一. 什么是Lambda
U5Y*xm< 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
-I -wdyDr 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,
ZrTq)BZ /<mc~S7 \sk,3b-&' [-l^,,E class filler
Uc4r {
e"vEh public :
eu#| | void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
m'pihFR:f } ;
'@$?A>.cj \R~Lf+q dgO2fI 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
>@t]M`#&h I0Vm^\8 :7R\"@V4 sIyLW for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
U}UIbJD*= 9`xq3EL2T XLtuck 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
r@_;L> {vaq,2_w !l'Zar 2-$R@
SVy 二. 战前分析
0Vg8o @ 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。
$lO\eQGxB 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
=%a.C(0&G "$WZd G",+jR] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
D,NjDIG8 /* --------------------------------------------- */
rP*?a~< vector < int *> vp( 10 );
lY6U $*9c transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
j*CnnM#n /* --------------------------------------------- */
>9|Q,/b0 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
'HOt?lpu! /* --------------------------------------------- */
;N)qNiJY int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
ztu N0}' /* --------------------------------------------- */
[\I\). for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
P|G:h& /* --------------------------------------------- */
(j2]:BVu for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
z8gp<5= n.XT-X^ poM VB{U _N<8!(|w 看了之后,我们可以思考一些问题:
f5'+F-`N 1._1, _2是什么?
#*~#t4S- 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。
^D!UF(H 2._1 = 1是在做什么?
-1fT2e 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。
aa$+( 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。
HbCM{A9 kg_TXB Z{%h6"" 三. 动工
}APf^Ry 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
f9;M"Pd A6-JV8^ _v_ak4m> +|^rz#X template < typename T >
,UY],;ib class assignment
^G5_d"Gr {
[~$9n_O94 T value;
ETYw public :
O%rjY assignment( const T & v) : value(v) {}
*`|F?wF template < typename T2 >
XWK A0 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
1,Y-_e) } ;
(d@lG*K s$mcIMqs ujHqwRh 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
`2{x8A 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
tM~R?9OaJ ,*Sj7qb# `^RpT]S D (yRI class holder
EWbFy"= {
B1 'Ds public :
&g|-3)A template < typename T >
3.
Kh assignment < T > operator = ( const T & t) const
,LG6py&aT {
O"^KX5 return assignment < T > (t);
gR%fv }
5r@x$* >e } ;
"(/.3`g @ 3FTf"#Y ![ Fb~Egc 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
7n
{uxE#U) q0$}MB6 static holder _1;
Xn4U!<RT" Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
}VdohX- jeC3}BL} for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
C}#JvNyQ 而不用手动写一个函数对象。
nT9B?P> vTN$SgzfCU 8IbHDDS e5C560 四. 问题分析
:4/RB%)" 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
[.dF)I3 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
mm'Pe4* 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
"4|D"|wI) 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
a//<S?d$: 下面我们可以对这几个问题进行分析。
o[0Cv* E\ 5t&jZr 五. 问题1:一致性
BA53
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?|
|I6\_K.=L 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
WM~@/J /{^Qup struct holder
o{lR_ {
#1+1 q{=Z< //
hgL wxJu template < typename T >
"}Vow^vb T & operator ()( const T & r) const
>d&B: {
N!{('po return (T & )r;
gYw4YP0Gz }
z`y!C3w< } ;
ilHZx2k EE=!Y NP] 这样的话assignment也必须相应改动:
JT#jJ/^ {rBS52,Z# template < typename Left, typename Right >
FQ26(. class assignment
a^>0XXr}Y {
TDq(%IW Left l;
a"4j9cO Right r;
.k|8nNj public :
2c
LIz@ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
R#DnV[!\ template < typename T2 >
U@Y0 z.Y T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
7='lu;=, } ;
M3!A?!BU |9Q4VY'"; 同时,holder的operator=也需要改动:
}vgeQh-G Z.ky=vCt template < typename T >
TFjb1a,) assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
%77v'Pz1 {
l03{
ezJk[ return assignment < holder, T > ( * this , t);
bj=kqO;*O }
Y92wL} 4"U/T1& 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。
O4dJ> O 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Q$^oIFb Ru9QQaHE return l(rhs) = r;
_8P0iC8Zg# 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
b*&AIiT 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Z9,-FO{#3- F[RQ6PW template < typename Tp >
Nk*d=vj class constant_t
CB]#`|f {
^{lcj const Tp t;
Ii FeO public :
Fuq ;4UcbL constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
V(3^ev/ template < typename T >
>Z r f}H const Tp & operator ()( const T & r) const
fP# !ywgr% {
+"Flu.+[' return t;
wVX]"o }
WdI9))J2S } ;
Dukvi;\ jfF
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
!tJQ75Hwv 下面就可以修改holder的operator=了
7uQiP&v N@6+DHt template < typename T >
4c^WQ>[ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
$P
rji {
j1D 1tn return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
@K.{o' }
&m[ZpJ9 ^,O%E;g^# 同时也要修改assignment的operator()
+?y ', Ir A{X:p3$eN template < typename T2 >
bl yU53g T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
0P i+ (X 现在代码看起来就很一致了。
i;B &~ Sy()r 6n 六. 问题2:链式操作
v,]-;V~< 现在让我们来看看如何处理链式操作。
L8R{W0Zr>! 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。
?TTtGbvU 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。
m#w1?y)Z@X 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。
b?i5C4=K 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
f3PDLQA Bl[4[N template < typename T >
;GQCq@)- struct result_1
0+S ;0 {
7W[+e& typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
mk.1j x?l } ;
Hw29V // v
*icoj 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:
O?,Grn%'. Kcl~cIh7 7 template < typename T >
o0ky]9
P struct ref
5?l8;xe`{f {
9B3+$uP typedef T & reference;
tBUn
KPT } ;
%vn"tp template < typename T >
|Yb]@9>vn struct ref < T &>
zu/BDyF {
cPunMHD typedef T & reference;
qh9d.Q+n } ;
;Qn)~b~ Q rBb!.r 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
L;RHshTy !#&`1cYX template < typename T >
Dxvizd>VU typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
1FA:"0lO {
^k J>4 return l(t) = r(t);
d)>b/0CZ }
u~c75Mk_v 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
m3#rU%Wj 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
LUaOp
" ~cv322N 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
L`3;9rO _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
!(gMr1}w _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
R1C}S +5 调用divide的对象返回一个add对象。
_w}l, 最后的布局是:
WU$l@:Yo Add
v_|k:l / \
H~$*R7~ Divide 5
1u8 k} / \
g{6FpuA|0 _1 3
56JxHQu 似乎一切都解决了?不。
8&Md=ZvK` 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
LA]UIM@ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
i2P:I A|@ OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
TI/5'Oke$ ~Z`Cu~7 template < typename Right >
+7\"^D assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
L}=DC =E Right & rt) const
I|x?
K> {
gCV+amP return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
f/95}6M }
&M>o 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
YMn*i<m 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。
[CG3&J 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。
b^:frjaE3 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。
^]5^p9Jt"e 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。
k3+LP7|* 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?
1,7 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:
3ncN)E/@ ;e)`Cv template < class Action >
;RK;kdZ class picker : public Action
Lm8uN? {
BaVooN~C public :
=28ZSo^ picker( const Action & act) : Action(act) {}
?WP *At0 // all the operator overloaded
^ 0.` 1$ } ;
xs6kr eC3 ~| G_O 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。
G\z5Ue* 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:
8kLHQ0pmu QXu[<V template < typename Right >
!$NQF/Ol picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
WJJmM*>JW {
Z'UhJu D5 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
}Uu#N H }
hnimd~E52k p%R+ c Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
+'/C(5y)0X 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
~ <36vsk I@oSRB template < typename T > struct picker_maker
\`0s %F:V} {
p`2Q6 typedef picker < constant_t < T > > result;
11vAx9 } ;
~8&P*oFC template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
y?V^S;}&] {
oj/#wF+ typedef picker < T > result;
%Yt;)q3U } ;
K&VMhMVb r=HL!XFk 下面总的结构就有了:
;i?rd f functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
G<-<>)zO! picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
*/HW]x|?V~ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
sd9b9?qiu 至此链式操作完美实现。
I!#WXK 8VtRRtl |>RNIJ] 七. 问题3
sd%m{P2 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
Bg[_MDWc-P xO^lE@a o template < typename T1, typename T2 >
}_BNi;H ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
nAC>']K4$ {
Eunmc return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
3a|pk4M }
h1H$3TpP QHxof7 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
H$V`,=H dT0>\9ZNr template < typename T1, typename T2 >
1Va=.#< struct result_2
F9"Xu-g {
b<%c ]z typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Wecxx^vtv6 } ;
:uJHFF xg 8aJJ??o{ 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?
FTr'I82m( 这个差事就留给了holder自己。
cm0$v8 UfIr"bU6 -
~4na{6x template < int Order >
=W&m{F96 class holder;
D|amKW7 template <>
z9!OzGtIR class holder < 1 >
/ ykc`E?f {
_K&Hiz/' public :
XG!6[o; template < typename T >
]j!pK4 struct result_1
h@z0 x4_]) {
%LM6=nt typedef T & result;
L?Ys(a"k } ;
5$$#d_Gj template < typename T1, typename T2 >
CG95ScrX struct result_2
E0x\h<6W~ {
=XtQ\$Pax typedef T1 & result;
4K\o2p?4 } ;
!9{UBAh template < typename T >
O._\l?m typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Qea"49R {
F2\&rC4v return (T & )r;
9|3sNFGX }
/OYa1, template < typename T1, typename T2 >
E%(s=YhW typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
ExQ\qp3 {
4*L*"vKa return (T1 & )r1;
fC3T\@(& }
`x=$n5=8 } ;
!^8X71W| Dw.I<fns^B template <>
5F!Qn\{u{ class holder < 2 >
`*elzW {
ak-agH public :
[?hvx} template < typename T >
[Y~~C J struct result_1
MN8>I=p {
&CcW(- typedef T & result;
]Y-Y.&b7t } ;
|N^"?bSt template < typename T1, typename T2 >
Qwt0~9n( struct result_2
ZJenwo {
x.4z)2MO typedef T2 & result;
4U_+NC>b } ;
73]8NVm template < typename T >
F,A+O+ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
g$jT P#%b {
)[J@s= return (T & )r;
)iM(
\=1ff }
=36fS/Gb template < typename T1, typename T2 >
mj&OZ+ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
tGgDS) {
SO.u0! return (T2 & )r2;
j
RcE241 }
kG{};Vm } ;
Y 9|!=T% 4'=Q:o*w` 8zpzVizDG 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> >。
"\O7_od- 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
'`|j{mBhG 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
6PYm?i=p? z HvE_- return l(i, j) = r(i, j);
[^?i<z{0C 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Z'>UR.g ;HH%OfQq return ( int & )i;
`^,E4Q y return ( int & )j;
oH+PlL 最后执行i = j;
/Jc{aw 可见,参数被正确的选择了。
8nu!5 3 Pc =ei FwlDP 8'L:D vBOY[>= 八. 中期总结
p^*a>d:d] 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:
H8I)D& cw 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
AT+l%% 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
"?F[]8F.b 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
V8):! uS,?oS
Igmg& (oR~%2K xZ)K#\ Y.) QNTh 九. 简化
d,N6~?B 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。
-(F}=o' 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
dqJ 8lU? 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:
]Q ]y* 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
M9A1
8d| +-*/&|^等
zn 0y`9!n? 2. 返回引用。
<Vk}U =,各种复合赋值等
@IsUY(Gu 3. 返回固定类型。
?4U4o<
各种逻辑/比较操作符(返回bool)
S*=^I2; 4. 原样返回。
LdH1sHy*d` operator,
S9P({iZK 5. 返回解引用的类型。
oJ
%Nt&q operator*(单目)
m3Wc};yE*Q 6. 返回地址。
W{.:Cf9 operator&(单目)
$*G3'G2'iS 7. 下表访问返回类型。
p0 X%^A,4
operator[]
rP'%f 6 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
$.pCoS]i operator<<和operator>>
=WUL%MfW vR:#g;mnk OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
D.:`]W| 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
vT0Op e6m Pe,k y>ow template < typename Left >
TK18U*z7J struct value_return
'g,_ lF {
gJX"4]Ol#} template < typename T >
__xmn{{L6P struct result_1
o]4BST(A {
&_-=(rK typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
5I2 h(Td } ;
'%t$mf!nV ed/B.SY template < typename T1, typename T2 >
hBX.GFnw struct result_2
gEsD7]o(= {
8)eRm{ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
U ->vk{v } ;
APF`b } ;
8v2Wi.4T d;p3cW" H @k} 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
MYvz%7 t2{(ETV 下面我们来剥离functor中的operator()
-e(<Jd_= 首先operator里面的代码全是下面的形式:
-s2)!Iko& *Vq'%b9 return l(t) op r(t)
Qc-W2% return l(t1, t2) op r(t1, t2)
l<uI-RX" return op l(t)
Uz,P^\8^$ return op l(t1, t2)
Jj[3rt?8 return l(t) op
Mn/ return l(t1, t2) op
! PGCoI return l(t)[r(t)]
{CR`~)v& return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
,"`3N2!Y} \mGb|aF8 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:
*\xRNgEQ 单目: return f(l(t), r(t));
Cj3Xp~ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
9 c9$cnQ 双目: return f(l(t));
xj U0& return f(l(t1, t2));
hz;SDaBA 下面就是f的实现,以operator/为例
Od;k}u6;< @w= =*.x struct meta_divide
#e-7LmO~ {
paD[4L?4Hk template < typename T1, typename T2 >
fgtwVji static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
!gRU;ZQU_ {
0 fT*O return t1 / t2;
y~#5!:Be }
rU"AO}6\@ } ;
.O0eSp|e T+P{,,a/] 这个工作可以让宏来做:
4`#%<G eyDI>7W #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
hr.mzQd template < typename T1, typename T2 > \
.aa7*e static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
DL~!
^fx 以后可以直接用
lY`WEu DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
"~=}& 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
T<7}IH$6xE (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。。。)
E#m^.B-} YK8l#8K gM1:*YK 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
~oSA&v4V CpN*1s})d template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
XU}i<5 class unary_op : public Rettype
\)\n5F:Zu {
E5P.x^ Left l;
nY1PRX\ public :
xP1D 9 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
aMydeTCHi p +JOUW template < typename T >
EiM\`"o typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0W6='7 {
79)iv+nf\l return FuncType::execute(l(t));
E"BW-<_! }
S?v;+3TG u_ :gqvC= template < typename T1, typename T2 >
9} C(M?d typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
L)|hjpQ {
FN sSJU3ld return FuncType::execute(l(t1, t2));
U/U_q-z] }
0[ n;ZL~ } ;
*yI( (G/ O[1Q# ,82?kky 同样还可以申明一个binary_op
2-g 5Gb2| d<\X)-" template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
E(S$Q^ class binary_op : public Rettype
Us&~d"n {
:5^5l Left l;
H9VdoxKo Right r;
?5d[BV public :
A#~CZQY^$ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
PL\4\dXB u?g;fh6 template < typename T >
+)(
"!@ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
K nn<q=';G {
UG}"OBg/ return FuncType::execute(l(t), r(t));
=x^IBLHN }
\"K:<+RH W-RshZ\ template < typename T1, typename T2 >
%I)*5 M6 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
O'~^wu. {
<3k9 y^0 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
\@6w;tyi }
k
lr1"q7 } ;
=cR=E{20 0F 4%Xz +>mU4Fwp 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
Z79Y$d>G<E 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
ir)~T0 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Vc|QW 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。
Mm"0Ip2" 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
>?X(,c 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。。。
F JxH{N6a 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
.ddf'$6h 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
z{>
)'A/ 下面是修改过的unary_op
<e8Ux#x/
3AuLRI template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
L{6Vi&I84[ class unary_op
R/c-sV {
Wzh#dO?7 Left l;
NydoX9 NzID[8` public :
);z/
@Q 9@p+g`o unary_op( const Left & l) : l(l) {}
g7LS 7tT L,Nxe template < typename T >
+^aM(4K\ struct result_1
@F5QgO J&r {
?0+J"FH# W typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
?B4X&xf.D } ;
Fmrl*tr \%;5$ovV template < typename T1, typename T2 >
_vE[TFy struct result_2
~{yQsEU {
"g;}B"rG typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
fJG!TQJ[Y } ;
Ria*+.k@"B ]:]w+N%7 template < typename T1, typename T2 >
<m?/yREK2 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
dy0xz5N- {
O#D
N3yu? return OpClass::execute(lt(t1, t2));
{D 8[pG%z }
V0$:t^^ -+|{#cz template < typename T >
'%A*Z,f typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
V)r6bb{^ {
^5gB?V, return OpClass::execute(lt(t));
|f&=9% }
&uTK@ G+ 7;:Uv= } ;
o>4GtvA* (=i+{
3`| _Nq7_iT0 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
9"k^:}8. 好啦,现在才真正完美了。
=dI2j@}c 现在在picker里面就可以这么添加了:
+D+Rf,D w=75?3c7 F template < typename Right >
2SVJKX_V+ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
z2A1h!Me {
1:iT#~n return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
?`D/#P }
Y]t)k9|vv 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
};;6706a 7
S2QTRvH +~\c1|f IOOAaa @( A 4|a{\|$ 十. bind
HOAgRhzE 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。
y]ZujfW7 先来分析一下一段例子
.EoLJHL
} vwQ6= 7~Md6.FtM int foo( int x, int y) { return x - y;}
%g*AGu` bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
o]*#|4- bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
09u@- 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。
onAC;<w 我们来写个简单的。
Vnq&lz%QqC 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
)o8]MWT\; 对于函数对象类的版本:
rYMHc@a9( +gOv5Eno- template < typename Func >
:CAbGs:56 struct functor_trait
ep2#a#&' {
t<2B3&o1 typedef typename Func::result_type result_type;
eE-@dU? } ;
$]yHk
对于无参数函数的版本:
'hi.$G_R =m?x|Zc_v template < typename Ret >
9nPc>O$ struct functor_trait < Ret ( * )() >
^.@BD4/RPt {
hzjEO2 typedef Ret result_type;
2aUy1*aM } ;
YAf`Fnmw 对于单参数函数的版本:
x7]Yn'^' &*#- %<=1 template < typename Ret, typename V1 >
!
uyC$8V*l struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
AGxG*KuZ {
#2023Zo] typedef Ret result_type;
,2YkQ/> } ;
KDX34Fr1 对于双参数函数的版本:
\{ui{8+G nZ 0rxx[V? template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
U&\8~h struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
<X_I` {
3o=K?eOdg typedef Ret result_type;
pkL&j<{ } ;
Yw\PmRL"p 等等。。。
fc#zhp5bX 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
&u'$q
f 6h!wx template < typename Func >
[nam H a struct func_return
X_eh+>D {
=i/7&gC template < typename T >
uxd5 XS struct result_1
5xawa:K {
(ft8,^=4 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
>wpC45n)9N } ;
f|f9[h' j[fVF3v template < typename T1, typename T2 >
D|}%(N@sl struct result_2
b!R\ u1b {
U
h'1f7% typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Q~A25Jf. } ;
2=TQU33# } ;
Uva
b*9vX (*Jcx:rH .(0'l@#fT 最后一个单参数binder就很容易写出来了
aAr gKM f v/E_A3Ay& template < typename Func, typename aPicker >
;9r `P_r class binder_1
8)D5loS {
Ck|3DiRQ Func fn;
!kl9X-IiI aPicker pk;
SWYIQ7* public :
;:[!I ]E0 2?9SM@nAY template < typename T >
EVW{!\8[ struct result_1
JEK6Ms;)A {
w}<CH3cx typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
u2SnL$A7 } ;
(CRY$+d *.UM[Wo template < typename T1, typename T2 >
\)=X=yn2 struct result_2
yE(> R(^ {
a+TlZE>8 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
pFLR!/J } ;
9~^%v zM n y7G binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
$W46!U3 J2BW>T!tuw template < typename T >
MjAF&bD^ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Ub%al
D {
o!`.LL% return fn(pk(t));
!}D!_z,)u }
GB1[`U% template < typename T1, typename T2 >
uM\(#jZ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
m/)Wn {
pv.0!a/M return fn(pk(t1, t2));
=gCv`SFW }
bY4~\cP. } ;
3d^zLL sD,[,6( ;~Ke5os=s 一目了然不是么?
*<yKT$(+_ 最后实现bind
mX)UoiXue VuDSjh Kf<-PA template < typename Func, typename aPicker >
X&1R6O picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
-'FzH?q: {
c]`}DH,TJ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Ds4n>V,o }
#:{Bd8PS OXy>Tlv 2个以上参数的bind可以同理实现。
36154*q 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
4#$~gTc@ qm-G=EX 十一. phoenix
x[+t Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
#2thg{5 Vx5ioA]{ for_each(v.begin(), v.end(),
_cqBp7 (
8}3dwr;- do_
c7mIwMhl~ [
n&Q{
[E cout << _1 << " , "
*Z! #6(G ]
'k=GSb .while_( -- _1),
A2{u("^[6 cout << var( " \n " )
#>+O=YO )
- Dm/7Sxd` );
Yyq:5V! S3V3<4CB 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:
w /$4
Rv+S 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
p/|]])2 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
ozZW7dveU 那么我们就照着这个思路来实现吧:
$=7[.z& 'u }|~u?m ;iJ*.wVq template < typename Cond, typename Actor >
5CZii=@ class do_while
e"u=4nk {
WQ/H8rOs Cond cd;
{=WTAgP Actor act;
CzKU;~D=B public :
9NTBdo%u template < typename T >
CO e"te struct result_1
C%ibIcm y {
zQJ9V\0 typedef int result_type;
fD3}s#M*G } ;
Zgt:ZO 9(>]6|XS do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
?mxBMtc
[A?Dx-R;( template < typename T >
?\MvAG7Y typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
xc.(-g[ {
V @A+d[ do
\2(Uqf#_ {
`9a %vN act(t);
"oZ-W?IK E }
6-U+<[,x while (cd(t));
\F;V69' return 0 ;
,bh OIuep3 }
fZK&h. } ;
ezRhSN? (H/JB\~r pi)7R:i 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
w%jc' ;| 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
.i[rd4MCK 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
Ek|#P{! 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
6/`$Y!.ub 下面就是产生这个functor的类:
(|DmYn! S'>(4a +cQGX5 K template < typename Actor >
tz&'!n}
class do_while_actor
Z?k4Kb {
C8qA+dri Actor act;
5)fEs.r0U public :
{ndL]c'v do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
|7Fe~TC J;|r00M template < typename Cond >
7`;55Se picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
~kUdHne( } ;
#9aB3C 1&A@Zo5| W99MA5P 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
G8%Q$ 最后,是那个do_
H)&6I33` %a%x`S3 '\qd{mM\r class do_while_invoker
Vb>!;C {
c , a+u public :
0j*-ZvE)30 template < typename Actor >
G}1?lO_d` do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
[t@ {
~^*IP1.3 return do_while_actor < Actor > (act);
>Q&E4j C }
\ .HX7v } do_;
<}S1ZEZcQ B{'x2I#, 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
5y07@x 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
YEF|SEon0 最后来说说怎么处理break和continue
_:ypPRJ 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。
R/8>^6 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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