一. 什么是Lambda
u y13SkW 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
}Rq{9j,% 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,
K#x|/b'5d *$Z?Owl7 Aot9^@4]) nx5I class filler
*dxE
( dP {
6&"GTK public :
{Ok]$0L void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
-=2V4WU~ } ;
-T>i5'2) +DYsBCVbag 8)YDUE%VH 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:
Eg_ram`\R iE^=Vf; $AdBX}{ =A_fL{ SM for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
+EH"A [`!%u3 n"Wlfd0 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
*~`BG5w Ed1y%mR> O_v*,L! UYhxgPGsj 二. 战前分析
1P G"IaOb 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
SL`nt 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
Lv<vMIr ,#j'~-5 ^MvBW6#1 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
!d1a9los /* --------------------------------------------- */
_W>xFBy
vector < int *> vp( 10 );
HnKXO transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
QVkrhwp /* --------------------------------------------- */
e. R9: sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
aqv'c
j> /* --------------------------------------------- */
9<5S!?JL int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
pL2{zW`FDh /* --------------------------------------------- */
c'wU$xt.w for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
"-Wb[*U; /* --------------------------------------------- */
f7&9IW`7F^ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
=OFx4#6a <sls1, 0CK3jdZ+X k\-h-0[| 看了之后,我们可以思考一些问题:
ur[^/lxx0 1._1, _2是什么?
kG`&Z9P 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。
L.: 8qY 2._1 = 1是在做什么?
ipS:)4QFxJ 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。
-[[(Zx 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。
zxeT{AFPr? -0P9|;h5 5 &0qr$ 三. 动工
.Gb!mG 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Y;kiU Yw_!40` ZWQ/BgKB E[<*Al+N template < typename T >
l_Zx'm class assignment
^ U~QQ {
gmZ] E45 T value;
\85~~v@ public :
664D5f#EJ assignment( const T & v) : value(v) {}
/|isRh| template < typename T2 >
\J(kM,ZJ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
9T0g%& } ;
*NC@o* #@F.wV0 0e1-ZP CDj 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
~EU\\;1Rmq 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
WWATG= #\\|:`YV L[!||5y .AZwVP< class holder
gj
I>tz} {
n/S+0uT public :
8#/y`ul template < typename T >
G=|~SYz assignment < T > operator = ( const T & t) const
gyuBmY {
lX"6m}~D return assignment < T > (t);
`@#rAW D }
nkf7Fq} } ;
L$,yEMCe bAwKmk9C KtGbpcS$f 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:
O&,8X-Ix <T&v\DN static holder _1;
Fm*npK Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Fu5c_"! F<XOt3VY. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Q!_d6-*u 而不用手动写一个函数对象。
6[SIDOp*^ <y?=;54a +wf9!_' Qxk & J 四. 问题分析
wE}Wh5 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。
_,/~P) 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。
O8SE)R~ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
!#=3>\np+X 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
IdK<:)Q 下面我们可以对这几个问题进行分析。
W/AF ]qxl^Himq 五. 问题1:一致性
p4
=/rkq 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?|
A\#z<h[> 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
D~#%^a+Aq_ @\o"zU struct holder
6?;z\AP& {
tym:C7v%~ //
;lvcg)}l template < typename T >
~?FhQd\Q T & operator ()( const T & r) const
*0to,$ n {
;S '?l0 return (T & )r;
.6xMLo,R }
<f M}Kk } ;
_TGs .t igW* {)h3 这样的话assignment也必须相应改动:
p4*L}Q Ikw@B)0} template < typename Left, typename Right >
cR_ pC
9z class assignment
IWq#W(yM {
n\3#69VY Left l;
h<TZJCt Right r;
m|F1_Ggz public :
iER@_? assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
.7
0 template < typename T2 >
b^Re947{g T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
`Z8k#z'bN } ;
^'0N%`bY!
S#?2E8 同时,holder的operator=也需要改动:
y<E];ub oJ\g0|\qwe template < typename T >
| @$I< assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
b&mA1w[W] {
}#7rg_O]> return assignment < holder, T > ( * this , t);
h]s~w }
OtmDZ.t;` Z)M
"`2Ur 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
bo/9k 4N3 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
%,_ZVgh0 w9G|)UDib return l(rhs) = r;
&hI!mo 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
~x\uZ^: 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
hdHz", ) '<BLkr# @ template < typename Tp >
jDpA>{O[ class constant_t
={sjoMW {
dAx
? , const Tp t;
?$ e]K/* public :
r|u[36NmA constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
A}(]J!rc template < typename T >
Ee2P]4_d const Tp & operator ()( const T & r) const
Y~g{9 <! {
<&l$xn return t;
Wvf>5g)? }
tfGs|x } ;
Zek@xr;] S
F*C' 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
CF{b Yf^% 下面就可以修改holder的operator=了
1fS&KO{a ES&u*X: template < typename T >
,r w4Lo assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
FT-.gi0 {
P);s0Y|@H return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
ZyUcL_ }
@F<{/|P n9+33^ PT 同时也要修改assignment的operator()
EVX3uC}{ wS*r<zj template < typename T2 >
^[xcfTN T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
hTX[W%K 现在代码看起来就很一致了。
noxJr/A] Snf_{A< 六. 问题2:链式操作
@./h$]6 现在让我们来看看如何处理链式操作。
4=([v;fc 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。
6e+'Y"v 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。
.d1ff]; 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。
p@^G)x 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
{=ox1+d f,cd=vGj template < typename T >
q*3OWr struct result_1
QM0B6F {
ZZT #V%Q=u typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
G tI )O} } ;
`pfIgryns .HS6DOQ 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:
N y'\Q"Y] ,2S!$M template < typename T >
F^u12R) struct ref
!RI _Uph {
)\akIA typedef T & reference;
(I>Ch)' } ;
bE _8NA"2 template < typename T >
Y,}_LS$f struct ref < T &>
=u<:'\_ {
S[Du
> typedef T & reference;
MET9rT } ;
*&NP?-E %!<Y 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
%2}fW\%' dvB=Zk]m template < typename T >
-'&/7e6>y typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
%j7b0pb {
a`!Jq' return l(t) = r(t);
nuce(R }
<u64)8' 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。
UkL1h7}a\ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Q\$3l'W SI}s 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
C~ 1] _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
j6m;03<| _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
6_j |@ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
yb`PMj j15 最后的布局是:
k#].nQG
Add
.xRdKt!p / \
@aIgif+v Divide 5
nKx)R^]k / \
GKBoSSnV& _1 3
2Rk}ovtD[ 似乎一切都解决了?不。
;*(-8R/ 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。
,d#*i 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。
n7Ao.b%uk- 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:
^tB1Nu% +9_Y0<C template < typename Right >
S_ATsG*( assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
zxyl+tU & Right & rt) const
)Qbd/zd\U {
j q+(2 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
p+d-7'?I }
hG1:E:} 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
.U1wVIM 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。
*6Wiq5M>. 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。
i^s Vy 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。
f"MID6 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。
Rlq7.2cP 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?
SQodk:1) 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:
~ ld.I4
WTSh#L template < class Action >
3c<aI=$^ class picker : public Action
E7 Cobpm {
=?i?-6M public :
&o:5lxR{ picker( const Action & act) : Action(act) {}
[M|^e;tWK // all the operator overloaded
=*\s`ox` } ;
n
Bu!2c ?@64gdlwq Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
=2R4Z8G 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
":]Xr!e u$nzpw0=H template < typename Right >
6!<I'M'[e picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
"Y&I#&$b\ {
w~3X
m{ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
h@,ja }
sy&[Q{,4 =KE7NXu]- Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
SuE~Wb5& 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
"zEl2Xn28_ VPMu)1={:p template < typename T > struct picker_maker
&[E\2 E {
u64#,mC[* typedef picker < constant_t < T > > result;
L}Z.FqJ } ;
*$Q>Om] template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
iq&3S 0 {
ipSMmpB typedef picker < T > result;
wuqe{? } ;
(NJ{>@& 2#wnJdr6E 下面总的结构就有了:
bWe2z~dP 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。
w\buQ6pR) 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。
B,>02EZ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
V DFgu 至此链式操作完美实现。
.LzA'q1+z te@m#`p9 T;w:^XW 七. 问题3
yV^Yp=f_ 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。
4]d^L> @*;x1A-]V template < typename T1, typename T2 >
wkg4I. ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
j7I=2xnTWu {
R7::f\I return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
)_#V>cvNG }
4_#$k{ v?8WQNy 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:
Ob0sB@ {oQs*`=l> template < typename T1, typename T2 >
8}QM~&&. struct result_2
sW>%mnx {
$>rt0LOF typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
mGT('iTM4 } ;
U:7h>Z0W 9{Hs1MD[ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
zJDHDr 这个差事就留给了holder自己。
-E-#@s 4n,&,R r# K?.~}82c template < int Order >
&PMQ]B class holder;
C5 ~#lNC template <>
a&s34Pd class holder < 1 >
kWzp*<lWe {
~
'ZwD/!e public :
iI GK"} template < typename T >
*|rdR2R! struct result_1
F^dJ{<yX {
2BccE typedef T & result;
WK%cbFq( } ;
=*UK!y?n template < typename T1, typename T2 >
Mh%{cLM struct result_2
mWviWHK {
VG5+u,U6> typedef T1 & result;
;,{_=n> } ;
@@Ib^sB% template < typename T >
?9 huuJs7 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
AR |4^ {
91R#/i return (T & )r;
YidcV lOsO }
Wa;N(zw0h template < typename T1, typename T2 >
O8;/oL4 U typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
9o@3$ {
V,r~%p return (T1 & )r1;
W;u.@I& }
\Ec<ch[)c } ;
J6 ~Sr N&8$tJ(hhx template <>
( 5LCy?-6 class holder < 2 >
P1F-Wy1 {
-}7$;QK&a public :
7D'\z
IW template < typename T >
BMp'.9Qgm struct result_1
v
:pT(0N {
1}VaBsEV typedef T & result;
yP"2.9\erH } ;
>}SEU-7&\ template < typename T1, typename T2 >
GcO2oq struct result_2
`KQx#c>' {
jg$qp%7i% typedef T2 & result;
Dk
`&tr } ;
Ejk;(rxI template < typename T >
/&gg].&2? typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
^O}a, {
=2!p>>t,d; return (T & )r;
rPk|2l,E,3 }
}Rh\JDiQ template < typename T1, typename T2 >
z5@XFaQ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
D]~K-[V?l {
rWht},-|1 return (T2 & )r2;
&8IBf8 }
3kxo1eb
} ;
Sca"LaW1 7Kw'Y8 4[lFurH 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
l7QxngWw 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
~,lt^@a 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
')jItje|
'|H+5# return l(i, j) = r(i, j);
:1 +Aj
( 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
(?zg.y u^MKqI return ( int & )i;
~&Z>fgOTJ return ( int & )j;
qT#e
-.G 最后执行i = j;
) .KA0- 可见,参数被正确的选择了。
s^u Y "7cty\ B.N#9u-vW D07M!U z:Am1B 八. 中期总结
~"+"6zg 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
#*h\U]=VS 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Vb,VN?l 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
%a/3*vz/I% 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
/A9RmTb 8lQ}-8 5kHaZ Q k9k39`t 7uR;S:WX Yjoe| 九. 简化
<Km9Mq 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
4 OPY 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
*'((_NZ> 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
'#6eUb 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
ny-:%A +-*/&|^等
P~ObxY| 2. 返回引用。
aUw-P{zp% =,各种复合赋值等
"L3mW=!* 3. 返回固定类型。
LS~at.3zX 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
g Wtc3 4. 原样返回。
53t_#Yte operator,
,`t+X=# 5. 返回解引用的类型。
[c{\el9H operator*(单目)
MblRdj6 6. 返回地址。
a_Y<daRO operator&(单目)
x2!R&q8U> 7. 下表访问返回类型。
K P]ar. operator[]
hYoUZ'4 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
{/QVs?d operator<<和operator>>
<-I69` --$* q"
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。
%bnXZA2Sx 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
svpQ.Q o/N!l]r template < typename Left >
ACyK#5E struct value_return
Mj@2=c {
7
$y;-[E[ template < typename T >
4en3yA0.w struct result_1
Gxw1P@<F: {
=RB
{.% typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
n&[CTOV } ;
vPDw22L;' 5cPyi/ template < typename T1, typename T2 >
P%2v( struct result_2
5%}e j)@ {
^oi']O typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
<r}wQ\F# } ;
>9H^r\ } ;
HLWffO/ <Kt_
oxK, {SV/AN 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Z"8lW+r*
RHUZ:r 下面我们来剥离functor中的operator()
>~o-6g 首先operator里面的代码全是下面的形式:
GK$[ !{w; TUfj\d, return l(t) op r(t)
v0DDim?cc return l(t1, t2) op r(t1, t2)
l*l*5hA return op l(t)
_=mzZe[ return op l(t1, t2)
'|[!I!WB` return l(t) op
1_+ h"LE return l(t1, t2) op
NWf=mrS8@$ return l(t)[r(t)]
h%/BZC^L]| return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Sgi`&;PF D?n6h\h\$% 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:
<K0epED 单目: return f(l(t), r(t));
?c#s}IH return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
`w!XO$"]Z 双目: return f(l(t));
c5ij2X|I return f(l(t1, t2));
Y5aG^wE[: 下面就是f的实现,以operator/为例
JI>Y?1i0O ^8
VW$} struct meta_divide
KW:N
6w {
B%tF|KKj template < typename T1, typename T2 >
$7q3[skH static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
yXU.PSG* {
nQc,^A)I return t1 / t2;
+4 k=Y }
bv4umL / } ;
L$5,RUy $yx\2 这个工作可以让宏来做:
@1*^ttC 3L&: #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
av'm$I|O template < typename T1, typename T2 > \
o h{>nwH static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
7DAP_C 以后可以直接用
w5>[hQR\ 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
%0GwO%h}, (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。。。)
\OW:- 8 W gKh*q. 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
NsB]f{7>8+ 19$A!kH\ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
/S]$Hu| class unary_op : public Rettype
#QwkRzVoy {
%5e| Left l;
c!\Gj| public :
*^-AOSVt, unary_op( const Left & l) : l(l) {}
a&'9[9E1 ^+yz}YFM template < typename T >
c5^HGIe1 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$9G&
wH>{ {
PMAz[w,R~ return FuncType::execute(l(t));
s[8. l35| }
f./K/ ZVXPp-M template < typename T1, typename T2 >
H_?rbz} o typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
z"4 q%DC {
5Cdn
j return FuncType::execute(l(t1, t2));
]o'o
v }
'J?{/O ^ } ;
k-ZO/yPo ,-6Oma
- :|bL2T@>[ 同样还可以申明一个binary_op
%r|sb=(yT PaKa bPY template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
i%o%bib# class binary_op : public Rettype
rn-bfzoDS {
`Abd=1nH Left l;
,SIS3A>s Right r;
c4AJ`f.5 public :
naR< binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
d`/8Q9tQ IP`lx template < typename T >
OH/9<T? typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:A8r{`R'N {
8c) eaDu return FuncType::execute(l(t), r(t));
'pt( }
D W U=qD+ sRt7.fe template < typename T1, typename T2 >
Q^ W,)% typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%V=%ARP| {
DzR,ou return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
!
yJ0Am> }
0BXr[%{` } ;
eay|>xa2 Un]wP` 2.Z#\6Vj 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
^;F/^_ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
{<{VJGY7T DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
8-<F4^i_i 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。
S})f`X9_} 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
qU#A,%kcV 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。。。
.'`aX
7{\ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
u.yR oZ8/! 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)
U$5x#{AFp 下面是修改过的unary_op
qiet<F 2B4.o*Q\ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
TyV~2pcN class unary_op
L!:NL#M {
:|(YlNUv Left l;
)Ra:s> 2{j$1EdI@- public :
L]MWdD K^!#;,0 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
$]LS!@ Rm 0m3hL~0(a template < typename T >
Zv}F?4T~: struct result_1
brTNwRze {
H|aFs.S EQ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
b"$?(Y } ;
-. *E<% CWeQv9h]X template < typename T1, typename T2 >
.'=S1|_( struct result_2
\HB
fM& {
t0f7dU3e;L typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
n1;a~0P } ;
T8m]f< d*|RFU template < typename T1, typename T2 >
,Mw93Kp
Va typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
WdOxwsq" {
V<5. 4{[G return OpClass::execute(lt(t1, t2));
C
r R/ }
$*eYiz3Ue [CEV&B template < typename T >
"3VX9{'%@ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-n7@r {
s O#cJAfuu return OpClass::execute(lt(t));
bqH
[-mu6 }
d3z nb@7 ovN3.0tAI } ;
At@0G\^ rd&d~R6 $W|JQ h 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
,~cK]!:>s 好啦,现在才真正完美了。
qcO~}MJr}^ 现在在picker里面就可以这么添加了:
1)c{;x&W 9gA@D%0 template < typename Right >
V06*qQ[ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
X_'tgP9 {
6{;6~?U return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
2K_ QZ
}
6)sKg{H 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
m|fcWN[ AO`@&e]o XcNL\fl1 "<|KR{/+ |-6`S1. 十. bind
8G)~#;x1 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
I._ A 先来分析一下一段例子
}eSy]r[J dm/3{\ 4 7W}%ralkg int foo( int x, int y) { return x - y;}
!F s$W bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
%qcCv9 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
{3KY:%6qj 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。
&FmTT8"l 我们来写个简单的。
t8Pf~v 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
mD>
J,E 对于函数对象类的版本:
o.r D |?jgjn&RQ template < typename Func >
`<>#;% struct functor_trait
}o]}R#| {
A)~oD_ooQ typedef typename Func::result_type result_type;
;F1y!h67< } ;
xppnBnu$7 对于无参数函数的版本:
+8ib928E $G <r2lPy template < typename Ret >
KPy)%i struct functor_trait < Ret ( * )() >
(@NILK {
,>#\aO1n typedef Ret result_type;
rbOJ;CK } ;
g:RS7od=, 对于单参数函数的版本:
6v{&, q fahQ^#&d` template < typename Ret, typename V1 >
rZ,3:x-: struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Uy=yA {
3 US`6Y" typedef Ret result_type;
YCP D+ } ;
ta.Lq8/ 对于双参数函数的版本:
KiG19R$ 3_G0eIE"u template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
i<m)
s$u struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
dSjO12b {
7_3 6xpw typedef Ret result_type;
sh,4n{+ } ;
RCa1S^. 等等。。。
e\ (X:T 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
kt`ln M%54FsV template < typename Func >
W`LG.`JW struct func_return
\="U|LzG {
s8A"x`5( template < typename T >
^%%Rf struct result_1
"&XhMw4 {
Gfx!.[Y
typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
V* JqC } ;
#5y+gdN 8=bn
TJf template < typename T1, typename T2 >
P;(@"gD8z5 struct result_2
O_s/BoB@ {
f.` 8vaV typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
q9x@Pc29d } ;
cl#XiyK> } ;
@Wd(>*"zw 5 jK| (eb65F@ P 最后一个单参数binder就很容易写出来了
z( ^?xv 3Yx'/ =] template < typename Func, typename aPicker >
M'|[:I.V class binder_1
MZ0cZv$v!~ {
g#fn( A Func fn;
4T52vM aPicker pk;
Jo qhmn$j public :
)Dms9: KiMlbF.~V template < typename T >
*eD[[HbKX struct result_1
[A,!3BN {
/qKor;x
typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
VPYcA>-%u } ;
})8D3kzX) Qd~7OH4Lp template < typename T1, typename T2 >
[V
/f{y~{ struct result_2
)6"p@1\u {
_&G_SNa typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
X9c<g; } ;
731RqUR j+fF$6po#t binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
DB|w&tygq X:f5t` ; template < typename T >
|$\1E+ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?$I9/r {
,;MUXCC' return fn(pk(t));
N DI4EA~z }
2N(Z^ template < typename T1, typename T2 >
,d!@5d&Zi typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Qhe<(<^J, {
IuFr:3( return fn(pk(t1, t2));
TUGD!b{ }
82)=#ye_P } ;
MowAM+?^} 7CSn79E ,6^Xn=o # 一目了然不是么?
:Eh}]_ 最后实现bind
Y$,++wx 2_bEo "tOm template < typename Func, typename aPicker >
%Y/;jCY picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
$M,Q"QL {
pi70^`@ 'B return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
[Djx@x }
>^W6'Q$P< zSMM?g^T 2个以上参数的bind可以同理实现。
s7jNRY V 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。
37IHn6r\ A3HNMz 十一. phoenix
[SKDsJRPP Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Ma{@b$> 04-@c for_each(v.begin(), v.end(),
XdzC/{G (
;X+.Ag do_
V\n!?1{kdF [
uARkf' cout << _1 << " , "
N*PJ m6- ]
3,!IV"_ .while_( -- _1),
247vU1 cout << var( " \n " )
`6YN/"unfp )
]m&Ss );
?|`n&HrP PxWH)4 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
&eO.h%@ 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
+|<bb8% operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
-)&lsFF 那么我们就照着这个思路来实现吧:
G&Yo2aADR HsRoiqo mICx9oz] template < typename Cond, typename Actor >
DP *$@5 class do_while
Uw5&.aqn.b {
7bGOE_r Cond cd;
>pol'= Actor act;
cN2Pl%7 public :
*Br
}U template < typename T >
{ /8s`m struct result_1
'm<L}d {
VD!PF' typedef int result_type;
xudZ7 } ;
.'l3NV^{ C=K{;. do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
-4L27C 1Qjc*+JzO. template < typename T >
K0@bh/i/^ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
TgLr4Ex {
?!c7Zx,( do
MCXt,`}[ {
8{%&P%vf act(t);
tmeg=U7 }
3fE0cVG* while (cd(t));
XCgC^c' return 0 ;
gH"aMEC }
zT!.5qd } ;
VsL*&Fk )$pqe|, P;X0L{u0H 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
6%o@!|=I 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
uzp\<\d-t 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
ljg6uz1v% 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
`USze0"t0: 下面就是产生这个functor的类:
Q2m 5&yy@s .G<Or`K^i l;h -`( 11 template < typename Actor >
\f]w'qiW5 class do_while_actor
nkN2Bqt$ {
C(KV5c Actor act;
D51O/.:U2 public :
<8h3)$ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
XCez5Q1 Xz/aytp~A template < typename Cond >
R$it`0D4o picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
t`Xx\ } ;
hy~KY6Ta ^g <Lu/5w >Fe=PRs 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
@te}Asv 最后,是那个do_
jC-`u-_'j B>"-8#B[4 :^x,>(a class do_while_invoker
K)\D,5X^ {
-l"8L;` public :
.Rb4zLYL*w template < typename Actor >
AO7X-, do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
7 lq$PsC {
J|z ' <W return do_while_actor < Actor > (act);
x;4m@)Mu }
g ZES}]N } do_;
xKT;1(Mk rd X; 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
o
7V&HJ[ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
5["n] i 最后来说说怎么处理break和continue
((BdT: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。
pC&i!la{o} 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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