一. 什么是Lambda
?t%5 / 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
&WRoNc 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,
~ZDdzp> tllg$CQ5 qzmZ/z96 #tfJ?w` class filler
{U<htl4 {
4Sl^cKb$7 public :
eo,]b1C2n void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
3&*%>) } ;
Rd!.8K[ EnUo B< .ev]tu2N 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:
wGxLs>|
4 Ip0Zf? _Ey8P0-I W UV Q_<i+ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
M<L<mP} i@;a%$5 (#,.;Y 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
v|'N|k l i'u;"ot=
7xcYM j>:T)zhyY 二. 战前分析
@]7\.>) 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
GkO6r'MVE 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
L7b{H2 2 BA5= D>T- y7Ub~qU for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Xg)yz~Ug /* --------------------------------------------- */
}B.C#Y$@ vector < int *> vp( 10 );
j)0R*_-B[ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
2U+&F'&Q /* --------------------------------------------- */
0jS/U|0 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
3_>1j /* --------------------------------------------- */
7/yd@#$X int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
lu}[XN /* --------------------------------------------- */
LH8?0N[ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
i0!F /* --------------------------------------------- */
uXC?fMWp. for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
O*PHo_&G )
jvkwC RAxz+1JT &sWyh[`P 看了之后,我们可以思考一些问题:
kr/h^e 1._1, _2是什么?
loB/w{r*x 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
WI9.?(5q 2._1 = 1是在做什么?
7l p VK] 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
X>4`{x ` Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
9..k/cH Rju8%FRO Z8@]e}n 三. 动工
u0e#iX 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
|{nI.> LKZI@i) }X?*o`sW aVb]H0 template < typename T >
*l^'v9
class assignment
d7P @_jO6 {
pSP_cYa#(# T value;
KWUz]>Z public :
)X/Faje assignment( const T & v) : value(v) {}
*X #e template < typename T2 >
^m=%Ctu# T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
P(;c` } ;
,W-0qN&%/ X3nhqQTZ g2]-Q. 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
O /&%`&2 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
a< EC]-nw QhUraZ 75HL f0s
&9H class holder
a\w|tf {
\2,18E public :
-(.7/G'Vk> template < typename T >
57>ne)51 assignment < T > operator = ( const T & t) const
_ XZ=4s {
8hfh,v5( return assignment < T > (t);
gT
OMD }
Uz|]}t5V } ;
\7/_+)0}' G= cxc_9 {1%ZyY 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
Y
zS*p~| E2|iAT+=. static holder _1;
M<unQ1+wh Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
;%<4U^2 s>\g03= for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
@45 H8|:k 而不用手动写一个函数对象。
[u80-x< (do=o&9pm Ak Tw?v' D3xaR 四. 问题分析
D8Rmxq! 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
@U{M"1zZe 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
836m5/kH[ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
_vH!0@QFU 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
hH}/v0_ jb 下面我们可以对这几个问题进行分析。
e9_+$Oo 6sl<Z=E# 五. 问题1:一致性
VWy:U#;+8 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?|
XB-|gPk 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
j*4S] ! `uA&w}(G struct holder
Nh9!lB m*] {
=bWq 3aP)P //
}!V<"d,! template < typename T >
!d.>r
7w T & operator ()( const T & r) const
)`mF.87b&h {
dY<#a,eS return (T & )r;
; ZV^e }
L0b]^_tI } ;
QV$dKjMS Vor9
?F&w 这样的话assignment也必须相应改动:
IGT_
5te 7RE6y(V1 template < typename Left, typename Right >
B:4qW[U# class assignment
~^~RltY {
FM"BTA:C Left l;
~#_$?_/( Right r;
lMez!qx,= public :
N>%KV8>{L assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
y=xe<#L template < typename T2 >
g/Jj]X#r T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
cGta4; } ;
IQ=|Kj9h K)UOx#xe1 同时,holder的operator=也需要改动:
"!6~*!]c Y0O<]2yVx template < typename T >
xKST-:c + assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
P=[x!}.I {
14 'x-w^~k return assignment < holder, T > ( * this , t);
up3<=u{>
}
1r&
?J.z25 C$G88hesn 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。
Q
EGanpz 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
YCBML!L rqe_zyc& return l(rhs) = r;
6XL9
qb~X 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。
/{MH' 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
efkie} p]|ME template < typename Tp >
":#x\; class constant_t
w^E]N {
x ETVtq const Tp t;
q\y# public :
0*IY%=i constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
| ,l=v`/ template < typename T >
sFM>gG const Tp & operator ()( const T & r) const
n[:AV {
\BcJDdL return t;
9hLmrYNM1 }
RyQ\5^z } ;
X:-bAu}D PSqtZN 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
~uZLe\>K 下面就可以修改holder的operator=了
VfC[U)w*vm .y_bV= template < typename T >
\3(|c#c assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
UH,4b`b {
+fCyR return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
k&_u\D"^"% }
!QW 0 GlgORy=> 同时也要修改assignment的operator()
+JAfHQm- VBsFT2XiL template < typename T2 >
iLd"tn' T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
6dR-HhF 现在代码看起来就很一致了。
KYmWfM3^ ?]:EmP 六. 问题2:链式操作
g yH7((#i 现在让我们来看看如何处理链式操作。
sEJ;t0.LX 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。
-anFt+f- 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。
dYew7 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。
;0Ct\ [eh 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
OG?j6qhpl tqwk?[y}+l template < typename T >
IJBJebqL struct result_1
p<0kmA<B/ {
)>X|o$2 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
. I&)MZ>n } ;
&~JfDe9IS W/ZahPPq 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:
-2jBs-z v!{'23`87 template < typename T >
vD)A) struct ref
D.&eM4MZ {
$7gB&T.x typedef T & reference;
zEPx } ;
EO9kE.g template < typename T >
"J[i=~( struct ref < T &>
Xm^h5jAr {
7ru9dg1? typedef T & reference;
vrm{Ql& } ;
%L \{kUam K'{W9~9Lq 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
1nlE3Y?AV 1l|A[G template < typename T >
$YGIN7_Gg typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
$kD`$L@U {
mb~=Xyk& return l(t) = r(t);
6PQJgki }
DtJTnvG~B 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。
%M;_(jda 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
TA@tRGP> (9YYv+GGd* 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
+zVcOS*- _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
rz[uuY7 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
gGI#QPT`X +5 调用divide的对象返回一个add对象。
.y;\puNq 最后的布局是:
@cS1w'= Add
JW% /^' / \
|?fW!y Divide 5
%];h|[ax] / \
(Xr_ np @ _1 3
9#EHXgz 似乎一切都解决了?不。
6L:trLuQ 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。
rKy-u 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。
,.6J6{ 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:
P+;CE|J`X *b6I%MZn template < typename Right >
z*dQIC assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Mg a@JA" Right & rt) const
Ha=_u+@ {
)O2Nlk~l& return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
nI` f_sp }
c4ZuW_&: 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
k"q!|+&Fs 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。
HvqF@/xh 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。
mX<Fuu}E*Z 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。
\ifK~? 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。
&*G5J7%w 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?
c|\ZRBdI 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:
Sc4obcw% cQ3W;F8|n template < class Action >
L(WL,xnBy class picker : public Action
S'
(cqO}=F {
@pF
fpHq?> public :
lC'{QUC picker( const Action & act) : Action(act) {}
yqC Q24 // all the operator overloaded
kCaO\#ta } ;
AfbB~Ll Bq T~i%j@Q.6 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。
KA 5~">l 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:
~ON1Zw[+ "3{#d9Gs template < typename Right >
H&w:`JYDL3 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
+Dx1/I
{
Vs#"SpH{' return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
_ztZ>' }
eu#,WwlG .]W;2G Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
{]wIM^$6+ 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
Ds%9cp*6 w)+wj[6
E template < typename T > struct picker_maker
)E'Fke {
9R9__w; typedef picker < constant_t < T > > result;
z$JX'(<Z7 } ;
"$XYIuT template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
,Bisu:v6FW {
!M typedef picker < T > result;
QBy{|sQ` } ;
4p.^'2m !ZFr7Xz 下面总的结构就有了:
x^A7'ad0 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
O^5UB~ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
>T<6fpXuk2 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
o^3FL||P#r 至此链式操作完美实现。
6X/wdk Zp?4uQ)[W otO
j^xU 七. 问题3
w/ TKRCO3 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
U^MuZ cv}aS_`f template < typename T1, typename T2 >
(a[.vw^g ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6?N4l ]l {
Kx~$Bor_! return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
(8.{+8o }
>c<pDNt? z
v>Oh# 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:
e@E17l- _a](V6 template < typename T1, typename T2 >
)l&D]3$6K struct result_2
zh\$t]d<I {
F/>*Ifs typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
]4`t\YaT } ;
hq=,Z1J yub{8 f;v 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?
K UKACUL 这个差事就留给了holder自己。
hoenQ6N^: `H>b5 8V9[a*9 template < int Order >
4WC9US-k class holder;
9Hd;353Q template <>
{T=52h=e class holder < 1 >
8TE>IPjm {
]dSK
wxk public :
kZLMtj- template < typename T >
WF2NG;f= struct result_1
qi(*ty {
qj!eLA-aD typedef T & result;
r3qf[?3`6 } ;
EF#QH
_X template < typename T1, typename T2 >
:]PM_V| struct result_2
KVkMU?6 {
"7,FXTaer typedef T1 & result;
(u hd "
} ;
Tde0 ~j} template < typename T >
s
=Umj'1k typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
oFDz;6 {
Y
ya`&V return (T & )r;
h1[WhBL-O }
-)jax template < typename T1, typename T2 >
ibpzeuUl typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
3GH(wSv9\ {
rY0u|8.5Q return (T1 & )r1;
;apzAF }
HN6}R|IH } ;
6/Fzco#N n6MM5h/#r template <>
F'JY? class holder < 2 >
vUA0FoOp {
cXnKCzSxZq public :
j(rL template < typename T >
h3*
x[W struct result_1
_[K"gu {
=1p8i typedef T & result;
A"v{~ } ;
?GA&f2]a template < typename T1, typename T2 >
g(C|!}ex/ struct result_2
@n&<B`/ {
O#a6+W"U typedef T2 & result;
23!;}zHp } ;
V 9wI\0 template < typename T >
kc `V4b% typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
->^~KVh& {
laKuOx} return (T & )r;
ao" %WX }
b5G}3)'w template < typename T1, typename T2 >
`d]IX^; typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
'XrRhF
( {
oR1^/e return (T2 & )r2;
l_tw<`Ep }
nlYR-. } ;
Yap?^&GV cF)/^5Z >LC<O. 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> >。
*OJ/V O 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
!" #9<~Q,p 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
'_\;jFAM "@A![iP return l(i, j) = r(i, j);
57a2^ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
&3F}6W6A IQ<MyB( return ( int & )i;
NcOPL\ return ( int & )j;
i,A#&YDl 最后执行i = j;
U[L9*=P; 可见,参数被正确的选择了。
Wz4&7KYY Pi,QHb`> Pg9hW 'i;|c FGO[
|]7IN 八. 中期总结
-K,-h[o 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#g_d 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
\!IMaB] 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
2sNK 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
:@W.K5 NNhL*C[_7 Xs&TJ8a uw\2qU3gk Uz cx6sw 2%*MW"Q 九. 简化
] Z8Vj7~ 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。
b2 _Yu^ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Sxdsv9w 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:
p4IZ
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
t}IkK=f +-*/&|^等
T=hh oGn 2. 返回引用。
v_e9}yI =,各种复合赋值等
J"=1/,AS 3. 返回固定类型。
J q{7R 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Wg{k$T_> 4. 原样返回。
lis/`B\x operator,
*
tCS 5. 返回解引用的类型。
h)~=Dm operator*(单目)
Qk!;M| 6. 返回地址。
+`7KSwa operator&(单目)
xq6cKtSv 7. 下表访问返回类型。
,+`61J3W operator[]
(-]r~Ol^ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
q-nSLE+_; operator<<和operator>>
x^Yl*iq %Qg+R26U 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。
hcVJBK 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
eh1Q7~ o6f_l^+H template < typename Left >
n JPyM/p struct value_return
vR0];{ {
cvwhSdZu8 template < typename T >
dKl^jsd struct result_1
hTP:[w) {
6wco&7 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
988]}{w } ;
| mu+9 1ygpp0IGJ template < typename T1, typename T2 >
1c JF/"v struct result_2
iU6Gp-<M, {
r=yK,d/1 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
AiD[SR } ;
Fnk_\d6Ma } ;
E\gim<] Z3[S]jC Y#!h9F 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
4f(Kt,0 6}FO[ 下面我们来剥离functor中的operator()
%OgS^_tu 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Sq:0w $}")1|U,X return l(t) op r(t)
As+t##gN return l(t1, t2) op r(t1, t2)
-v6M< return op l(t)
x `V;Y]7' return op l(t1, t2)
p ?wI9GY return l(t) op
'`1CBU$ return l(t1, t2) op
(98Nzgxgx} return l(t)[r(t)]
:eo return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
CK,
6ytB e#/E~r& 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:
zhY+x<- 单目: return f(l(t), r(t));
hzk6rYg1 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
nQ|r"|g 双目: return f(l(t));
r\nx= return f(l(t1, t2));
ie-vqLc 下面就是f的实现,以operator/为例
zE;bBwy& 1s1=rZ! struct meta_divide
5U_H>oD {
<0S=,! template < typename T1, typename T2 >
S*AERm static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
|yo\R{&6 {
V.wqZ {G return t1 / t2;
64:fs?H }
$%VuSrZ& } ;
Qp`gswvE HHqwq.zIy 这个工作可以让宏来做:
Gycm,Cy dg4vc][ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Vf(6!iRP@ template < typename T1, typename T2 > \
Wu)>U static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
tH'2gl 以后可以直接用
YJ(*wByM DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
lsN~*q?~] 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
02BuX]_0g (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
'l,V*5L u^029sH6j %'0TXr$ 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
1>L(ul(qGF 4Vq%N template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
\@&_>us class unary_op : public Rettype
:x_'i_w {
TIvRhbu Left l;
'mV9 {lj7E public :
gk`zA unary_op( const Left & l) : l(l) {}
+**!@uY .5 template < typename T >
h<~7"ONhV typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
soCi[j$lH {
0Ia($.1mY return FuncType::execute(l(t));
iX3HtIBj' }
N>>uCkC ?)e37 template < typename T1, typename T2 >
^_lzZOhG typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|F#1C9]P {
:T9<der, return FuncType::execute(l(t1, t2));
%u;~kP|S% }
z2Z^~,i } ;
7=(Hy\Q5xH <id}<H 1{P'7IEj 同样还可以申明一个binary_op
tnLAJ+-M ,!U=|c"k) template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
&IlU|4`R% class binary_op : public Rettype
`Qeg {
VE8;sGaJ Left l;
0@AAulRl Right r;
d:yqj: public :
~Ch+5A; binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
]5%/3P,/ `mN4_\] template < typename T >
\rPbK+G. typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6d+p7x {
Afk$?wkL return FuncType::execute(l(t), r(t));
yV^s,P1 }
t'ZWc\ <I"S#M7-s template < typename T1, typename T2 >
a@R]X5[O typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
xZV1k~C {
u_rdmyq$x/ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
|2KAo!PI }
2YDM9`5xs\ } ;
~RWktv MMj9{ou ,*7d 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
-ig6w.%lk 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
$HJwb-I DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
R"K#7{p9 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。
GaSPJt 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
wg w(YU 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_g">B. 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
`:axzCrCfR 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)
\m1~jMz*>k 下面是修改过的unary_op
u,6~qQczE }3?n~s\)6f template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
+a*tO@HG class unary_op
\G-KplKS {
&~W:xg(jN Left l;
zk( U8C+ YQY%M>F@d% public :
3$X'Y]5a HbW0wuI unary_op( const Left & l) : l(l) {}
QcpXn4/* l<);s template < typename T >
H<3I 5Kgt struct result_1
9V5-%Iv {
ooQQ-?"m typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
NC38fiH_N } ;
<n#DT *BR ^U$,e template < typename T1, typename T2 >
]KmO$4 struct result_2
"&3h2(#% {
~
yX2\i" typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
GI&h`X5,e } ;
KVJ_E!i f&
CBU template < typename T1, typename T2 >
8w.YYo8` typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
pxa( {
[Vma^B$7Vj return OpClass::execute(lt(t1, t2));
,{mCf^ }
?Ec7" hK f`Fi#EKT template < typename T >
MNV%
=G typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Gh}*q|Lz {
ukUGvK return OpClass::execute(lt(t));
v\{!THCSh }
,S!azN= }+sT4'Ah> } ;
Er{>p|n= yNTK . ej"+:."\e 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
L+q/){Dd( 好啦,现在才真正完美了。
>:b Q 现在在picker里面就可以这么添加了:
@/31IOIV]` =y-@AU8 template < typename Right >
*Em,*! picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Cid
;z {
GmP@;[H" return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
8Q'0h
m? }
-jiG7OL 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
OtNd,U.dE 1 9CK+;b H/37)&$E( J_4!2v!6e FIsyiSY<j 十. bind
kbe-1 <72 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。
.*)2SNH 先来分析一下一段例子
a8UwhjFO 7K98#;a)5 zld#qG6 int foo( int x, int y) { return x - y;}
c.e2 M/ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
i ,/0/?)*_ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
NN?`"Fww 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。
gp\<p-} 我们来写个简单的。
uu>Pkfo 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
@8I4[TE 对于函数对象类的版本:
;N?]eM}yf
p|p l template < typename Func >
^\S~?0^m struct functor_trait
Ug<#en {
qO|R^De typedef typename Func::result_type result_type;
Bn &Ws } ;
q1KZ5G)6GJ 对于无参数函数的版本:
\}|o1Xh2 Sxh]R+Xb template < typename Ret >
:Nz2z[W$ struct functor_trait < Ret ( * )() >
=7m)sxj]w {
~o~!+`@q typedef Ret result_type;
pWJFz- } ;
V:
TM] 对于单参数函数的版本:
m3/O.DY%0 _dhgAx-H)h template < typename Ret, typename V1 >
#;2n;.a struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
!'9Feoez {
9~/J35 typedef Ret result_type;
z?*w8kU&> } ;
KJaXg;,H 对于双参数函数的版本:
8b;1FQ' Eu@huN*/ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
+Z!)^j struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
x#xFh0CA {
?WqT[MnK typedef Ret result_type;
WGZ9B^A } ;
n|R J;d30Q 等等。。。
st:`y=F_ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
0vD7v sg3OL/" template < typename Func >
E^/t$M|H struct func_return
gf
&Pn {
b)qoh^ template < typename T >
&-Gqdnc struct result_1
SBfT20z[ {
&;[Io typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
yy i#Mo
, } ;
Tz8PS k1[ PGhY>$q>b template < typename T1, typename T2 >
vZaZc}AyL struct result_2
r") `Ph@yp {
<66X Xh. typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
H Y&DmE } ;
$j5K8Ad } ;
KWowN; /'l{E _/-jX 最后一个单参数binder就很容易写出来了
*rs5]U< ff,pvk8N5 template < typename Func, typename aPicker >
wsZF;8u t class binder_1
-.u]GeMy {
`1$@|FgyC Func fn;
K/j3a[. aPicker pk;
bpJ(XN}E public :
bMg(B-uF7 (2J: # template < typename T >
r~jm`y struct result_1
([T>.s {
O`x;,6Vr typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
q<[P6}. } ;
zZPuha8 e6R}0w~G template < typename T1, typename T2 >
_~IR6dKE struct result_2
X0bN3N {
R_W+Ylob typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
n'wU;!W9 } ;
/YP{,#p BP'36?=Zo binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
-3t7* \qdHX template < typename T >
:~e>Ob[," typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Neq+16*u {
D/Z6C&/I return fn(pk(t));
&=Ar }
,<n}W+3 template < typename T1, typename T2 >
S!jTyY7e typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
p4.wh|n {
Se:.4< return fn(pk(t1, t2));
2,$8icM }
Cc+t}"^ } ;
l2zFKCGF( @Owb?(6? cs,N <| 一目了然不是么?
+%zAQeb 最后实现bind
7E r23Q
j"ThEx0 Y;dz,}re template < typename Func, typename aPicker >
2iY3Lsna picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
[YRz*5 {
mXRB7k return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
}iXDa?6% }
\\r)Ue] B8.Pn 2个以上参数的bind可以同理实现。
]
bM)t< 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
6}gls}[0{e 1L%CJ+Q#0i 十一. phoenix
8##-EN;ag Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
g`{;(/M+ 8{wwd:6 for_each(v.begin(), v.end(),
9oRy)_5Z(= (
/[a~3^Gs^ do_
q.KG^=10 [
-[*,^Ti` cout << _1 << " , "
SN9kFFIPb= ]
m'Amli@[ .while_( -- _1),
''q@> cout << var( " \n " )
k$R~R-' )
~Sg5:T3 );
b*;Si7- ?J%1#1L"/ 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:
0[RL>;D: 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
Ye"o6_U" operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Eza`Z`
^el 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Sz%tJD.. '-r).Xk 6LOnU~l, template < typename Cond, typename Actor >
&vo--V1| class do_while
9v;Vv0k_ {
Od)Uv1 Cond cd;
Jv>gwV{ Actor act;
b(*!$EB public :
?x$"+, template < typename T >
i2@VB6]? struct result_1
fV &KM*W*@ {
*"+=K,#D typedef int result_type;
#zG&|<hc } ;
_D+}q_ j| v%)A do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
(_niMQtF} \a 5U8shc template < typename T >
]9YJ,d@J typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$yn];0$J {
)<oJnxe] do
3)F|*F3R {
=!kk|_0%E act(t);
W^0w }
jlkmLcpf while (cd(t));
3p39`"~ return 0 ;
@KWb+?_H{< }
H35S#+KX } ;
J}htu 3/aMJR:o
Hc!
mB 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
B( ]M& 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'a?kSy 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。
8e*,jH3 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。
@XgKYm
下面就是产生这个functor的类:
w zYzug K0H'4' I NE"@Bk
cm template < typename Actor >
p6]7&{> class do_while_actor
xO$lsZPG {
$:cE ^8K Actor act;
tR}MrM public :
C\3y {s do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
~8~aJ^[ c2h{6;bfY template < typename Cond >
&qMPq-> picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
M2HomO/X) } ;
iWRH{mK H(R1o~ I
CZ4A{I 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
VYu~26Zr 最后,是那个do_
XF P atd dq7x3v^"ZG bHPYp5UwN class do_while_invoker
CUO+9X-<8 {
EqyeJq . public :
)`SES." template < typename Actor >
!Nu<xq@! do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
?p9VO.^5 {
fdxLAC return do_while_actor < Actor > (act);
1QqYQafA }
8B7cBkl: } do_;
+vYoB$! u}>#Eb 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
|S_T^'<W 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
!;EjB*& 最后来说说怎么处理break和continue
/mXBvY 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。
6FUw"|\u{ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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