct result_2
=j^wa') {
YtFH@M typedef T1 & result;
Rwe!xY^d8 } ;
rvG0aqO` template < typename T >
[t+qYe8 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Gr|IM,5P4 {
j%ux,0Y return (T & )r;
+BgUnu26 }
fIii template < typename T1, typename T2 >
9ohO-t$XkY typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
(P|k$S?m {
m*rw?nLZ return (T1 & )r1;
VmP5`):?b }
5D<"kT } ;
fK;I0J wY{!gQ template <>
evro]&N{ class holder < 2 >
3bZ:*6W.6 {
_64<[2 public :
LR%P\~ template < typename T >
JVq`v#8 struct result_1
M <ccfU! {
6T-iBJT typedef T & result;
)Kg_E6 } ;
a{+;&j[! template < typename T1, typename T2 >
{PS|q? struct result_2
GEZ!z5";BQ {
6UAw9
'X8 typedef T2 & result;
[5wU0~>' } ;
5Tiap8x+< template < typename T >
<~P([5 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
dEK bB {
gjc[\"0a5h return (T & )r;
=fcRH:B: }
1pZ[rM'} template < typename T1, typename T2 >
qd@Fb* typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
7da~+(yhr {
}-%:!*bLj return (T2 & )r2;
i?IV"*Ob1N }
mL3 Q } ;
3Nk
) yCZ[z
A Vh8RVFi;c 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> >。
z]n&,q,5g 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
9B2`FJ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
s,]z6L0 +9]CGYj return l(i, j) = r(i, j);
VCc57Bo 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
KJCi4O& }080=E return ( int & )i;
*(j-jbA return ( int & )j;
"J*LR 最后执行i = j;
LhQidvCNJ 可见,参数被正确的选择了。
!y7w~UVs EBx!q8zz e*hCf5=- e\WG-zi/ W0s3nio 八. 中期总结
L]QBh\ 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:
-14~f)%NQ* 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
mmBZ}V+&= 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
QR*{}`+l 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
^s6C']q *O rj-Q+rgup lCK|PY* 4<y|SI! aKk0kC "-A@d&5. 九. 简化
`!7QegJa" 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。
oxJ#NGD 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
^|lG9z%Foy 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:
A=l1_8,`h 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
SS"Z>talw +-*/&|^等
h f9yK6 2. 返回引用。
QIu!o,B =,各种复合赋值等
%tZ[wwt 3. 返回固定类型。
nWsR;~pK 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Vho^a:Z9}W 4. 原样返回。
^9 {r2d&c operator,
ZY-mUg 5. 返回解引用的类型。
V(<(k,8=
operator*(单目)
.tt= \R 6. 返回地址。
y>|AX/n operator&(单目)
06fs,!Q@ 7. 下表访问返回类型。
HFTDea +# operator[]
TDY =! 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
T[]kun operator<<和operator>>
m_,j)A% 9<6Hs3|.! 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。
^=Egf?|[ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
:IX_}| cvO;xR template < typename Left >
*&vi3#ur struct value_return
nQM7@"R {
un(fr7NW template < typename T >
q($fl7}Y struct result_1
o!}/&
'( {
{pM3f typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
o>oZh1/\T, } ;
.aE%z/@s= >TddKR@C template < typename T1, typename T2 >
iYl$25k/1 struct result_2
@d_;p<\l {
V9<CeTl' typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
(]*!`(_b } ;
v m)'CC } ;
[Se0+\,& 8!VFb+ n9r3CLb[ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
<nE |Y@S ybgAyJ{J< 下面我们来剥离functor中的operator()
W.VyH|? 首先operator里面的代码全是下面的形式:
+)QA!g$ 8WRxM%gsH return l(t) op r(t)
NzuH&o][ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
:h)A/k_ return op l(t)
@AAkEWo)_ return op l(t1, t2)
1PdxoRa4= return l(t) op
|q*s)8 return l(t1, t2) op
)uIHonXU return l(t)[r(t)]
/e4#DH return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
`-[+(+[" NP5;&}uv*! 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:
x:WxEw>R 单目: return f(l(t), r(t));
5N4[hQrVJ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
C*fSPdg? 双目: return f(l(t));
gC}D0l[ return f(l(t1, t2));
um$ K^ 下面就是f的实现,以operator/为例
Afq?Ps+ ~\D
H[Mt struct meta_divide
b1`(f"&l {
4<QSot template < typename T1, typename T2 >
lg!{?xM static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Pw_[{ LL {
FWzf8*^ return t1 / t2;
C/je5 }
~'2im[f J } ;
Z`lCS
o; *^5..0du 这个工作可以让宏来做:
%Jc>joU x#s=eeP1 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
+
s snCr template < typename T1, typename T2 > \
+: oD?h static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
9Ucn
6[W 以后可以直接用
MOEB{~v`; DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
HJ,sZ4*]] 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
$S0eERga (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。。。)
ooPH [p CF k^(V" \XXS; 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
Z2dy|e(c RU^lR8; template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
[F<Tl = class unary_op : public Rettype
|. zotEh {
$@blP<I Left l;
q$=EUB"C public :
>@o}l:* unary_op( const Left & l) : l(l) {}
(W l5F
d.3O1TXK template < typename T >
6hs2B5)+ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
j!H\hj/] {
`y!6(xI return FuncType::execute(l(t));
_,2P4 }
{!C ';^ boR&'yX template < typename T1, typename T2 >
tT;=l[7% typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6!}tmdzR {
t $+46** return FuncType::execute(l(t1, t2));
vQ}'4i8( }
fYzOT,c } ;
yEfV8aY'* |,ZmRW^2K {m/\AG)1I 同样还可以申明一个binary_op
hL,+wJ+A 7gV"pa template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
`[;b#. class binary_op : public Rettype
6_wf $(im {
@lP<Mq~] Left l;
43;@m}|7$ Right r;
_r}oYs%1 public :
)oSUhU26} binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
3 9Ql|l$ AE)<ee%\\ template < typename T >
m$xyUv1 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
xwj%X%2 {
3?vasL return FuncType::execute(l(t), r(t));
_=_]Yx }
r'p;Nj. ,0#5kc*X template < typename T1, typename T2 >
=$g8"[4 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
22|f!la8n {
rSD!u0c[ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
|Mp_qg?g }
j:0VtJo~ } ;
9Osjh G HB$*xS1 >,` /
z 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
Tv0|e'^ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Hm+-gI3* DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
,XW6W&vR; 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
<=V2~
asB 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
KLXv?4! 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
ih?_ fW 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
+0=u] 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
EvMhNq~y5 下面是修改过的unary_op
ctOC. !UD62yw~ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
zVs_|x=" class unary_op
k3[
~I' {
Ou;
]>FJ Left l;
XQ<2(}]4 `OnN12` public :
xyx.1o
e! | zj$p~ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
>Ge&v'~_| aT F} template < typename T >
QzIK580%t struct result_1
4T6dju {
GljxYH"]# typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
0K,*FdA } ;
"gdmRE{x ASAz<H$ template < typename T1, typename T2 >
d'Z|+lq: struct result_2
Z\xR+3 {
o:#MP(h,N typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
zp4Jd"XBX } ;
e(BF=gesgp {so"xoA^c template < typename T1, typename T2 >
.*D~ .! typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
E/ (:\Cm^ {
KS'? DO return OpClass::execute(lt(t1, t2));
'M+iVF6 }
!1dCk/D&)8 tCK%vd% template < typename T >
W)V"QrFK typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[Y*p
I&f {
PBr-<J return OpClass::execute(lt(t));
kAf:_0?6 }
PP&AF?C GFx>xQk } ;
oj@B'j 5_M9 T3 @6ZQkX/ 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
}Fyf?TZ$T 好啦,现在才真正完美了。
1c,$D5# 现在在picker里面就可以这么添加了:
,g{`M]Ov +"T?., template < typename Right >
Yv9(8 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
1d|+7 {
]m(Uv8/6 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
(ui"vLk8PP }
Z KnEg2a 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。
zF(I#|Vo s9qr;}U.` j;1X- kwZ8q-0 pF#nj`L 十. bind
'(kGc% 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。
>mT2g 先来分析一下一段例子
>! wX%QHH &K)c*'l {k}S!T int foo( int x, int y) { return x - y;}
<"AP&J'H bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
J^ryUOo}b bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
,S:LhgSP 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。
e0+N1kY 我们来写个简单的。
!iCY!: 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
r3/H_Z 对于函数对象类的版本:
#G|iEC0C (m=-oQ&Ro template < typename Func >
*xM4nUu<~ struct functor_trait
CP'?Om2 {
br>"96A1l typedef typename Func::result_type result_type;
E*.D_F } ;
F%lP<4Vx 对于无参数函数的版本:
L=VJl[DL M2[;b+W9 template < typename Ret >
wvcG <sj struct functor_trait < Ret ( * )() >
; @-7'%(C {
2ME3= C typedef Ret result_type;
#)hM]=,e } ;
|JSj<~1ki 对于单参数函数的版本:
L/"XIMI*Xg vEvVT]g[V template < typename Ret, typename V1 >
l^%Ez?-:s struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
/'u-Fr(Q+ {
HzF typedef Ret result_type;
%w=*4!NWb } ;
O]~ cv^ 对于双参数函数的版本:
VW I{ wC N{tNe-5 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
c#
U!Q7J struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
siZ w-. {
G 2+A`\] typedef Ret result_type;
7d]}BLpjWz } ;
VjBV2 x 等等。。。
x}i:nLhL 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
s|dcO CQW#o_\ template < typename Func >
fDNiU" struct func_return
.v9 #|d d+ {
ow!utAF template < typename T >
200/ struct result_1
{k%*j 4 {
`6)GjZh^ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
93$'PwWgiF } ;
btJ:Wt} X&8&NkH template < typename T1, typename T2 >
4`yCvPu struct result_2
a"EX<6" {
z8G1[ElY typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
zp:kdN7!^ } ;
-hiG8%l5 } ;
(,
/`*GC @#hd8_)A. 0/S|h"-L 最后一个单参数binder就很容易写出来了
OS;qb:; e;GLPB template < typename Func, typename aPicker >
0?8O9i class binder_1
NGcd {
J]yUjnQ[h Func fn;
% 4|* aPicker pk;
[APwHIS public :
T"xq^h1\ 8/F}vfKEN template < typename T >
AE?MEag struct result_1
@E;'Ffo {
b;G3&R] typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
@M-i$
q[4 } ;
cH%qoHgx 'APtY;x^{ template < typename T1, typename T2 >
_<s[HGA`z struct result_2
&YC Z
L {
(k/[/`3ST typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
3D32'KO_" } ;
go >*n\ o81RD#>E) binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
{w:*t)@j 4efIw<1_ template < typename T >
9<0TF+}> typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
cjK\(b3 {
k{\wjaf) return fn(pk(t));
E)w6ZwV }
+g %h,@ template < typename T1, typename T2 >
mV!Ia-k typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?.Iau/ {
~5`p/.L)ZD return fn(pk(t1, t2));
h0**[LDH }
z`g4 < } ;
XBx&& g
Va;! 3oD?e 一目了然不是么?
%!P^se 最后实现bind
55O_b)$ @M( hyS&on 7x>\/l( template < typename Func, typename aPicker >
)<ig6b% picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
hk*@<ff {
]bcAbCZ@ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Dh+<|6mx }
#*;G8yV <Wrn/%tL 2个以上参数的bind可以同理实现。
0G;
b+ 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。
\d-H+t] =;L44.,g 十一. phoenix
A4K8DP Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
wWYo\WH' ]g] ]\hS for_each(v.begin(), v.end(),
$sILCn (
d\O*Ol*/v do_
=w !>/#U [
>DM^/EAG{ cout << _1 << " , "
$I0&I[_LzK ]
oaac.7.fV .while_( -- _1),
}[;{@Zn cout << var( " \n " )
,vDSY N6 )
J;DTh ]z?: );
\Gl>$5np tD^$}u6 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:
qs$w9I 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
`;
+UWdAR operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
~o8 那么我们就照着这个思路来实现吧:
]]Fe:> Mg~62u zhZ!!b^6< template < typename Cond, typename Actor >
mYx6JU*` class do_while
4e20\q_{ {
50`=[l`V Cond cd;
zI7iZ"2a Actor act;
Um~DA public :
)z\ 73|w template < typename T >
1j_
6Sw( struct result_1
w~AW(
VX {
pgw_F typedef int result_type;
e;8nujdG" } ;
(jI _Dk; {Gvv^.H7 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
IkP; i_| GMKY1{ template < typename T >
dbG902dR typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
G2
0 {
]?*'[ do
wh2Ljskda8 {
b"JX6efnN act(t);
"'3QKeM1 }
' e:rL. while (cd(t));
$!goM~pZ return 0 ;
,a34=, }
"1wjh=@z } ;
.b|!FWHNS fR&x5Ika0 X1XmaO%A 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
">FuCvQ 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
qFE(H1hy 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
F\2<q$Zn+ 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。
jZgCDA8Mr! 下面就是产生这个functor的类:
h f{RI 4Jc X?aj0# Q &HBC9Bx/( template < typename Actor >
XK{K FB- class do_while_actor
-uei nd] {
P,<pG[^K Actor act;
*"d['V3 public :
~.$ca.Gf do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
0bfJD'^9RP EkpM'j= template < typename Cond >
E$C0\O!7 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
m% %\k
\ } ;
G%MdZg&i Z8I0v$LjR =rN_8& 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
9Pql\]9"o 最后,是那个do_
6KE?@3;Om |.?$:D&6 R*O<( class do_while_invoker
PUEEfq!% {
L2IY$+=M public :
p5Wz.n.<' template < typename Actor >
b *Ca*! do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
|xFSGrC {
(R]b'3,E$ return do_while_actor < Actor > (act);
n{"e8vQx }
u>*d^[zS } do_;
%9OVw#P Ay|K>8z 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
]$)U~)T
iW 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
=gAn;~ 最后来说说怎么处理break和continue
&hnKBr(Lw 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
mvu$ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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