一. 什么是Lambda
#z%fx
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
~=LE0. 3[ 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,
) q4[zv9 Oo~;
L, {TROoX~H? 4"ZP 'I; class filler
]N]!o#q}L {
|-ALklXr public :
/maJtX' void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
{S\{Ii6 } ;
C): 1?@ d-ko
^Y0 y.k~Y0 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:
J)>c9w r;2^#6/Z |e&\<LwsP t?gic9
q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
c6]U E@A T::85 N"R]Yp;j 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
B[Scr5| IOH}x4 C )
s5D UkC!1Jy 二. 战前分析
q2j{tP# 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。
Q&;9x? e 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
00y!K
m_D $%Kfq[Q eByz-,{P for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
V!=,0zy~Z /* --------------------------------------------- */
TdMruSY vector < int *> vp( 10 );
O bS3
M transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
"S]TP$O D /* --------------------------------------------- */
6gE7e|+ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
e !Y~Qy /* --------------------------------------------- */
tk`v:t!6U int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
X_h}J=33Q /* --------------------------------------------- */
LL!Dx%JZ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Kc-W&?~y#1 /* --------------------------------------------- */
~
7s!VR for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
<'*LRd$1 KpGhQdR# =,8]nwgo oc`H}Wvn 看了之后,我们可以思考一些问题:
IJ"q~r$ 1._1, _2是什么?
`^&OF uee 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。
PZ9I`P!C 2._1 = 1是在做什么?
T8g$uFo 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
%u'ukcL7 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
,qxu|9L *]X'( /b_ ez$(c 三. 动工
C'x&Py/# 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
e"<OELA K0>zxqY W6Fo6a"< (<9u-HF# template < typename T >
k,*XG$2h class assignment
O0.*Pmt {
7@Qcc t4A T value;
4WB0Pt{ public :
{IjR^J=k assignment( const T & v) : value(v) {}
<P_-s*b template < typename T2 >
]f_p8?j" T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
&D<y X~ } ;
z b3tIRH ?J0y| g_bLl)g< 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
`a/`,N 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Pm7}"D'/ jP.dDYc UN#S;x* At;LO9T3z class holder
~}
~4 {
OyIw>Wfv public :
]SEZaT template < typename T >
-9?]IIVb assignment < T > operator = ( const T & t) const
n$R)>nY {
QJ;2ZN, return assignment < T > (t);
V7/Rby Q }
%BODkc Zh } ;
dE3) |% hy!3yB@ EU#^7 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:
0jfuBj5! uY*L,j^) static holder _1;
4,ag(^}= Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
/-s6<e! zQ PQ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
6]wIG$j 而不用手动写一个函数对象。
K=&>t6s< j>kqz>3 RnN!2K %TqC/c 四. 问题分析
zuCSj~ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
=(^3}x
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
9+N-eW_U 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
2an f$^[ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
2mU.7!g) 下面我们可以对这几个问题进行分析。
\)e'`29; \2z>?i) 五. 问题1:一致性
lhJ'bYI 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?|
73-p*o(pt 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
$cgcX =~gvZV-< struct holder
i30!}}N8 {
7p[n //
9BB=YnKE template < typename T >
y`Z\N
T & operator ()( const T & r) const
Y-9I3?ar {
.)3 <Q}> return (T & )r;
{`_i` }
OrW } ;
\U0'P;em I+(nu47ZT 这样的话assignment也必须相应改动:
Ul# r /_.|E] template < typename Left, typename Right >
u&e~1?R class assignment
VN.Je:Ju {
iDD$pd,e\ Left l;
7$#u Right r;
xx $cnG public :
Lj7AZ|k assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
5twhm template < typename T2 >
H*6W q T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
z!\*Y
=e } ;
4z)]@:`}z afk>+4q 同时,holder的operator=也需要改动:
!~Z"9(v'C U!]dEW|G template < typename T >
M\=2uKG# assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
k=^xVQuI {
/Kbl%u return assignment < holder, T > ( * this , t);
[ hsds\ }
$Q0n f
mGc^d|= 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。
!9x} 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
h];I{crh AwN!;t_0+N return l(rhs) = r;
L(\cH b9` 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。
IA(5?7x`< 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
`X8F`5&U\f E"0>yl) template < typename Tp >
lfg6646?S class constant_t
{Ha57Wk8D {
v,t:+
!8 const Tp t;
<GsuZ public :
+|rj4j)L&' constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
KlqY@Xt template < typename T >
W9)&!&<o const Tp & operator ()( const T & r) const
F!do~Z {
svSVG:48 return t;
/<3UQLMa }
'<M{)? } ;
4I7>f]=) nP$9CA 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
##{taR8 下面就可以修改holder的operator=了
w>YDNOk Cyp'?N
template < typename T >
o(HbGHIP assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
+n)9Tz5 {
;=N#`l return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
j#6.Gq }
Z{R> v2?ZQeHr_( 同时也要修改assignment的operator()
DrQ`]]jj7 `2snz1>!j template < typename T2 >
If.r5z9 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
l^qI,M 现在代码看起来就很一致了。
f5r0\7y0 1"g<0
W 六. 问题2:链式操作
"]dI1 g_ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
7 3m1 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
"}!G!k: 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
8_8l.!~ 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
&NWEqBz*2 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
`9 L>* }*-@!wc-N template < typename T >
l\mPHA23 struct result_1
HDLk>_N_s, {
&vJH$R typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
pFXEu=$3 } ;
w@b)g uS-|wYE 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:
Z7#+pPt! ~V-XEQA template < typename T >
P%6~&woF struct ref
#jk_5W {
G#CXs:1pd+ typedef T & reference;
~`/V(r;o } ;
R@0R`Zs template < typename T >
u"8yK5! struct ref < T &>
O}P`P'Y|' {
_+,TT['57s typedef T & reference;
U17d>]ka } ;
\8
":]EU aYeR{Y] 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
?(PKeq6 :+Z%; Dc template < typename T >
\lY_~*J typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
F:VIzyMq< {
J05e#-)<K return l(t) = r(t);
N;d] 14| }
-} +[ 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。
lk!@? 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
XG?8s
& %C0Dw\A*: 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
?5p>BER? _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
pw#-_ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
':q p05t +5 调用divide的对象返回一个add对象。
O2+ 6st 最后的布局是:
83m3OD_y Add
G5!^*jf / \
[?gP; , Divide 5
E{\2='3\ / \
#z(]xI)" _1 3
Fcx&hj1gQ 似乎一切都解决了?不。
t7pFW^& 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。
8(De^H lO 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。
gr{ DWCK 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:
gIfh3 D=yX @ZJS&23E template < typename Right >
'R)Tn!6 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
vI?, 47Hj+ Right & rt) const
NlqImM=r, {
`XKLU return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
2eogY# }
m'U0'}Ld}; 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
y7{?Ip4[ 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。
[UR-I0 s!/ 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。
"4Nt\WQ 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。
xk5]^yDp 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。
^OdP4m(
>> 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?
RCrCs 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:
,6/V"kqIP qK+5NF| template < class Action >
5-V pJ class picker : public Action
hPh-+Hb {
_`V'r#Qn public :
:s,Z<^5a)g picker( const Action & act) : Action(act) {}
+|v90ed // all the operator overloaded
bcyzhK= } ;
baasGa3}s "%_+-C<L4 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。
9?$i? 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:
F
[M,]? f3;5Am template < typename Right >
' QG?nu picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
29rX%09T] {
0sqFF[i return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
F2WKd1U }
H|*m$|$, 'F<TSy|4kI Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
XX@ZQcN 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。
7/H)Az@i45 r$1Qf}J3= template < typename T > struct picker_maker
.H|-_~Yx| {
yfSmDPh typedef picker < constant_t < T > > result;
eDMO]5}Ht } ;
AdEMa}u6 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
zda 3
,U2o {
Uly ue typedef picker < T > result;
3<!7>]A } ;
R5D1w+ 8Wx=p#_ 下面总的结构就有了:
E.TAbD&5( functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
?}0 ,o. picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
Ie_wHcM< picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
uYN`:b8 至此链式操作完美实现。
n[z+<VGwC 2 nCA<& Oz95 七. 问题3
Nc`L;CP 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
" x-j~u? UfGkTwoo= template < typename T1, typename T2 >
= [E ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3n _htgcv {
fu5=k:/c return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
u_enqC3 }
!zo{tI19 v+XJ*N[W 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
r;{.%s7 C _Dn{ template < typename T1, typename T2 >
h0$iOE struct result_2
K-4PI+qQ\ {
CZ;6@{ o typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
\D4:Nt# } ;
F%|h;+5 AH^/V}9H 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?
lN@o2QX 这个差事就留给了holder自己。
iTwm3V
P )GpK@R]{ hb$Ce'}N template < int Order >
;uJMG class holder;
9w"*y#_ template <>
^('wy}; class holder < 1 >
M]^5 s;y {
N7"W{"3D public :
Xvu(vA template < typename T >
@{Q4^'K" struct result_1
[JiH\+XLPs {
dd;~K&_Q/i typedef T & result;
\e*]Ls#jS } ;
$FV NCFN% template < typename T1, typename T2 >
e
,(mR+a8 struct result_2
9*gZ-# {
CJY$G}rk typedef T1 & result;
V
gWRW7Se } ;
54T`OE
= template < typename T >
b6bHTH0 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
o!Zb0/AP) {
pBHRa?Y5 return (T & )r;
Et$2Y-L. }
pi(m7Ci" template < typename T1, typename T2 >
q9"96({\@ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
V[LglPt {
N~Jda
o return (T1 & )r1;
<'u'#E@"sl }
6K^#?Bn; } ;
|yCMt:Hk Oketwa template <>
Jy)/%p~ class holder < 2 >
5pX6t {
i-1op> Y public :
)~>YH*g template < typename T >
Mx}gN:Wt struct result_1
_a, s
) {
vM={V$D& typedef T & result;
Rq -ZL{LR7 } ;
wYea\^co template < typename T1, typename T2 >
:gv"M8AP struct result_2
zLQx%Yg! {
0GL M(JmK typedef T2 & result;
tQVVhXQ7 } ;
"+c-pO`Wg template < typename T >
mFeP9MfJ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
:jf3HG {
jXJyc'm7 return (T & )r;
R2NZ{"h
}
(Ld i|jL template < typename T1, typename T2 >
_c07}aQ ], typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
}p
V:M{Nu& {
637:
oT_`O return (T2 & )r2;
, gHDx }
[g,}gyeS( } ;
vO=fP_ )7@0[> qs6aB0ln 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> >。
$G>. \t 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
gw(z1L5
n 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
$b\P|#A al0L&z\ return l(i, j) = r(i, j);
N`i/mP 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
-Za/p@gM PF2nLb2- return ( int & )i;
*Ex|9FCt$ return ( int & )j;
L];b<*d 最后执行i = j;
hZ3bVi)L\ 可见,参数被正确的选择了。
iLT}oKF2N; 9uY'E'm* E7hhew 6@o*xK7L ^.tg 7%dJ 八. 中期总结
B!yr!DWv 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:
kza5ab 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
q4q6c")zp 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
K,]=6Rj 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
$(
)>g>% Bx!-"e =sFTxd_"iQ ;jPXs l0]
EX>"E Si,6o!0k 九. 简化
*"kM{*3:v 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
hph4 `{T 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Al'3? 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
!BI;C(,RL 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
(t.Nk[ +-*/&|^等
m*;ERK 2. 返回引用。
4YHY7J =,各种复合赋值等
':W[ A 3. 返回固定类型。
;=@0'xPEa- 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
}Lv;! 4. 原样返回。
*H122njH+T operator,
}%z 5. 返回解引用的类型。
/bEAK- operator*(单目)
6RM/GM 6. 返回地址。
9kojLqCT operator&(单目)
KG@8RtHsQ 7. 下表访问返回类型。
.2pK.$. operator[]
[Yyk0Qv|4 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
{t!!Uz 7 operator<<和operator>>
j4b4!^fV )i<j XZ:O 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。
S$k&vc(0 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
]d`VT)~vje Mlq.?-QgIL template < typename Left >
B:QHwzd struct value_return
H1T.(M/" {
L(o15 template < typename T >
yBRC*0+Vy struct result_1
{|\.i {
+)?J#g typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
5?L<N:;J_ } ;
,
dp0;nkr SzRmF1< template < typename T1, typename T2 >
GF
WA>5n' struct result_2
mqJ_W[y7 {
vI]N^j2% typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Df#l8YK# } ;
}`"6aM } ;
`"~%bS 4fzZ;2sl} _
J[ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
$SE^S j7c3(*Pl 下面我们来剥离functor中的operator()
z] Ue|%K 首先operator里面的代码全是下面的形式:
:ivf/xn 'QIqBU'~ return l(t) op r(t)
,(4K4pN return l(t1, t2) op r(t1, t2)
H.2QKws^F return op l(t)
G9:l'\ return op l(t1, t2)
* 4Izy14e return l(t) op
km40qO@3 return l(t1, t2) op
BUR*n;V` return l(t)[r(t)]
-gWZwW/lD return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
~,~eoW7 :c[L3rJl 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:
j+(I"h3 单目: return f(l(t), r(t));
ZW}_Qs return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
N !|wo: 双目: return f(l(t));
RGU\h[ return f(l(t1, t2));
^VACf|0 下面就是f的实现,以operator/为例
?rup/4| yA>nli= struct meta_divide
l (%1jC8 {
]cN1c} template < typename T1, typename T2 >
,iq4Iw static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
]d%8k}U {
6 _ow%Rx~F return t1 / t2;
VYhbx
'e }
n}77##+R&C } ;
2[;_d;oB @ O<e{ 这个工作可以让宏来做:
sse.*75U $2el&I #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
M:6"H%h,W template < typename T1, typename T2 > \
EU/8=JA1 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
JSg$wi8 以后可以直接用
jZ3fKyp# DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
kE(mVyLQ 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
+&"zU GTIc (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。。。)
4 N7^? _\HQvH zNuJj L 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
;]jNk'oa F.v{-8GV template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
[ps*uva class unary_op : public Rettype
O<;3M'y\ {
.K<Q& Left l;
<V6VMYXY4 public :
u=_mvN unary_op( const Left & l) : l(l) {}
4I?^ t" (NnH:J` template < typename T >
y<bDTeoo typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7
^mL_SMj {
s&!a return FuncType::execute(l(t));
.%C|+#&d }
t3Y:}%M 6qd\)q6T&x template < typename T1, typename T2 >
78H'ax9m typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1|6%evPu( {
@[i4^ return FuncType::execute(l(t1, t2));
,T8 ~L#M~ }
;?g6QIN9 } ;
R#8L\1l a"g!e^ (41|'eB\\ 同样还可以申明一个binary_op
^_5r<{7/ : L4|`;WP template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
h@WhNk7"xa class binary_op : public Rettype
Y0K[Sm> {
\K]0JH Left l;
Y~E`9 Right r;
f_Av3 public :
;H.^i|_/ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
1!T1Y,w B=A [ymm template < typename T >
*lw_=MXSK typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3+fp2 {
&;sP_ h return FuncType::execute(l(t), r(t));
(<oyN7NT }
^vO+(p jc f #6 template < typename T1, typename T2 >
-FQ 'agf@& typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
BC<^a )D= {
6Yxh9*N~] return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
<r`2)[7N }
/&+tf* } ;
!pdb'*,n M|`U"vO sAD}#Zw$ 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
Nyj( 0W 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
0h\smqm DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
zZ323pq 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。
2M'[,Xe 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
NI
[
pp` 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。。。
t*T2Z-!P 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
os={PQRD 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)
y6,/:qm 下面是修改过的unary_op
e`xdSi>E EbE-}>7OO template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
]4]6Qki class unary_op
cH?B[S;] {
j; y#[| Left l;
a (b# O-I[igNl public :
E:}r5S)4 =4PV;>X unary_op( const Left & l) : l(l) {}
$m1z-i;/
&NoS=(s, template < typename T >
78# v struct result_1
,N[7/kT| {
`a/%W4 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
$#S&QHyEe } ;
P} SCF ua]o6GlO template < typename T1, typename T2 >
v+`N*\J_ struct result_2
W!&'pg {
qHrA%k^!2O typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
,\ k(x>oy } ;
DB:+E|vSD Id|L`
w template < typename T1, typename T2 >
sOJQ,"sB typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4?7W+/~<& {
/bi[e9R return OpClass::execute(lt(t1, t2));
X+S9{X#Cm }
O6/f5 "C SC template < typename T >
PCM-i{6/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-Sx\Xi"<o= {
lq&wXi return OpClass::execute(lt(t));
_m'Fr
7 }
S=nzw-(I A1#%`^W9 } ;
MLWM&cFG 6&l+0dq M&Uj^K1 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
%.
,=maA 好啦,现在才真正完美了。
}J1tdko# 现在在picker里面就可以这么添加了:
.wu
xoq \":m!K;Z template < typename Right >
?yR&/a picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
D-(w_$# {
[4C:r! return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
TGe;HZ }
K7W6ZH9; 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。
"7V2lu Dzs[GAQ] <**y !2 q51Uf_\/ R>"OXFaE 十. bind
q**G(}K 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。
QC;^xG+W 先来分析一下一段例子
G\r?f& #x3ujJ F[[TWf/ int foo( int x, int y) { return x - y;}
7{qy7,Gp bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
MR<;i2p bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
)!:Lzi 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。
k]HEhY 我们来写个简单的。
hQH nwr 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
x61 U[/r 对于函数对象类的版本:
)R
2. o b|BXF template < typename Func >
7=OQ8IM! struct functor_trait
"=za??\K} {
Z(_ZAB%+D typedef typename Func::result_type result_type;
*@)O7vB } ;
e|D;OM 对于无参数函数的版本:
w{90` !G}+E2fDA template < typename Ret >
r~n sN*t struct functor_trait < Ret ( * )() >
R%
,<\d7 {
${nX:!) typedef Ret result_type;
{TRsd } ;
_#}n~}d 对于单参数函数的版本:
01. &>Duw SdwS= (e6 template < typename Ret, typename V1 >
j>/ ,$H struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Z)xaJGbw {
t2iv(swTe typedef Ret result_type;
fb:j%1WF } ;
Ze3X$%kWi 对于双参数函数的版本:
zf>5,k'x'A ~ Yngkt template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
f5==";eP struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
-+em!g' {
-tI'3oT1 typedef Ret result_type;
k` (jkbEZ } ;
b(I2m 等等。。。
3#45m+D 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
eBO@7F$ _:B1_rz7, template < typename Func >
!GQ\"Ufs> struct func_return
ulJX1I=|p {
a9?y`{%L template < typename T >
z|(+|pV( struct result_1
z5X~3s\dP {
*cg(
?yg typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
`H3.,] } ;
`[YngYw
E|$Oha[ template < typename T1, typename T2 >
`g1iCF struct result_2
AisN@ {
02k4N% typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
e%>b+Sv } ;
U70]!EaT } ;
ow' lRHZ 45H!;Qsk GBC*>Y 最后一个单参数binder就很容易写出来了
eb8w~ j9/-"dTL template < typename Func, typename aPicker >
90Hjx>[ class binder_1
\ M/6m^zS {
}p9F#gr Func fn;
j,2l8? aPicker pk;
{hO`6mr&t public :
9(!]NNf! 41 vL"P
K template < typename T >
:Ld!mRZF struct result_1
vG2b:[W {
@)8]e
S7 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
vY*\R0/a } ;
`4CWE_k n|4;Hn1V template < typename T1, typename T2 >
p&K\]l} struct result_2
i$-#dc2qY {
(a6?s{( typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
fj'jNE } ;
YTU.$t;Ez G(1 K9{i$ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
.%0ne:5 Ca $c; template < typename T >
5QWNZJ&}d typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#cwCocw {
S9Yt 1qb return fn(pk(t));
fV ZW[9[ }
=`I?mn& template < typename T1, typename T2 >
}G1&]Wt_ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
M'1HA {
CM~MoV[k7e return fn(pk(t1, t2));
w&lZ42(mF }
g*]E>SQ= } ;
<uF [, "~p+0Xws9 Qp!Y.YnPd_ 一目了然不是么?
,{j4 最后实现bind
a%~yol0wO7 Z|`fHO3j f:%SW template < typename Func, typename aPicker >
E5B8 Z?$a picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Ob(leL>ow {
MtG_9- return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
K~>jApZ% }
|@`"F5@, cztS]dcf>~ 2个以上参数的bind可以同理实现。
9 )Yw
: 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。
XU#,Bu{ YIDg'a+z 十一. phoenix
,z66bnjO Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
XZ:1!; yzc pG6, for_each(v.begin(), v.end(),
HP$K.a7H (
# ,P(isEZ" do_
Ve14rn [
3zb)"\(R cout << _1 << " , "
kukaim>K ]
*tAqt2{48 .while_( -- _1),
tQ0=p|
T] cout << var( " \n " )
v>^jy8$ )
NS5 49S );
B&nw#saz. l\U*sro< 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:
/'+4vXc@ 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
kv%)K'fU4 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
e3rfXhp 那么我们就照着这个思路来实现吧:
.jum "va% W]~ZkQ|P ]n1D1 template < typename Cond, typename Actor >
P6E1^$e class do_while
htg'tA^CtS {
./)j5M Cond cd;
dp< auA Actor act;
165WO}(;/ public :
|QqWVelc template < typename T >
r
&c_4%y struct result_1
Deog4Ol"/ {
K*[0dza$ typedef int result_type;
rUvwpP"k } ;
;y,NC2Xj FP@A;/c do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
T/5nu?v aKD;1|) template < typename T >
Rgs3A)[`d/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&(WE]ziuO {
*+&z|Pwv[^ do
x1:vUHwC {
{Wr\DVp act(t);
i$g|?g~] }
8QPT\~ while (cd(t));
i~(#S8U4d return 0 ;
wiKCr/ }
jf2y0W>6s } ;
|@OJ~5H/{ 2}ag_ $To4dJb 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
a_xQ~:H 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
W6hNJb 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
pFS
F[9?e> 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
o&WRta>VP 下面就是产生这个functor的类:
S|s3}]g9 }#YIl@E ryz/rf template < typename Actor >
e1:u1(". class do_while_actor
\-DM-NrZ1U {
=lYvj Actor act;
qT
5WaO) public :
6R0D3kW do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
R>^5$[ eOO!jrT: template < typename Cond >
$z~jnc picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
p!. / } ;
(D:KqGqoT p{+tFQy ~oEXM?M 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
wn&[1gBxM 最后,是那个do_
@WMj^t1D+ |p'_k(z} 1Kp?bwh"u class do_while_invoker
)G}sb*+v? {
VGq{y{( public :
h #$_<U template < typename Actor >
I^6c0` do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
&Z;Eu'ia {
Pc di return do_while_actor < Actor > (act);
>$d d9|[ }
}W^V^i ) } do_;
i4 y(H UHTb61Gs 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
&lO Xi?&" 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
%D%e:se 最后来说说怎么处理break和continue
roK4RYJ7) 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。
d
%F/,c-= 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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