一. 什么是Lambda
vCE1R]^A.] 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
`[vm{+i 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,
YGb&mD _bp9UJ /L,VZ?CmtK V<f76U) class filler
C]{:>= K {
Bd8,~8 public :
"Xq.b"N{* void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
yj!4L&A } ;
5N=QS1<$5 KrNu7/H
=#qf0 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
f{=0-%dA nY7
ZK kae&,'@JF kI5`[\ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
fv?vO2nj bL>J0LWQ (h;4irfX 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
"0al"? }lZfZ?oAz ~Xa8\> U2 0@B`< 二. 战前分析
D;%(Z! 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
*T(z4RVg 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
~3YN;St- hiKgV|ZD 0Q]@T@F. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
#Fx$x#Gc@y /* --------------------------------------------- */
nZ>8r vector < int *> vp( 10 );
.6I*=qv)NA transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
'xO5Le(=M /* --------------------------------------------- */
tz{W69k+ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
,A`.u \f(: /* --------------------------------------------- */
04eE\%? int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
a#i;*J /* --------------------------------------------- */
&m@~R| for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
UOTM>d1P /* --------------------------------------------- */
JWHKa=-H for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
*$uj)*5, &gdtI 2u0C~s G,+-}~ $_ 看了之后,我们可以思考一些问题:
7]}n0*fe 1._1, _2是什么?
r q2]u 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
o&tETJ5Bhe 2._1 = 1是在做什么?
[v7)xV@c 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
* !4r}h` Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
<3aiS?i.h wvH=4TT=w" p$r=jF& 三. 动工
m0XdIC]s 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
O6nCu y7[D9ZvZ ]Puu: IG j6zZ! k template < typename T >
~N{ 7 class assignment
oqu; D'8 {
]xhZJ~"@u T value;
5[^pU$Y public :
N7/eF9 assignment( const T & v) : value(v) {}
FdT@} template < typename T2 >
\UKr|[P T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
~zEBJgeyh } ;
@9yY`\"ed XE/K|o^Hp .Y;ljQ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
5v&mK 5zZ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
8t{- d9'gH#f? nJEm&"AI u 3&9R)J1 class holder
l Je=z {
9NX/OctFa' public :
nYfZ[Q>v template < typename T >
} v#Tm assignment < T > operator = ( const T & t) const
1trk {
N{6
-rR return assignment < T > (t);
?Q`u\G3.m }
(]*otVJ } ;
*|Cmm>z"7 }Xn5M&>? Gag=GHG 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
e;IzK]kP !nPwRK> static holder _1;
uif1)y`Q$C Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
&f2'cR t-, =sV
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
#q[k"x=c 而不用手动写一个函数对象。
-F&4<\=+ '?WKKYD7N @Yv+L) }ioHSkCD 四. 问题分析
znNJ? 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。
}]i re2j8 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。
\NIj&euF 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
'a}<|Et. 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
U{^~X_? 下面我们可以对这几个问题进行分析。
G)vq+L5% ;r**`O 五. 问题1:一致性
.Xq4QR . 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?|
zcn> 4E) 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
:Adx7!6 9_~[ struct holder
5)IJ|"]y {
G;^}, %< //
1WArgR template < typename T >
}ZP;kM$g T & operator ()( const T & r) const
3bCb_Y
{
sYt\3/yL' return (T & )r;
Py&DnG'H }
o~
v } ;
Z9TUaMhF yu<'-)T.? 这样的话assignment也必须相应改动:
r)9&'m .: Y,?!" template < typename Left, typename Right >
*5kQ6#l class assignment
gM0^k6bB8 {
Z#J
cNquM Left l;
fmDn1N-bG Right r;
m'L7K K-Y) public :
$r>\y (W assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
]VYv>o`2 template < typename T2 >
a!_vd B T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
AGH7z } ;
{*X8!P7C 5WT^;J9V 同时,holder的operator=也需要改动:
APfDy ,wI$O8"!j template < typename T >
eHjna\ C assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Ps0g {
'1$#onx return assignment < holder, T > ( * this , t);
tt|v opz }
#P)7b,3pe v7V.,^6+ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
%(9BWO 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
T:/68b*H\: ))pp{X2m return l(rhs) = r;
;yc|=I^ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
P,(Tu.EPk 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
.7BB*!CP Ap{2*o template < typename Tp >
.g|D class constant_t
r*n_#&-7 {
U%Igj:%?;` const Tp t;
R)%1GG4 public :
d1MVhE constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
R^fk :3 template < typename T >
C:]&V*d.v4 const Tp & operator ()( const T & r) const
!A. Kb74 {
Bn[5M[ return t;
a^9-9* }
A?
=(q } ;
~7N>tjB j3!]wolY 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
F$Cf\#{3 下面就可以修改holder的operator=了
rCwjy&SuU^ xk1pZQ8c template < typename T >
vd4}b> assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
JD\:bI {
.] S{T return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
M5SAlj }
W6Os|z9&| jY]hMQ/H 同时也要修改assignment的operator()
^:b%QO lS`hJ: template < typename T2 >
c'9-SY1'~ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
~(TS>ck@ 现在代码看起来就很一致了。
-PHVM=: ([-xM%BI6 六. 问题2:链式操作
` "Gd/ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
'qosw:P 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。
9w-V +Nf 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。
67uUeCW 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。
#+1*g4m~B 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
hL\gI(B 7p}.r
J54 template < typename T >
hRn[ 9B struct result_1
Min^EAG@ {
kEM5eY typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
/Z:\=0` } ;
w$JG:y# AZmABl 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
]-o0HY2 zc QFIP template < typename T >
T)IH4UO struct ref
=] R_6# {
FFT h}>> typedef T & reference;
ub|tX 'o } ;
u vo2W! template < typename T >
wvAXt*R struct ref < T &>
{DPobyvwFk {
Z4\$h1tl typedef T & reference;
*"N756Cj } ;
83*"58 bg\~" 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
e]\{ Ia \Rc7$bS2H template < typename T >
0K-jF5i$` typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
GS^U6Xef {
;cBFft}D return l(t) = r(t);
D0?l$]aE }
QI@!QU$K& 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
6?U2Et 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
*KP
60T +tz^ &( 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
W
s!N%%g _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
gi;#?gps _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
pZRKM<k +5 调用divide的对象返回一个add对象。
}.<%46_Z- 最后的布局是:
#D"fCVIS Add
kve{CO* / \
xF*C0B;QL Divide 5
)-FQ_K% / \
7Zl-| _1 3
@P: 似乎一切都解决了?不。
;mV,r,\dH 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
28L3"c 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
gIR{!'
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
L3M]06y iP1u u template < typename Right >
PgZ~of& assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
:('7ly!h Right & rt) const
1!RD
kZwe {
'vO+,- return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
ET4 C/nb }
8H_3.MK 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
B$b'bw. 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。
!*wK4UcX" 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。
6KmF 9 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。
vVF#]t b| 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。
5-|fp(Ww_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?
jyPY]r 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:
>a98H4 /U[Y w) template < class Action >
-b-Pvw4 class picker : public Action
zO`54^ {
_N~h#( public :
4.bL>Y>c picker( const Action & act) : Action(act) {}
=V:rO;qX+@ // all the operator overloaded
(6p5Fo } ;
)+[IR Fs7/3
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。
Sg1$/+ 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
V ^=o@I =8 d`qS" template < typename Right >
}' `2C$ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
w}pFa76rm {
P-ma~g>I return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
$H ^hK0?' }
V0R;q =vBxwa^ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Bsw5A7,- 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。
s,ZJ?[/ u D_|/ ( template < typename T > struct picker_maker
T$13"?sr= {
|SXMd'<3`Z typedef picker < constant_t < T > > result;
'6u;KIG } ;
q%#dx4z& template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
sj003jeko {
nGGYKI typedef picker < T > result;
v]gJ 7x } ;
gPY2Bnw;l <T:u&Ic 下面总的结构就有了:
a9}cpfG=) functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
T>d-f=(9KH picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
R`Hyg4? picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
LX4S}QXw 至此链式操作完美实现。
HgE^#qD? K~AQ) ]pJI ]~CGzV
七. 问题3
mZJ"e,AY 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
s$J0^8Q~i 2J9_(w
template < typename T1, typename T2 >
lM"@vNgK ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)Ve?1?s '8 {
'>_'gR0O return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
t.c XrX`k }
_kl.zw% #rqLuqw 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:
!6\{q
M )U e9:e template < typename T1, typename T2 >
l~Hs]*jm struct result_2
v/\l {
HlgF%\@a+U typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
U)=?3}s( } ;
xRq|W4ay wlKfTJrn& 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?
p ElF,Y 这个差事就留给了holder自己。
DzYi>
E:* /=A^@&:_# XLz>h(w= template < int Order >
u) y6 $ class holder;
)8p FPr template <>
6%~ Z^>`N class holder < 1 >
v1<3y~'f {
LJ`*&J public :
R}>xpU1 template < typename T >
g"c\ouSY struct result_1
Hly2{hokq {
n.n;'p9t@ typedef T & result;
xDG8C39qrs } ;
zMxHJNQ\D template < typename T1, typename T2 >
_so\h.lt struct result_2
s'qd%JxD {
zBtlkBPu typedef T1 & result;
WM$}1:O } ;
'`&gSL.1a@ template < typename T >
.w/w]
Eq typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
4qXO8T#~J= {
}m0*w3 return (T & )r;
{fFZ%$ }
S#_g/3w template < typename T1, typename T2 >
4<[,"<G~3 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
=+;l>mn?O {
2kb<;Eh`G return (T1 & )r1;
EKo!vieG }
#{KYsDtvx } ;
/5 yjON{ 0=O(+
yi template <>
+A%|.; class holder < 2 >
p)v|t/7 {
Ey96XJV public :
Tq{+9+ template < typename T >
t 66Cx struct result_1
YbAa@Sq@ {
Wd"<u2 typedef T & result;
1oU/gm$7\q } ;
8p D$/ template < typename T1, typename T2 >
OBY^J1St struct result_2
HXV4E\JA {
:Ywb typedef T2 & result;
*{WhUHZF } ;
Nl/^ga template < typename T >
ls[0X82F typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
;IyA"C(i {
$O
nh2
^ return (T & )r;
#<h//< }
{BV0Y.O template < typename T1, typename T2 >
3Ye{a<ckK typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
;::]R'F[ {
zm>^!j
! return (T2 & )r2;
g{ () }
V[DiN~H } ;
d{/#A%. }ejZk
bP Lf0X(tC 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
6LRvl6ik 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
{$>Pg/ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
c'|](vOd] N 2XL5< return l(i, j) = r(i, j);
E P3Vz8^ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Q DVk7ks uH{oJSrK return ( int & )i;
n2A
;
`= return ( int & )j;
i(qZ#oN 最后执行i = j;
G)8v~=Bv 可见,参数被正确的选择了。
BH#C<0=" V^ fGRA 8XYD
L]I' XY!{ g( nG},v% 八. 中期总结
B15O,sL&W 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:
vzyN c' 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
oBRm\8 2| 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
T3G/v)ufd 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
qP;{3FSkAF K#l
-? . QQ?w -t%{"y BP[CR1Gs sd]54&3A 九. 简化
&?/N}g@K 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。
,#E3,bu6_4 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
9<t9a
f\.> 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:
Ei{( 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
IS,zy+w +-*/&|^等
Hi; K"H]x1 2. 返回引用。
#MhNdH# =,各种复合赋值等
|t4Gz1"q=8 3. 返回固定类型。
~t{D5#LVHa 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
l~]hGLviJE 4. 原样返回。
t4f
(Y,v operator,
U{T[*s 5. 返回解引用的类型。
~rgf{oGz operator*(单目)
w8 ?Pb$Fe 6. 返回地址。
C1X}3bB operator&(单目)
&Pu+(~'Q 7. 下表访问返回类型。
]>
nPqL operator[]
ruZYehu1W 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
pT("2:)x operator<<和operator>>
v2/yw, .abyYVrN4? OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
dV5PhP>6 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
[kPD`be2# &_"ORqn& template < typename Left >
;\<""Yj@l struct value_return
^~ Ekg:` {
d>lt template < typename T >
zWy
,Om8P struct result_1
FWuw/b$ {
i/NDWVFD typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
<e;jWK } ;
f'1(y\_fb {I4% template < typename T1, typename T2 >
xLA~1ZSVJw struct result_2
)HEfU31IC {
MQwIPjk8 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
X.s*>' } ;
JDkCUN 5 } ;
"Owct(9 &svx@wW 7e1dEgn 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
'z)hG#{I :%N*{uy 下面我们来剥离functor中的operator()
y|^EGnaE 首先operator里面的代码全是下面的形式:
*~cqr ERF,tLa! return l(t) op r(t)
ar Q)%W return l(t1, t2) op r(t1, t2)
kB8
M i return op l(t)
/dLA`=r Zx return op l(t1, t2)
C`)_i3
^ return l(t) op
gc##V]OD return l(t1, t2) op
7skljw( return l(t)[r(t)]
_l<mu? " return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
y=w`w>% {J2#eiF 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:
"#2pT H~ 单目: return f(l(t), r(t));
flP>@i:e6 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
h}h^L+4 双目: return f(l(t));
b4CF`BG return f(l(t1, t2));
r@k"4ce- 下面就是f的实现,以operator/为例
_wz2 -j&Vtr struct meta_divide
8.yCA {
1fY>>*oP template < typename T1, typename T2 >
jJia.#.Ze static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
ZYa\"zp- {
b,Ke>.m return t1 / t2;
^LVk5l)\>g }
4d`+CD C } ;
}Gr&w-v MU1E_"Z) 这个工作可以让宏来做:
i6Qb[\; zT7"VbP #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
O#EqG.L5 template < typename T1, typename T2 > \
:3^dF}> static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
rLzW` 以后可以直接用
cKjRF6w DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
#byJqy&e 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
59<hV? (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。。。)
=((yWn+t Blk}I rslvsS: 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
c<4F4k7 q@l(Qol template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
]-:6T0JuS class unary_op : public Rettype
_Yq@ FOu {
BvK QlT Left l;
-bS)=L public :
fu R2S70d unary_op( const Left & l) : l(l) {}
}pawIf4V 3vW4<:Lgy template < typename T >
Kkv<"^H typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%;|0 {
S^N{wZo return FuncType::execute(l(t));
2*2:-ocl$ }
%e?fH.) 0<.RA%dj template < typename T1, typename T2 >
.Djta|puu typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
zN!j%T.e
{
Qxa{UQh}9 return FuncType::execute(l(t1, t2));
}x :f%Z5h }
Ef@,hX } ;
cb$-6ZE/ vt1lR5 y1pu R7 同样还可以申明一个binary_op
Vn|1v4U! lV6dm=k template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
jc:s` 4 class binary_op : public Rettype
?*u*de[, {
gl7|H&&xV Left l;
rv7{Ow_Y Right r;
3BQ!qO17^d public :
?LP9iY${ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
L{&U V0q! ~*.- template < typename T >
P_Hv%g typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
d~9!,6XM {
1G^#q,%X_v return FuncType::execute(l(t), r(t));
ae+*=, }
o{WyQ&2N HM9fjl[ template < typename T1, typename T2 >
~E5z"o6$ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]!
*[Q\ {
$8~e}8dt| return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
e' 9r"<>i }
L{fFC%|l2L } ;
I5ZqB B gm)@c2?. #0Ds'pE- 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
jN*:QI 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
8|^CK|m6* DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
YN/}9. 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
Rl~T$
Ey 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
{y)s.b~JB 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。。。
|CFRJN-J" 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
/~p+j{0L3W 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)
{w6/[-^ 下面是修改过的unary_op
!ZXUPH cmwPuK$ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
1GCzyBSbb class unary_op
dtt ~ Bd {
eOT+'[3" Left l;
RW'nUL?_\ 5*g]qJF public :
xg@NQI@7 5s{j=.O unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Y"g.IK`V Fg]?zEa template < typename T >
I0'WOV70 struct result_1
;E^K.6 {
Ta=s:trP typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
/# NYi,<{X } ;
~Heb1tl; 2S[-$9 template < typename T1, typename T2 >
y]
oaO+ struct result_2
PUJ2`iP1^3 {
G"5D< ] typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
t&q N: J } ;
T4/fdORS n{0Ld -zH template < typename T1, typename T2 >
CBYX] typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
75T_Dx(H {
ji1HV1S return OpClass::execute(lt(t1, t2));
'wasZ b<^ }
Df=dt hOv={: template < typename T >
rHge~nY< typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#hfuH=&oh {
6DTTV66 return OpClass::execute(lt(t));
ocbB& }
sAn0bX ^$>XW\yCs } ;
j1 q[2' =;a!u 7tM9u5FF 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
g>0XxjP4 好啦,现在才真正完美了。
gJiK+&8I 现在在picker里面就可以这么添加了:
?^mi3VM ,C.:;Ime({ template < typename Right >
)5j;KI%t picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
]?1Y
e8>Y< {
0 S_ ':r return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
,
^F)L| }
4D%9Rc0 G 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。
#PDf,^ )0vU
k W!blAkM%i unJid8Lo EpS(o>' 十. bind
+x?#DH- 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。
aV o;~h~ 先来分析一下一段例子
/&& 2u7* etT + 4U LJtM3 int foo( int x, int y) { return x - y;}
Zh@4_Z9n! bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
*<|~=*Ddf bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Q%X:5G? 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。
:uU]rBMo 我们来写个简单的。
6,V.j>z 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
u@:=qd=\ 对于函数对象类的版本:
4acP*LkkQ $,z[XM&9) template < typename Func >
9 :K struct functor_trait
/q*Qx )y+1 {
m&8U4uHN typedef typename Func::result_type result_type;
K8yyxJ } ;
l7D4`i<F 对于无参数函数的版本:
:Z*02JwK YQB]t=Ha template < typename Ret >
'EH struct functor_trait < Ret ( * )() >
~'Qpf 8) {
mNBpb} typedef Ret result_type;
"$,}|T?Y` } ;
RB$ 8^# 对于单参数函数的版本:
"PDSqYA x=)30y3*; template < typename Ret, typename V1 >
]'
"^M struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
A
Eyr_!G, {
S#0|#Z5qD typedef Ret result_type;
I%zo>s6 } ;
tUAY]BJ*s 对于双参数函数的版本:
1,;qXMhK`; *C:q _/ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
WKYA9BaR struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
31o7R &v {
<+i`W7 typedef Ret result_type;
\A ~I>x } ;
L[[H\ 等等。。。
IpaJ<~ p 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
9OJ\n|,( dPdHY` template < typename Func >
K~hlwjrt struct func_return
^x1D]+ {
][$$
= template < typename T >
!f]3Riw-=, struct result_1
hoD[wAC {
WG[0$j typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
.D2ub/er } ;
V\7u t"74HZO> template < typename T1, typename T2 >
7zkm struct result_2
aid)q&AcQ {
!E>3N: typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
v'Py[[R } ;
;uo|4?E:\( } ;
Y8CYkJTAD- 8'_
]gfF PQ!?gj 最后一个单参数binder就很容易写出来了
ABYW1K=
6V_5BpXt template < typename Func, typename aPicker >
!\|@{UJk/ class binder_1
@Oc}\Rg {
ne~#{q Func fn;
E":":AC# aPicker pk;
/)<7$ public :
K]azUK7 #(}_2x5 template < typename T >
u^eC struct result_1
_xwfz]lb+ {
cngPc]?N typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Fl(ZKpSZU } ;
k/rkJ|i+p pDS4_u template < typename T1, typename T2 >
M]:B: ; struct result_2
i*rv_G|(Zj {
w5G34[v typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
-kS5mR } ;
/]58:euR )uJ`E8>- binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
\}&w/.T hzVr3;3Zn
template < typename T >
X~VZ61vNu typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
S^_yiV
S {
Zl/+HU~ return fn(pk(t));
]@
0V }
HUX+d4sg template < typename T1, typename T2 >
,
Vr6
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ol>=tk 8} {
3Jit2W4 return fn(pk(t1, t2));
C/#/F#C }
BU .G~0 } ;
)CU(~s|s Xc<9[@ {i?K~|
h 一目了然不是么?
jDR\#cGrZ 最后实现bind
Wsz9X; 3Q6#m3AWY pfIvBU? template < typename Func, typename aPicker >
0;`PHNBq picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
+1A<kJ {
z(a:fL{/XG return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
$a]dxRkz }
r F-yD1 VdrF=V&] O 2个以上参数的bind可以同理实现。
Z ISd0hV 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
'S
;vv]}Gs DA\O,^49h 十一. phoenix
3`I_ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
11'Tt! 6ns_4,
e for_each(v.begin(), v.end(),
:H7 "W< (
43fA;Uc{Y` do_
]+S QS^4 [
IVKE dwA cout << _1 << " , "
)BB a ]
U3QnWPt}> .while_( -- _1),
@
vudeaup cout << var( " \n " )
YEj U3^@ )
mLqm83 );
2y,wN"qH* cPYQ<Y= 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
&!Vp'l\9 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
/J:j'6 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
|^&e\8>. 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Q.yoxq `XP Tf#9j %Z|*!A+wN5 template < typename Cond, typename Actor >
c9'b`# ' class do_while
x@ )u:0 {
#Ba'k6b Cond cd;
j.*}W4`Q_ Actor act;
|d8o<Q public :
(@9-"W template < typename T >
R!ij CF\ struct result_1
#e[5O|V~ {
7y&`H typedef int result_type;
xOH@V4z: } ;
G.8ZISN/ LvaF4Y2v do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
2vLn# HV?@MBM template < typename T >
!% Md9Mu!o typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
pe8MG(V {
!xSGZD=AD do
MG|NH0k {
3$TpI5A act(t);
Wk?XlCj }
uWSG+ while (cd(t));
AiuF3`Xa return 0 ;
uzOZxW[e }
9ZwhCsO } ;
]4PG[9J@ /$E1!9J LF8B5<[O 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
8@!SM 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
!Qy3fs 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
e2>gQ p/ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
Z=ho7i 下面就是产生这个functor的类:
Rh39x-`Z a,X3=+_K C M(g4fh template < typename Actor >
Z"A:^jZ<s class do_while_actor
1cPi>?R: {
]0o78(/w2 Actor act;
}wn GOr public :
9,4a?.*4~ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
/%~`B[4F
U7O2. y+ template < typename Cond >
LGK}oL' picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
U^.$k-|k } ;
*fl1
=Rfr {Tx+m;5F r]TeR$NJ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
~yci2{ 最后,是那个do_
{aU~[5L3( u4%-e)$X UJO+7h' class do_while_invoker
"w N
DjWv {
y2)~ljR public :
9+pnpaZB0 template < typename Actor >
${e{# do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Fm:Ri$iT {
qz?9:"~$C return do_while_actor < Actor > (act);
$H?v }
N'IzHyo. } do_;
u)%J5TR .Y M.qE$ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
thLx!t 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
a! gj_ 最后来说说怎么处理break和continue
^UmhSxQ## 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。
^Ycn&`s 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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