一. 什么是Lambda
tw-fAMwU 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
,y{0bq9*2 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,
lD-V9 2aFT<T0 ]ZDTn #>"}q3RO class filler
2Gm-\o&Td" {
fqN75['n public :
"I@v&(Am; void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
CJm.K } ;
prwC>LE P3i^S_ CJv>/#$/F 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
xM%`KP.8X _HLC>pH~# /%5_~Jkr, ;m''9z)2 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
E*OG-r A3z/Bz4]:# YWSz84d 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
=?HzNA$yh &;Ed*OJ Oy:QkV9 0~qf-x 二. 战前分析
B~WK)UR 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。
wKGogf[(% 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
6NzBpur 2H #UBB
lE# Xthtw * for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
(=`Z0)= /* --------------------------------------------- */
6k:y$,w vector < int *> vp( 10 );
IKGTsA; transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
tp%|AD" /* --------------------------------------------- */
`bzr_fJ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
ujiZM /* --------------------------------------------- */
L+8=P<] int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
UlnyTz~ /* --------------------------------------------- */
i3D<`\;r for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
R!@|6=]iG /* --------------------------------------------- */
;]{{)dst for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
PEfE'lGj F%9cS
: sfyBw pF|8OB% 看了之后,我们可以思考一些问题:
*wViH 1._1, _2是什么?
jY rym- 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。
ZH_FA 2._1 = 1是在做什么?
<njIXa{ 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。
{d^Q7A:` 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。
-xw98 y!SF/i?Py r@olC7& 三. 动工
T~s&)wD 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
{a]pF.^kf nDyvX1] K?9WY]Ot "!xvpsy template < typename T >
$U ~=.!_du class assignment
zpbcmQB* {
{cmo^~[L$ T value;
ok%EqO public :
,>&?ty9o assignment( const T & v) : value(v) {}
tvTWZ` template < typename T2 >
y*}AX%8`e~ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
O|?Z~ } ;
?E%U|(S)=L 3aEt>x sk~ za 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
?hxK/%) 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
y>@v>S RlU;v2Kch B{;11u mgo'MW\ class holder
2IKxh {
]#vWKNv:; public :
iP2U]d~M template < typename T >
[&1iF1)4 assignment < T > operator = ( const T & t) const
!O~},pp {
GEhdk]<a7 return assignment < T > (t);
M_qP!+Y }
=>HIF#jU } ;
o,g6JTh issT{&T }/_('q@s\ 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:
=ZCH1J5" Y*`:M( static holder _1;
Z~duJsH Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
%|#P&` 2ZU@>W for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
''$`;?t> 而不用手动写一个函数对象。
Qe7"Z <dq,y> $/4Wod*l 'wCS6_K 四. 问题分析
-$AjD?; 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。
0\V\qAk 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。
uOyLC<I/ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
)o05Vda 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
(xucZ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
p#ZMABlE,P K.:6YXVs< 五. 问题1:一致性
;[?J5X, 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?|
|hu"5* 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
[P.@1mV
g|tNa/ struct holder
29R_n)ne {
+#|'|}j //
F6RyOUma template < typename T >
M/n[& T & operator ()( const T & r) const
~z\pI|DQ {
B=Xnv*e return (T & )r;
wlm3~B\64 }
/IGrp.} } ;
A>qd2 1gF*Mf_7 这样的话assignment也必须相应改动:
M3hy5j(b 3c1o,2 template < typename Left, typename Right >
2z.k)Qx!Z class assignment
^AovkK(p {
0lLr[ Left l;
Wwn5LlJ^ Right r;
0z#l0-NdQ public :
k$9Gn9L% assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
2N6Pa(6 template < typename T2 >
[{6&.v T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
vG'vgUo } ;
&M!4]pow )OARO 同时,holder的operator=也需要改动:
-=-x>(pRW7 Jm{As*W> template < typename T >
I T*fjUY& assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
N&R
'$w {
U92B+up- return assignment < holder, T > ( * this , t);
f9h:"Dnzin }
OlD7-c2L] Ktg&G<%J0 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。
1G e)p4 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
sRkz
WMl o'x_g^ Y return l(rhs) = r;
n r'YWW 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。
|YG)NO 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
rXHHD#\oF X+(aQ
>y template < typename Tp >
S&4w`hdD>~ class constant_t
GQYtH#
{
>#${.+y const Tp t;
9*GL@_c public :
sg! =Q+ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
&(z8GYBr template < typename T >
x9XGCr const Tp & operator ()( const T & r) const
uAPLT~ {
1A,4Aw< return t;
hEdo,gF* }
puf;"c6e' } ;
)_x8?:lv 30gZ_8C>} 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
ql%]$`IV6 下面就可以修改holder的operator=了
h=p-0 Mx . ^)eessZ template < typename T >
N7j]yvE assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
7|{%CckN
{
ByB0>G''. return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
mCEKEX }
T }8r;<P6 p ] $ 同时也要修改assignment的operator()
W#JVU GYD >$k4@eg! template < typename T2 >
6`$,-(J= T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
LyCV_6;D 现在代码看起来就很一致了。
{ra Esb-X [nhLhl4S 六. 问题2:链式操作
O*+w_fox 现在让我们来看看如何处理链式操作。
?(`nBlWQ5 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。
I?:+~q}lZr 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。
%(O^as 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。
K4VPmkG 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Is,*qrl : RY'\mt"W2 template < typename T >
^q4:zZZ struct result_1
j*3sjOoC {
5. +$v4 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
%_i0go,^ } ;
hQW#a]]V: $[^ KCNB 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:
=t>`<T|( ZRVF{D??"% template < typename T >
-*]9Ma<wa struct ref
[{.\UkV@ {
!O%f)v? typedef T & reference;
Wpg?%+Y } ;
lw/
m0}it template < typename T >
T_;G))q' struct ref < T &>
w4&v( m {
|'l* $ typedef T & reference;
"b+3 &i| } ;
!gA^$(=:" !Z9ikn4A 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
V.OoZGE>] [wpt[zG template < typename T >
|SJ%
_#=i typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
d+$[EDix {
%y^Kw return l(t) = r(t);
0"D?.E"$r }
h19.b:JT 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
v:;C|uE| 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
w|U@jr*H] B'#gs'fl 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
y O9pEO|W _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
eB1eUK> _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
!z&seG]@ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
*IfIRR>3l( 最后的布局是:
oCru 5F Add
EPUJa~4 / \
?[|4QzR Divide 5
Y&!McM!Jw / \
~'YSVx& ) _1 3
u/{_0-+P 似乎一切都解决了?不。
;U:o'9^9T 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
qcoZ2VJ hh 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
/URj$| 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:
j?` D\LZhf '1T v1 template < typename Right >
|Z)/ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
UqQZ
A0e Right & rt) const
(h(ZL9! {
q|Tk+JH{5 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
TbUkqABm }
S>zKD 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
jC }u>AB 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。
ieg PEb 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。
U},W/g- 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。
%li{VDb 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。
o~z.7q 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?
dL Py%q 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:
R=f5:8D<- 9bYHb'70 template < class Action >
Boz_*l| class picker : public Action
O9 r44ww {
?Pf
,5=*B public :
|HIA[.q picker( const Action & act) : Action(act) {}
kys-~&@+ // all the operator overloaded
\>CBam8d } ;
L?5t<`#lw ^{,},
i 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。
GTX&:5H\t 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:
(IWd?,H,n e@MCumc~+ template < typename Right >
X!'Xx8 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
(Y?yGq/ {
M)It(K8R return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
2FtEt+A+' }
+\@\,{Ujy :=KGQ3V~eK Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
ry=[:\Z~ 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。
}T(q "Vf~ T%b^|="@ template < typename T > struct picker_maker
]7ZC>.t
{
6v#sq typedef picker < constant_t < T > > result;
s`#j8>`M
} ;
uX!y,a/" template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
+mel0ZStS {
2+rao2
typedef picker < T > result;
G5@@m- } ;
' <jp.sZQ
j7%%/%$o[ 下面总的结构就有了:
IBHG1<3 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
Tl{r D(D picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
)4O`%9=M& picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
MjosA R 至此链式操作完美实现。
:)S4MoG -&^( T {nWtNyJpS 七. 问题3
D%}o26K.C 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
&l)v' O[J+dWyp template < typename T1, typename T2 >
Kct +QO( ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
d:ajD {
uy28=BE return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
o=5uM }
w6Ny>(T/ 0L-g'^nn 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
k3eN;3#& zm.sX~j template < typename T1, typename T2 >
U*l>8 struct result_2
Xm+3`$< {
`
R-np_ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Rla*hc~ } ;
`t"Kq+ &cejy>K 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?
?n~j2-[< 这个差事就留给了holder自己。
6@361f[ ~H."{ 5q*~h4=r7 template < int Order >
N>iCb:_
T; class holder;
|#,W3Ik(l template <>
)W#g@V)> class holder < 1 >
p5w g+K {
4&WzGnK public :
_Xe< JJvq template < typename T >
^W*)3;5 struct result_1
5.;$9~d {
]zAg6*-/B typedef T & result;
p#NZ\qJ } ;
ZSf+5{2m template < typename T1, typename T2 >
rI$10R$+H struct result_2
/v<8x?= {
2,`mNjHh typedef T1 & result;
;hp; Rd } ;
'KrkCA template < typename T >
cMKh+r typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
}z:=b8} {
1EzA@3:{ return (T & )r;
M#,+p8 }
{[iQRYD0| template < typename T1, typename T2 >
@K>Pw arl typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
|bUmkw {
z<XS"4l?W return (T1 & )r1;
g#NUo/ }
uQ)]g } ;
=l{KYv bsDUFXH] template <>
J?DyTs3Z class holder < 2 >
)8PL7P84 {
S}yb~uc, public :
g*9>z) template < typename T >
l^Z~^.{y struct result_1
$RO=r90o {
gDIB'Y typedef T & result;
fR{7780WZ } ;
>eI(M $ template < typename T1, typename T2 >
epe}^Pl struct result_2
Q4 S8NqE {
+[qy HTcG typedef T2 & result;
#{PNdINoU } ;
cFo-NI2 template < typename T >
1EB`6_>y typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
s^<
oU {
bBL"F!. return (T & )r;
}3e+D }
\6L=^q= template < typename T1, typename T2 >
P40eK0e6 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
n`1i k'x? {
w=5qth7 return (T2 & )r2;
g Q^]/X }
=@ RVLml } ;
6UTdy1Qq> s4*,ocyBP ^\;5O(9 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> >。
X[}%iEWzT 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
ponvi42u 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
C5?M/xj Nq3P?I(< return l(i, j) = r(i, j);
6= D;K.! 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
3._fbAN%e U^I'X7`r return ( int & )i;
fx5vaM! return ( int & )j;
pj`-T"Q 最后执行i = j;
pDT6>2t 可见,参数被正确的选择了。
|\ L2q/u eA_4,"{ 4v7RX 4B
6Aw? mB`r6'#= 八. 中期总结
,GlK_-6> 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:
8B5%IgA 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
oB@C-(M 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
{,ljIhc, 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
*bK@ A2` ,#6\:i /zM7G?y <R$|J| >F
v8 - AseY.0 九. 简化
mBF?+/l 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
&3efJ?8 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
7Fx8&Z 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
#,Y} 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
r` @Dgo} +-*/&|^等
hb{(r@[WHv 2. 返回引用。
bB["Qd}Q =,各种复合赋值等
|9h[Q[m 3. 返回固定类型。
~Q0}>m,S 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Yv)/DsSyL 4. 原样返回。
Et(prmH operator,
DDEn63{ 5. 返回解引用的类型。
[iD!!{6+ operator*(单目)
jn'8F$GU 6. 返回地址。
z&8#1' operator&(单目)
?.H*!u+9> 7. 下表访问返回类型。
j(rFORT operator[]
53c6dl 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
gQ[4{+DSf operator<<和operator>>
%WR - U|4`{PP 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]qfLC 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
FpEdwzBb< ur|2FS7 template < typename Left >
hI
yfF struct value_return
%k~=iDk@ {
iDA`pemmi& template < typename T >
\[BnAgsF struct result_1
E4Sp^, {
AMr 9rB d typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
MD,-<X)Qy } ;
`^/Q"zH =J,:j[D( template < typename T1, typename T2 >
{!w]t?h struct result_2
l6~eb=u;9g {
p5*Y&aKj typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
8{RiaF8 } ;
b#F3,T__`Y } ;
>HDK<1 > _Cxs"to anbr3L[! 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
ZO,]h9?4 _Cs.%R!r 下面我们来剥离functor中的operator()
+hfl.OBy 首先operator里面的代码全是下面的形式:
;O CYx[| :2?du return l(t) op r(t)
`?)i/jko" return l(t1, t2) op r(t1, t2)
1DX=\BWp return op l(t)
TS;MGi0`} return op l(t1, t2)
<MYD`,$yu return l(t) op
h(9K7 return l(t1, t2) op
?^hC|IR$ return l(t)[r(t)]
;tHF$1!J return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
tP\Utl-0 5o,82Kti 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
r`=d4dK- 单目: return f(l(t), r(t));
mVxS[Gq return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
)9*WmF c+# 双目: return f(l(t));
*]LM2J return f(l(t1, t2));
NH{0KZ
R 下面就是f的实现,以operator/为例
uJ[dO} \Tc$P# struct meta_divide
?h{ & {
;RR)C@n1 template < typename T1, typename T2 >
8WAg{lVs static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
M*x_1h5n {
'F@'4[uda return t1 / t2;
Mqq7;w@(J }
OlP#|x* } ;
}}
IvZG& Nz m
7E] 这个工作可以让宏来做:
mGIS[_dcs G B15 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
X0m\
template < typename T1, typename T2 > \
EfOJ%Xr[,l static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
1&dWt_\ 以后可以直接用
rIXAn4,dTv DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
@=$;^}JS| 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
VL\6U05Z (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。。。)
|2mEowAd BM3nZ<%3 !Ed';yfz\( 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
k]v a hgm`6TQ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
C&Rv)j class unary_op : public Rettype
N(D_*% 96 {
G,J$lTX Left l;
@Fo0uy\G public :
o/Z?/alt4 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
O%)w!0 6JJ%`Uojh template < typename T >
FsD}Nk=m~ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
P?>p+dM {
=ahD'*R^A return FuncType::execute(l(t));
*b> ~L }
X@TQD U:_&aY_ template < typename T1, typename T2 >
:Bl $c,J typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
xC|7"N^/ {
*r%=p/oQ}B return FuncType::execute(l(t1, t2));
SA'
zy45 }
hse$M\5 } ;
!?]NMf_ E}~GX G */6PkNq 同样还可以申明一个binary_op
vrH/Z.WD :Vv=p*~ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
7dAa~!/( class binary_op : public Rettype
&QvWT+]c'0 {
(}'0K? Left l;
xK
/NzVt Right r;
fk=_ Y public :
[N{Rd[{QTL binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
z55P~p H1+G:TM template < typename T >
sq*sb dE typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
kFeuKSa^d {
hMdsR,Iq return FuncType::execute(l(t), r(t));
OD{Rh(Id }
3rs=EMz:w >*EcX 3 template < typename T1, typename T2 >
-v`;^X typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Bisht%]^ {
k{uc%6s return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
V0"UFy?i }
JWC{ "6 } ;
!YCYmxw# L[D}pL= !x[+rf 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
D/rKqPp|! 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
{um~] DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
hmQD-E{Ab 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。
_ u/N#*D 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
*ZAue. 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。。。
{R\ "x| 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
aabnlOVw 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)
bq]af.o* 下面是修改过的unary_op
R:-^,/1 0Bb amU template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
N_h)L` class unary_op
2UA h^i-^ {
flnoK%wi Left l;
V9][a |K7JU^"OQ public :
<Xv]Ih?@f` hK?uGt
d? unary_op( const Left & l) : l(l) {}
`G,\=c~{A y~jTI[kS template < typename T >
L=?Yc*vg struct result_1
cW%F%:b {
0OP6VZ\ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
t\S}eoc } ;
QXniWJJ [.;VCk)0x template < typename T1, typename T2 >
~}(}:#>T struct result_2
M{Wla7 {
nTyKZ(#u typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Ub%5# <k|- } ;
yS %J$o& wYPJji
D template < typename T1, typename T2 >
O$<kWSC typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
BNnGtVAbZ {
@ITJ}e4 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
vA*!82 }
fU8 &fo%ER hVd%
jU: template < typename T >
{b}Ri&oEOH typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^F/N-!}q {
+<(N]w* return OpClass::execute(lt(t));
D`V03}\- }
k& 2U& -$>R;L } ;
+m^ gj:yL QQj)"XJ29 ?v\A&d 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
IR(qjm\V 好啦,现在才真正完美了。
Lp.,:z7 现在在picker里面就可以这么添加了:
$<OX\f% ] K3^0S/ template < typename Right >
TW"
TgOfd picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
n>"0y^v {
5(]=?$$*t return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
M| :wC }
_Y?p =; 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。
nn5tOV}QE eF823cH2x_ *0^!%Y'/4 T8bk \\Od /PafIq 十. bind
ZBUEg7c 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。
~xerZQgc 先来分析一下一段例子
[Abq("9p\ zW+X5yK m0DD|7}+ int foo( int x, int y) { return x - y;}
KmG*`Es bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
W1dpKv bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
ycz6-kEp 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。
)"`(+Ku&c 我们来写个简单的。
ph
qx<N@ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
wuRQ
H]N 对于函数对象类的版本:
P-o/ax U-&dn%Sq template < typename Func >
|3<tDq@+ struct functor_trait
W<_9*{|E; {
W$>srdG0$ typedef typename Func::result_type result_type;
5|z>_f.^pS } ;
&@p _g8r# 对于无参数函数的版本:
[H<![Z1*r (NR8B9qLN template < typename Ret >
">_<L.,I struct functor_trait < Ret ( * )() >
ND $m|V-C {
I|8'#QX typedef Ret result_type;
2.)xWCG } ;
c5C 2xE}T 对于单参数函数的版本:
n;+CV~ R9@Dd template < typename Ret, typename V1 >
E%8Op{zv_ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
v'na{" {
<#/r.}.x typedef Ret result_type;
(&t741DN| } ;
#;~`+[y?\ 对于双参数函数的版本:
?-C=_eZJ g?&_5)& template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
RdaAS{>Sk struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Jmg<mjq/G {
Gmi ^2?Z( typedef Ret result_type;
<cS"oBh&u0 } ;
cetHpU, 等等。。。
UVa:~c$U4 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
H2[VZ&Pg 7~& template < typename Func >
Qf|x]x*5 struct func_return
!8YZ;l {
k@:M#?(F template < typename T >
Bu_/yKW struct result_1
y.vYT{^ {
+U9m typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
b* (~8JxZ } ;
nYy%=B|> f4[fXP;A template < typename T1, typename T2 >
bvn%E
H struct result_2
X?'Sh XI {
"}ibH{$lM typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
B}S!l>.z } ;
K!~j}z* } ;
', +YWlW st4z+$L 3mef;!q 最后一个单参数binder就很容易写出来了
8[v9|r y950Q%B] template < typename Func, typename aPicker >
GO&~)Vh&7 class binder_1
.kwz$b+h {
fL$U%I3 Func fn;
E3hql3= aPicker pk;
p}}pq~EH/ public :
x;N@_FZ7KY
-%f$$7 template < typename T >
2-G6I92d struct result_1
?OjZb'+=K {
skaPC#u typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
fG dT2}gd } ;
mv1g2f+ JJC YM template < typename T1, typename T2 >
xD.Uh}:J struct result_2
+|0f7RB+R {
IkWV|E typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
S2+X/YeB } ;
ke\gzP/ "R< c binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
4C:-1gu7 LK>AC9ak< template < typename T >
?58,Ja typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
p9X{E%A<: {
W0-KFo.' return fn(pk(t));
1 sJtkge: }
wmV7g7t6 template < typename T1, typename T2 >
O~P1d&:L typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
xxy
(#j$ {
S"=y>.# return fn(pk(t1, t2));
L/Tsq= }
3bsuE^,.@ } ;
u B~C8} jK(]eiR$S FH3^@@Y% 一目了然不是么?
t GS>f>i 最后实现bind
'v^Zterr Nh^
lC 4
*n4P template < typename Func, typename aPicker >
I@/s&$H`l picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Sgp1p} {
wjzR 8g0bQ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Qr.SPNUFK }
Uf,fd l@W1bS 2个以上参数的bind可以同理实现。
*DDqa?gQb 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。
b}APD))*H! HpKF7oJ'N 十一. phoenix
T|~5dZL Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Et 0gPX- 1)z'-dQ-5$ for_each(v.begin(), v.end(),
$H<_P'h-B (
Y=XDN: do_
sp\6-*F [
ygz2bHpD~ cout << _1 << " , "
Zux L2W ]
;]LQ}^MP( .while_( -- _1),
$bE"3/uf cout << var( " \n " )
EXSH{P O+ )
Ku[q#_7 );
LphCx6f,X $<-a>~^Tp 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
OLG)D#m(4/ 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
rmjuNy=( operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
=oSD)z1c?x 那么我们就照着这个思路来实现吧:
+L 09^I Ftyxz&-4$p zZ[kU1Fyv template < typename Cond, typename Actor >
`{#""I^_ class do_while
AF:_&gF {
L'wR$ Cond cd;
=c6d$ Actor act;
^tTM
7 public :
}9ulHiR template < typename T >
) 8xbc&M struct result_1
c]*yo {
R~=c1bpdq typedef int result_type;
z(A60b} } ;
fHaF9o+/b {L$$"r, do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
dw6ysOR@ zTue(Kr template < typename T >
nk!uO^ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6PsT])*>DE {
xhALJfv do
5YrzOqg= {
\(??Ytc<B act(t);
*L<EGFP }
f#c}}>V8 while (cd(t));
6GuTd return 0 ;
MgiW9@_( }
^C
K!=oO } ;
|21VOPBS $}4ao2 D?BegF 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
r;@0F 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
=bp'5h8_ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
/%g@ ; 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
~vYFQKrb 下面就是产生这个functor的类:
"C}<umJ' 92j[b_P (%6fZ template < typename Actor >
Lq3<&$ class do_while_actor
y_:{p5u {
tO&n$$ Actor act;
I!!cA?W public :
J[}j8x?r do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
h8WM4
PK 2a-]TVL3 template < typename Cond >
*lDVV,T'}w picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
=Fe4-B?I } ;
1TEKq#t;y }se3y |7K>` 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
wKJ|;o4;L 最后,是那个do_
_ow7E\70 fbM>jK ShQ! '[J class do_while_invoker
+6: {
oHfr
glGX public :
#)L}{mHLM- template < typename Actor >
(0@b4}Z do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
I>8_gp\1 {
D<70rBf2 return do_while_actor < Actor > (act);
n"?*"Ya }
[kkhVi5;A } do_;
]fDb|s48 E#d~.#uH 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Ca5LLG 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
V}`ri~ 最后来说说怎么处理break和continue
]?V:+>t= 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。
07=I&Pum 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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