一. 什么是Lambda
|;XkU`G 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
7q2G/_ 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,
K'6dlwn). o(=\FNe KiXRBFo
F'!pM(+ class filler
]m _<lRye {
,P&.qg i=( public :
5 *8V4ca void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
owz6j: } ;
z?NMQ8l|:6 9A@/5Z:v5W #bz#&vt$ 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:
jA&ZO>4 3oH .1M/ T}%8Vlt] +HGPn0As for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
X,)`<
>=O G4=R4'hC hRU.^Fn#% 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
&LRO^[d lr>P/W\ f~HC%C
YH @WmEcX| 二. 战前分析
s4RqY*VK 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。
]kXiT Yg 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
k,p:!S(bl /i'dhiG c7~+ 5 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
: MfY8P) /* --------------------------------------------- */
O] T'\6w vector < int *> vp( 10 );
4CUzp.S`h transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
kj$Ks2!W /* --------------------------------------------- */
,4O|{Iu#n sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Fx6c*KNX3
/* --------------------------------------------- */
tZW2TUM] int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
f6\`eLG i1 /* --------------------------------------------- */
cym<uh-Wg^ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
cPFs K*w /* --------------------------------------------- */
fl8~*\;Xu for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
M0+xl+c+ 4 f)B@A- m?Tv8-1 C`4m# 看了之后,我们可以思考一些问题:
%25GplMT 1._1, _2是什么?
d) i:-#Q 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
fV b~j ; 2._1 = 1是在做什么?
>iZ"#1ZL2O 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
#(i9G^K Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
fD^$ y
8 7gX#^YkE+k +v!%z( 三. 动工
Zb p+b; 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
v:$Ka@v6 K{]9Yo zWN<"[agc c#-o@`Po template < typename T >
v-
793pr class assignment
z(00"ei {
mE|?0mRA % T value;
zla^j, public :
%QYH]DR assignment( const T & v) : value(v) {}
{WYJQKs8 template < typename T2 >
Mj9Mv<io T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
G+?Z=A:T8 } ;
gK_^RE9~ ]~YY#I": F'~\!dNL 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
apz)4%A 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
0bl?dOV{ e7n[NVrX <8 $fo Gr),o6}p class holder
S.4gfY {
4l2/eh]Hc( public :
H
~VeY\:w
template < typename T >
mz[Q]e~&i assignment < T > operator = ( const T & t) const
{5GXN! f {
-:$#koW return assignment < T > (t);
>cTSX }
C2X$ bX" } ;
HX)oN8 TJ_<21a uZ1b_e0SGu 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:
|c<h&p bR\Oyd~e static holder _1;
[}mx4i Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
JZl"k 6Z}8"VJr { for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Z,jR:_p 而不用手动写一个函数对象。
efT@A}sV m }J@w~# w
\ U?64 K *QRi/O 四. 问题分析
QWncKE,O$ 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。
mqt$'_M 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
~; V5*t 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
y#B4m`9 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
~x-"?K 下面我们可以对这几个问题进行分析。
`X8wnD /WxCsQn 五. 问题1:一致性
e|-%-juI 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
?@>PKUv{ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
b] 5i` VUneCt% struct holder
'vP"&lrn {
]jB`"to*} //
z]49dCN template < typename T >
I(5sKU3< T & operator ()( const T & r) const
PwC9@c%c {
Jyz*W!kI return (T & )r;
q*^m8 }
D;Bij= } ;
Qo5yfdR fe3a_gYPz 这样的话assignment也必须相应改动:
\cr)O^& (i1q ". template < typename Left, typename Right >
['%$vnS5S class assignment
pXhN? joe {
znkc@8_4 Left l;
p=d,kY Right r;
Ux!q(9<_ public :
<Od5} assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
!>8/Xz~- template < typename T2 >
yt4sg/]: T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
.',d*H))E7 } ;
*-vH64e ,Qh9}I7;C 同时,holder的operator=也需要改动:
.3
S9=d? HYwtGj~5 template < typename T >
4;|@eN assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
@UK%l
:L {
j9d^8)O, return assignment < holder, T > ( * this , t);
03?7kAI }
J?$`Tnx^ ]}Jb'(gMO4 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
J5zKwt 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
o]<@E u G {5NE jUu{j return l(rhs) = r;
:5#iVa#< 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
3P|z`}Ka 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
5L 0w!q'W L2Z-seE template < typename Tp >
q&nEodv>+ class constant_t
Ywo=w:' {
MFtC2* const Tp t;
k++" public :
Yma-$ytp constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
S] R.:T_% template < typename T >
E5X#9;U8E" const Tp & operator ()( const T & r) const
!<UdG+iV {
hcT5> w[ return t;
*JA0Vs5 }
?58*#'r } ;
6
9s% XE`u 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
l|S_10x5 下面就可以修改holder的operator=了
b^'>XT~1J& (o2.*x template < typename T >
.)|2^ 'W assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
nhLw&V3y {
_x]q`[Dih return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
@M)" }
]A,Og_g q71V]! 同时也要修改assignment的operator()
,KaO8^PB ~(-df> template < typename T2 >
mum4Uj T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
cq4sgQ?sW 现在代码看起来就很一致了。
G<FB:?| iTVepYv4m 六. 问题2:链式操作
v@1f,d 现在让我们来看看如何处理链式操作。
{wptOZ
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。
BMH?BRi 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。
c{{RP6o/j= 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
[<JY[o= 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
fD#!0^ bqwn_=. template < typename T >
zxrbEE Q struct result_1
T( CTU/a-, {
Z^t{m!v typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
5n1T7-QCL } ;
r:Ok z 5gZ* 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\ u l}XnCOIT, template < typename T >
%g7B*AX] struct ref
3a?dNwM@ {
(L,>P`CR6 typedef T & reference;
[u;>b?[{ } ;
o(@^V!}V template < typename T >
V?r(; x struct ref < T &>
{S"! c. {
|!xqkmX typedef T & reference;
gCZm7dgo } ;
j|IvDrm# I^?hVH 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
*d}{7UMy# Os[50j!4> template < typename T >
| W<jN typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
roNs~]6 {
vPET'Bf(YV return l(t) = r(t);
]DK.4\^ }
PX5U) 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。
|D~#9 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
!U~S7h} MmW]U24s 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
Eikt, _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
K j6@= _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
R[!%d6jDE +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Ze3sc$fG2 最后的布局是:
$sb `BS Add
2T-3rC) / \
WjF#YW\ Divide 5
,Ad{k / \
HC
RmW' _1 3
uE&2M>2 似乎一切都解决了?不。
F>"B7:P1:Q 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。
O/lu0acI 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。
o(Q='kK 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:
U>a~V"5,u 43/!pW template < typename Right >
BF(Kaf;<t. assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
SAUG+{Uq Right & rt) const
dk@iAL*v {
Rqun}v} return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
#QKgY7 }
FfibR\dhY 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
I#:,!vjn 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。
{AO`[ 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。
]MRQcqbpqL 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。
$m0-IyXcv 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
0T<DHPQ1 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
sXR}#*8p
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
G~19Vv*; eS; W>d template < class Action >
1l+j^Dt'[ class picker : public Action
1fcyGZq {
b)+;@wa~ public :
z{G@t0q picker( const Action & act) : Action(act) {}
i&zJwUr(< // all the operator overloaded
ufXU } ;
3R[,,WAj$ (d}z>?L 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。
(!dwUB 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:
TuMD+^x ka[%p, H template < typename Right >
C:P.+AU"` picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
V1\x.0Fs {
W*Ce1 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
ZsL-vlv }
Q=.j>aM+_ R\>=}7 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
.6y(ox|LL 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。
x#TWZ; m|k:wuzqK template < typename T > struct picker_maker
o>ZlA3tv {
"jAEZ typedef picker < constant_t < T > > result;
#{Gojg`5O } ;
gTqtTd~L template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
QTuj v<| {
m|cT)- typedef picker < T > result;
= ms
o1 } ;
-TKQfd ~0ZLaiJ 下面总的结构就有了:
te8lF{R 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。
]x`I@vSf7R 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。
m~l[Y picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
x\!Uk!fM 至此链式操作完美实现。
7s'r3}B` uY*|bD`6& cT,5xp"a 七. 问题3
Odj4) 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。
o _DZ "T'?Ah6 template < typename T1, typename T2 >
'X1fb:8m8 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{;Ispx0m {
cb9q0sdf return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Q.`O;D}x }
09C[B+>h 8A3!XA 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:
eWwI@ASaA `PeWV[? template < typename T1, typename T2 >
*kWrF* )J struct result_2
B:QAG {
*Wmn!{\g typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
YF(TG]?6 } ;
UXN!iU) 7s-ZRb[)1 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?
]U,f}T"e 这个差事就留给了holder自己。
K h;jiK ! <j$n7#qk .j_YVYu1& template < int Order >
=a3qpPkx class holder;
czHbdEh template <>
=lqBRut class holder < 1 >
*Mr?}_,X* {
84$#!=v public :
6KzdWT template < typename T >
2t7Hu)V struct result_1
"lJ[H=\ {
)./'`Mx? typedef T & result;
M,nLPHgK } ;
h(VF template < typename T1, typename T2 >
p 6FPdt) struct result_2
K,\Bj/V( {
rxJWU JMxK typedef T1 & result;
}n91aE3v } ;
;wkoQ8FD9 template < typename T >
r]+N(&q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
_laLTP* {
=2yg:D return (T & )r;
_N-JRM m< }
56R)631]p template < typename T1, typename T2 >
s=xJcLA typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
ntT~_Ba8;u {
gAWrn^2L5 return (T1 & )r1;
Yh}F }
$5;RQNhXh } ;
0Zv<]xO ;\5^yDv[e template <>
ssy+x;<x, class holder < 2 >
\x_fP;ma=_ {
G~\ SI. public :
'/"x MpN 4 template < typename T >
&J~%Nt struct result_1
W~&PGmRI {
eVYUJ, typedef T & result;
e~,/Z\i } ;
0G.y_<= template < typename T1, typename T2 >
z<rYh96uA struct result_2
4vk^= {
cPgz?,hE typedef T2 & result;
]JXpe]B } ;
CdN,R"V0$@ template < typename T >
@Yy:MdREA typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
yb(zyGe {
ages-Z_X return (T & )r;
ped3}i+|] }
K&WNtk3hT template < typename T1, typename T2 >
jGtoc,\X typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
JyBsOC3 {
LBlaDw return (T2 & )r2;
]k(n_+! }
)!!xvyc } ;
A
S#D9o aTceGyWzl +AT!IZrB2i 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> >。
/{~cUB,Um 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Gu3'<hTlxd 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
?*~Pgh >uL .7HnWKUV return l(i, j) = r(i, j);
mQOYjy3 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
<A,G:&d~ : Jh return ( int & )i;
W_zAAIY_Y return ( int & )j;
_/)?GXwLn 最后执行i = j;
UJ'}p&E 可见,参数被正确的选择了。
=v$H8w \gE3wmSJ, wb>>bV+U ;b""N, myj^c>1Iz 八. 中期总结
U 6y
;V 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
U-$ B"w & 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
l|[8'*]r! 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
2HNH@K 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
# Z*nc0C a?IL6$z Bpjwc<U J@{yWgLg $cLtAo^W S;"7d 九. 简化
.kT5 4U;{ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
A|BvRZd 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
nx(O]R,Sw 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
`NC{+A 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
p[QF3)9F +-*/&|^等
su`]l"[,] 2. 返回引用。
!Z7
~Rsdm =,各种复合赋值等
ql%>)k /x 3. 返回固定类型。
VvwQz#S 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
"/).:9],} 4. 原样返回。
9^m& [Z operator,
4:=eO!6 5. 返回解引用的类型。
`nO!_3 operator*(单目)
S?}@2[ 6. 返回地址。
RN?z)9! operator&(单目)
iz`u@QKc% 7. 下表访问返回类型。
a; Ihv#q operator[]
KUfk5Y 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
:;u~M(R operator<<和operator>>
{)eV) 2a -IR9^) OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
IkSzjXE{ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
t/,k{5lX Cm;WQuv@ template < typename Left >
8KpG0DC struct value_return
z,nRw/o {
BPnZ"w_ template < typename T >
,=tVa]) struct result_1
uBk$zs {
jZ <*XX typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
BZqb
o `9 } ;
FU0&EO lqOv_q template < typename T1, typename T2 >
%}G:R!4 d struct result_2
xA nAW {
Llf>C,) typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
g eaeOERc } ;
snTj!rV/_ } ;
'3wte9E/ v=:RxjEx R
Nr=M^Zn 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
l_LfV ON AA}M"8~2 下面我们来剥离functor中的operator()
t-SGG{ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
+fzZ\ u>(s.4]+ return l(t) op r(t)
P%smX`v return l(t1, t2) op r(t1, t2)
C,Je >G return op l(t)
d]h[]Su/? return op l(t1, t2)
&^thKXEC return l(t) op
]?U:8% return l(t1, t2) op
J$PE7*NU return l(t)[r(t)]
p/WEQ2 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
@4_CR 9dw02bY` 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
||7r'Q
单目: return f(l(t), r(t));
Zx<s-J4o=w return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Z{RgpVt 双目: return f(l(t));
hNFMuv
return f(l(t1, t2));
Dw{C_e 下面就是f的实现,以operator/为例
yPm)r2Ck xYM!mcA struct meta_divide
SZc6=^$ {
m%q#x8Fp template < typename T1, typename T2 >
)zt*am; static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
52*zX 3 {
8(%iYs$ return t1 / t2;
W"|89\p} }
FFtj5e } ;
G:'-|h THK)G2
= 这个工作可以让宏来做:
G
<m{ o +98~OInySZ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
[kz<2P template < typename T1, typename T2 > \
hvGb9 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
g{ l;v 以后可以直接用
x!!:jL'L DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
cX1"<fD o 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
9n!3yZVSe (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。。。)
av
wU)6L 1kl4X3q6 g9I2SdaJ 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
vK#xA+W fCZbIt)Eh template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
~&k1P:#R class unary_op : public Rettype
V
)1SZt@x {
"xS",6Sy Left l;
wamqeb{u public :
" I`<s < unary_op( const Left & l) : l(l) {}
`-Gs*#(/ Tb}`]Y`X template < typename T >
V# w$|B\ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
o?^j1\^ {
'fcJ]%-= return FuncType::execute(l(t));
Pp3tEZfE }
:!3CoC.X|c u&bo32fc template < typename T1, typename T2 >
3,tKqR7g typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
u-j$4\' {
tb&{[|O^ return FuncType::execute(l(t1, t2));
Fg5c;sls }
^b;.zhp8;N } ;
-YHlVz D4n~2] ]Rnr>_>x; 同样还可以申明一个binary_op
Z'WoChjM Tp[ub(/;7 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
&OGY?[n class binary_op : public Rettype
<8r%_ '] {
2}I1z_dq~ Left l;
C/_W>H_
Right r;
h{J2CWJ public :
"z< =S binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
O>|Q Zd Q?7UiTZ template < typename T >
SMqJMirR typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.0.Ha}{6b {
gGe `w return FuncType::execute(l(t), r(t));
F7# }
x1$fkNu aQ]C`9k template < typename T1, typename T2 >
gjvKrg typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vlm&)DIt {
*'PG@S return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Jan73AOX }
'(&.[Pk:" } ;
6BLw 4m=h v~ZdMQvwt '`\\O:@C` 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
OPBnU@=R 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
}LDDm/$^} DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
DDc?GY: 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
,t5Ku)eNm 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
J03yFT,dF 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
yXR$MT+ ~ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
^C_Y[i
~| 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)
HWFo9as""v 下面是修改过的unary_op
y!mjZR,& Y%|f<C)lx2 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
VoWlBH class unary_op
^l7u^j {
(6>8Dt 9[ Left l;
5Ee%!Pk \@GA;~x.b public :
vM1f-I-
. sgV unary_op( const Left & l) : l(l) {}
4mQ:i7~ 29 Yg>R!/ template < typename T >
QP >P struct result_1
~H7m7 {
.1[K\t)2 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
(.m0hN!~u } ;
oh :g DZilK: template < typename T1, typename T2 >
"S_t%m&R struct result_2
ygWo9? {
oOmPbAY typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
qOV#$dkY } ;
,N?~je. #fRhG^QKp template < typename T1, typename T2 >
4nXS}bW f typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3!,XR\`[ {
lBgf' b3$ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Q(T)s }
y5RcJM Tc T%[h! template < typename T >
SwV0q typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
uqXvN'Jr {
4!XB?-. return OpClass::execute(lt(t));
ow>^(>^~ }
Ym8G=KA O0i_h<T } ;
o(u&n3Q' (XX6M[M8 T7'njaLec 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
K;sH0* 好啦,现在才真正完美了。
fJH09:@^% 现在在picker里面就可以这么添加了:
ltO:./6v YRfs8I^rg template < typename Right >
}'b3'/MJ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
_b&Mrd {
?76Wg:: return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
0gL]^_+7 }
x$[<<@F% 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
z+@aQ@75 &<_*yl p I_6?Q^_uZ <_dyUiT$J Yo/U /dB 十. bind
\|F4@ 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。
hJ (Q^Z 先来分析一下一段例子
5IOOV Yl `{gkL- lQ<2Vw#Yl int foo( int x, int y) { return x - y;}
C5CUMYU bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
9gZMfP bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
JN .\{ Y 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。
Vl%AN;o 我们来写个简单的。
1`^l8V( 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
aEo!yea 对于函数对象类的版本:
o8-BTq8 ] QGYEjW template < typename Func >
wc*5s7_ struct functor_trait
j&6,%s-M`a {
GvF8S MO[x typedef typename Func::result_type result_type;
'_lyoVP } ;
zH0%;
o} 对于无参数函数的版本:
[ >O4hifq 9z$]hl template < typename Ret >
Z3g6?2w6 struct functor_trait < Ret ( * )() >
z\Rs?v" {
3l_Ko%qS typedef Ret result_type;
`MAee8u' } ;
J*o :RnB 对于单参数函数的版本:
gbsRf&4h y>Zvos e template < typename Ret, typename V1 >
KkP}z struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
1P.
W 34 {
K_{f6c< typedef Ret result_type;
:9Zu&t } ;
nm'sub 对于双参数函数的版本:
{>H#/I8si 6vbWe@#U/ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
nfJ|&'T struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
>@KQ )p' ` {
kTb.I;S typedef Ret result_type;
<W~5;m } ;
(o~f6pNB, 等等。。。
bY|%ois4 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
#+N\u*-S bE#=\kf| template < typename Func >
1t_$pDF} struct func_return
veFl0ILd {
Gtd!Y
x template < typename T >
)xX(Et6+` struct result_1
"nP mQ {
:y==O4 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
]sjYxe } ;
^m;dEe&@F ` wuA}v3! template < typename T1, typename T2 >
?VrZM struct result_2
r5jiB L~ {
>!s=f typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
v_)a=I%o&2 } ;
IMIZ#/ } ;
+-&N<U
F' s($n ?Z0T9e< 最后一个单参数binder就很容易写出来了
^h{AAS> d"<Q}Ay template < typename Func, typename aPicker >
^.5L\ class binder_1
DQ :w9 {
)f-u x5 Func fn;
0#lw?sv aPicker pk;
kq6S`~J^R public :
@[#U_T- I ;>QED template < typename T >
Rq gH,AN struct result_1
|:$D[= {
VgtWT`F.I typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
3v)v92; } ;
vCyvy^s-I #DApdD9M template < typename T1, typename T2 >
#P.jlpZk struct result_2
py`RH) {
Ja>UcE29 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
cN0|! nm* } ;
1|bu0d\] eZ5UR014 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
"~Twx]Z xx0s`5 template < typename T >
gvvl3`S{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
zvf:*Na") {
;F9<Yv return fn(pk(t));
b}S}OW2 }
#mlTN3 template < typename T1, typename T2 >
Zq=t&$* typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
M[ $(Pu {
Qna
^Ry?6) return fn(pk(t1, t2));
!-b4@=f: }
,cPNZ-% } ;
rLs)*A! xnmIo?
hC Oe4 l`
=2 一目了然不是么?
0-p LCf 最后实现bind
:LBG6J <9 lZ%j; f I>>w)5 template < typename Func, typename aPicker >
?#!Hm`\. picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
kKVd4B[#* {
qp 4.XL return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
n"vl%!B }
a]'sby F+,X%$A#? 2个以上参数的bind可以同理实现。
JW9^C 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。
,X(P/x{B 8*kZ.-T
B 十一. phoenix
)QE7$|s Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
*cxmQ 9 +"D8J7 for_each(v.begin(), v.end(),
QW#]i (
r?Jxl< do_
kCfSF%W& [
VvN52
qeL cout << _1 << " , "
<$wh@$PK ]
ATCFdtNc .while_( -- _1),
6eE%x?# cout << var( " \n " )
g\)+
LX )
\}xK$$f2, );
I"Y d6M%
; 4*MjDb 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:
_a@&$NEox 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
(rO_Vfaa operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
F>jPr8& 那么我们就照着这个思路来实现吧:
~t[ #p: 0}Rxe \]GO*]CaV template < typename Cond, typename Actor >
B!GpD@U class do_while
H+vONg {
i$;GEM}tv Cond cd;
Y(GH/jw Actor act;
u8qL?Aj^ public :
(A O]f fBU template < typename T >
_F>1b16:/P struct result_1
6~zR(HzV{ {
,\!4A typedef int result_type;
7IW:,=Zk8+ } ;
5,`U3na, EJ{Z0R{{ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Ze~$by|9f B+S
&vV template < typename T >
kB1]_v/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:khl}| {
)V~Fl$A do
.z&V!2zp {
j}XTa[ act(t);
Q1EY!AV8 }
#%z--xuJL while (cd(t));
(q`Jef return 0 ;
5r"BavA }
u\=gps/Z } ;
jC+>^=J( SjD, iY"I:1l. 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
='u'/g$'& 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。
ha 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。
Je_Hj9#M\d 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。
+#8?y
5~q 下面就是产生这个functor的类:
kwNXKn/ [M_pf2Y *bRer[7y template < typename Actor >
!iUdej^tx class do_while_actor
b9ysxuUdS {
MV6%~T Actor act;
6-va;G9Fc public :
qd{o64;| do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
pcXY6[#N HX\@Qws template < typename Cond >
nN>D=a"&F picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
3U<\y6/ } ;
0h!2--Aur BF8n: }9U @_^QBw0 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
`%;nHQ" 最后,是那个do_
:,rD5aOQ 4 q}1 1<A+.W class do_while_invoker
vE/g{~[5 {
y@]4xLB] public :
sN|-V+7&j template < typename Actor >
IcZ_AIjlk do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
^% BD {
B[ae<V0k return do_while_actor < Actor > (act);
Ht?
u{\p@ }
udtsq"U_% } do_;
X5 lB],t"= SdC505m0* 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
l|O^yNS 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
RtH[OZu(8 最后来说说怎么处理break和continue
%(;jx 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。
C&D]!ZvF 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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