一. 什么是Lambda
Wb/q&o 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
<QyJJQM 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,
*c+Kqz- F`$V H^%V $=iV)- <"g ^V class filler
;oQ*gd {
<d GGH public :
1h.N
&;vy void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
jQp7TdvLE$ } ;
=~i~SG/f EVW{!\8[ JEK6Ms;)A 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:
w}<CH3cx B%c):`w8] n'yC- ; #l6L7u0~wC for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
s^]F4' WvN!8*XFM y^#jM 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
\/J7U|@Lt _Kp{b"G 3JiJ,<,7 ~@x@uY$5 二. 战前分析
<(YmkOS+ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
xbFoXYqgP 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
J1^6p*]GX U}55;4^LX J?WT for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Z^w}: { /* --------------------------------------------- */
5h9`lS2 vector < int *> vp( 10 );
AS34yM(h transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
<m"yPi3TY /* --------------------------------------------- */
n1n1} sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
!4 4 )=xW /* --------------------------------------------- */
dcMWCK int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
_y q"F#,* /* --------------------------------------------- */
:h 1-i for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
7(m4,l+( /* --------------------------------------------- */
Vj7(6'Hg for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
f -N: VuDSjh A#gmKS<J/7 7u"t4Or 看了之后,我们可以思考一些问题:
2,c{Z$\kn 1._1, _2是什么?
#<X+)B6t 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。
!\Y85o>JU 2._1 = 1是在做什么?
w`(EW>i 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。
rzH*| B0g 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。
5eI3a!E]O /lKgaq. ^mLZT* 三. 动工
!@9Vq6 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
d&:ABI N5$L),?\y ?u/Uov@rD jg]_'^pVzr template < typename T >
[:x^ffs class assignment
gdupG {
>5{Z'UWxh T value;
lHBk&UN' public :
>y C1X|d~t assignment( const T & v) : value(v) {}
+$KUy>
template < typename T2 >
Np4';H T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
G 3HmLz } ;
DBuvbq- MS,J+'2 @B;2z_Y!l 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
kw8?::
< 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
C0o0
l> g@!mV)c97 PN ,pEk| yUF<qB class holder
-s`/5kD {
*{t{/^'y public :
=v-BzF15 template < typename T >
m}\G.$ h4 assignment < T > operator = ( const T & t) const
p2N;- {
D2 o,K&V return assignment < T > (t);
3fJGJW!zu }
HS"E3s8 } ;
d'~
k f# Zgt:ZO gTE/g'3 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:
kB-%T66\ z; 6Tp static holder _1;
@^8tk3$Y Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
\|\Dc0p} " (c#H for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
|^K-m42 而不用手动写一个函数对象。
0xbx2jlkY D"^4X'6 b4GD}kR ?;pw*s1Atz 四. 问题分析
Q}GsCmt=)O 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
Ca]+*Eb9z{ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
R[Q`2ggG 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
t|Cp<k]B 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
uGIA4CUm 下面我们可以对这几个问题进行分析。
1!,xB]v1Ri ~1&%,$fZ 五. 问题1:一致性
P?GHcq$\ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
~^((tT 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
LAG*H HS3]8nJW struct holder
T
`x:80 {
TwBwqQ)t //
b/IT8Cm3 template < typename T >
km1{Oh T & operator ()( const T & r) const
8)IpQG {
2GNtO!B. return (T & )r;
xc[LbaBG }
lub(chCE[ } ;
_5'OQ'P2 R I Bj9kd 这样的话assignment也必须相应改动:
OfC0lb:c (uV~1 template < typename Left, typename Right >
Jh2eo+/% class assignment
_=9o:F {
FB{4& ; Left l;
vL"U=Q+/eY Right r;
r`5[6)+P public :
+L_!$"I assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
%?K1X^52d template < typename T2 >
qdoJIP{ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
d;`bX+K } ;
iM;7V*u WZq0$:I;R 同时,holder的operator=也需要改动:
N*6Y5[g!\ bF:]MB^VK template < typename T >
~^*IP1.3 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
>Q&E4j C {
\ .HX7v return assignment < holder, T > ( * this , t);
<k)@PAV }
//63?s+ 1:]iV}OFqR 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。
`2 X~3im 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
c e`3& Mf)0Y~_:R# return l(rhs) = r;
5MsE oLg 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。
9U1cH qV 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
|:_WdU"Q] 16"eyt> template < typename Tp >
'f0*~Wq| class constant_t
C2RR(n=N^ {
\a]JH\T)Q const Tp t;
bl. y4 public :
`p`)D6 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
~e,k71 template < typename T >
d&K2\n const Tp & operator ()( const T & r) const
)SG+9!AbMZ {
l]Ozy@
Ib return t;
=KfV;.& }
u4QPO:,a4 } ;
0Lcd@3XL @i`*i@g 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
~IvAnwQ' 下面就可以修改holder的operator=了
$Lpt2:.((
kfaRN^ template < typename T >
KLpu7D5(| assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
w'[lIEP 2$ {
]$ [J_f*x return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
ax{+7 k }
;O=tSEe p9]008C89 同时也要修改assignment的operator()
%Od?(m"& )G$/II9d template < typename T2 >
n"YY:Gm;8 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
nbM[?=WS 现在代码看起来就很一致了。
]k~k6#),; GtcY){7 六. 问题2:链式操作
,4$ZB(\ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
9?c0cwP? 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。
tRU+6D
<w 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。
`I+G7KK 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。
3=w$1.B d 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
vZj:\geV 6 R}]RuFQ template < typename T >
JSXudz5c struct result_1
HO ,z[6 {
nG<_&h typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
SaKaN#C } ;
IQ_2(8Kv _@I<H\^ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
F9rxm ssbvuTr template < typename T >
v%O KOrJ struct ref
4DY\QvW5 {
sE87}Lz typedef T & reference;
hKP7p } ;
,!U._ic'B template < typename T >
pyA;%vJn struct ref < T &>
^`ah\L {
: vN'eL|# typedef T & reference;
*Dx&} " } ;
b#;%TbDF f0rM 4"1 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
^_FB .y% {+~}iF<% template < typename T >
;Z]i$Vi_r typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
TVVL1wZ {
J})G l return l(t) = r(t);
>Micc }
3!_X FV 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。
aewVq@ngq! 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
e>`+Vk^Jc qcau(#I9. 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
)xgOl*D _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
K=|x"6\ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
e1$T%?(&[ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
GSzb 最后的布局是:
7:7i}`O Add
bup)cX^ / \
\"!Fw)wj Divide 5
vmW >$P / \
OwXw9 _1 3
&AR@5M u 似乎一切都解决了?不。
? <b>2j 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。
l-` M
9# 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。
'Rbv3U 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:
13
`Or(>U AlP}H~|M7 template < typename Right >
sPMCN's assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
wLn,x;;< Right & rt) const
zu8 {
wc?`QX}I return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
.Cq'D. }
'qR)f\em 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
c*o05pMS 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。
1?:/8l%V 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。
]%AmX-U 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。
;vM&se63 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。
AE`z~L, 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?
fBtTJ+51} 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:
!S6zC > xUT]6T0dB template < class Action >
hSQ*_# class picker : public Action
S ]_iobWK {
X@l>mAk public :
9H^$cM9C picker( const Action & act) : Action(act) {}
a2J01B // all the operator overloaded
3>60_:+Zb } ;
D#VUx9kugv NP
}b 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。
$tKz|H) 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
;+ : C }>`rf{T template < typename Right >
@smjXeFo picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
WdQR^'b$ {
4%k{vo5i return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
}N@8zB~X }
)"W__U0 fpd4 v|( Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
l/WQqT 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。
u7Z-kZ 3zC<k2B template < typename T > struct picker_maker
Er@'X0n {
b;kgP`%% typedef picker < constant_t < T > > result;
?@n,
9! } ;
+5AWX,9,- template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
l@edR)n < {
6"@`iY typedef picker < T > result;
jL^3/0"o } ;
e,J
q<=j "d1~(0=6<m 下面总的结构就有了:
Cp!bsasj 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。
e`]x?t<U4/ 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。
,O`a_b] picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
KK-}&N8 至此链式操作完美实现。
)DR/Xu;b <L!9as]w -@=As00Bg 七. 问题3
~m`j=ot 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。
42E%&DF =r1-M.*a.M template < typename T1, typename T2 >
L_@P fI ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
X
?
eCK, {
'! \t!@I$ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
tk]>\}% }
r Uau?? x-E@[= 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:
<V}
ec1 _!qi`A template < typename T1, typename T2 >
:v$][jZ2 struct result_2
nF"NXYa {
5t=7- typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
msf%i ! } ;
t%S2D Ms>CO7Nvy 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?
3UR'*5|' 这个差事就留给了holder自己。
-] @cUx SN#Cnu} o5h*sQ9 template < int Order >
fYgEiap class holder;
rt8"U<~ template <>
dbe\ YE class holder < 1 >
Z;'5A2 {
{TOz}=R"3h public :
@~ 6,8nQ template < typename T >
Rz03he struct result_1
Y|X!da/ {
_keI0ML-# typedef T & result;
8x~'fzf;Sq } ;
.]XBJc template < typename T1, typename T2 >
b )(si/]\ struct result_2
Q8h0:Q {
q1Sr#h| typedef T1 & result;
/mK."5-cm } ;
.ri?p:a}w template < typename T >
As>-9p>v typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
r"4&.&6 {
8"=E0(m return (T & )r;
?B{,%2+ }
yg WwUpY template < typename T1, typename T2 >
FlyRcj typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
zk m#w {
# A#,]XP return (T1 & )r1;
*L{^em#b }
r?%,#1|$$ } ;
rds4eUxe 4R}$P1 E template <>
k*u4N class holder < 2 >
M+l~^E0Wj {
P[K42mm public :
y F;KyY{ template < typename T >
"2_nN]%u- struct result_1
%|(Cb!ySX {
=38c}( typedef T & result;
p!/ *(TT } ;
.VA'W16 template < typename T1, typename T2 >
KN<KZM struct result_2
tq.g4X ;_ {
:"Gd;~p. typedef T2 & result;
Sp-M:,H3H } ;
Yu+;vjbK- template < typename T >
19]O; typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
*|B5,Ey {
gR76g4|=; return (T & )r;
u
OB`A-K }
W<\*5oB%H template < typename T1, typename T2 >
X,`^z,M%I typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
mV;)V8' {
gg?O0W{ return (T2 & )r2;
LZ4Z]!V }
_]Y9Eoz } ;
=<.h.n j"Z9}F@ '>Uip+' 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
Hdda/?{b 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
9jJ:T$} 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
K)P].htw F7&Oc)f"B return l(i, j) = r(i, j);
7<zI'^l 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Ksb55cp` ;\54(x}|K return ( int & )i;
2PViY,V| return ( int & )j;
yP "D~u 最后执行i = j;
./_4D} 可见,参数被正确的选择了。
S]<%^W' OV`#/QL UNCI"Mjb XQStlUw8+ ]]6 八. 中期总结
\~#$o34V 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:
t-Zk)*d/0 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
&eFv~9 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
?{(Jy* 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
5
8n(fdE !glGW[r/7 xG8z4Yu w1,6%?p(O &d 6 ,3bAlc8D7 九. 简化
D {N,7kT 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。
</li<1 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
*3h!&.zm 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:
*k
!zdV 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
mApl}I +-*/&|^等
F2C v,&' 2. 返回引用。
)(DX]Tr` =,各种复合赋值等
5@`DS-7h 3. 返回固定类型。
v0W/7?D 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
^cI 0d,3= 4. 原样返回。
Y/`*t(/5 operator,
B'-L-]\H 5. 返回解引用的类型。
9~6~[z operator*(单目)
i3<ZFR 6. 返回地址。
m:C |R-IL operator&(单目)
vx4Jk]h+=L 7. 下表访问返回类型。
:M\3.7q operator[]
I7HP~v~ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
:eL
ja* operator<<和operator>>
t4FaU7 5tcJTz 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。
&)F#cVB 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
jbs)]fqC; OO-b*\QW template < typename Left >
oWcBQ| struct value_return
;0Mg\~T~' {
> m##JzWLr template < typename T >
NSDls@m struct result_1
O_|p{65 {
PJ'.s
typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
8BggK6X } ;
dH+oV` >@i{8AD template < typename T1, typename T2 >
9p%8VDF= struct result_2
Pskg68W {
H<C+rAIb typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
nI<Ab_EB } ;
|emZZj } ;
]?n~?dD{] j[&C6l+wH =7 ${bp! 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
p'YNj3&u z]0UW\S/ 下面我们来剥离functor中的operator()
F'3-*>]P 首先operator里面的代码全是下面的形式:
vw/X x[1(cj return l(t) op r(t)
BZs?tbf return l(t1, t2) op r(t1, t2)
\"AzT{l!; return op l(t)
zR6^rq* return op l(t1, t2)
` EgO&;1D) return l(t) op
kz?m `~1 return l(t1, t2) op
FX:'38-fk return l(t)[r(t)]
X.hVMX2B return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
YMIX|bj6Y mFeoeI,Jv 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:
U(u$5 单目: return f(l(t), r(t));
V0a)9\x(\ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
*pKj6x 双目: return f(l(t));
d ~3GEK return f(l(t1, t2));
N
Uq'96{Y 下面就是f的实现,以operator/为例
XdGA8%^cY DgRA\[c struct meta_divide
#`b5kqQm {
k5TPzm=y{ template < typename T1, typename T2 >
X7{ h/^ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
X)k+BJ {
E|5lm return t1 / t2;
drEND`,@6| }
Yn1CU } ;
Fc.1)yh. V.12 这个工作可以让宏来做:
u<a =TPAU sN9
SuQ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
.qG*$W2f template < typename T1, typename T2 > \
/{+77{#Qn static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
nN[gAM ( 以后可以直接用
.m
\y6 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
3FpS o+ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
q+}Er*r (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
BHEZ<K[U
o7WK"E!pF' b.sRB1 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
eK'ztqQ m-)yQM8 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
*w_f-YoXp class unary_op : public Rettype
0F|DD8tHR {
Q2 @Ugt$ Left l;
Nw|m"VLb public :
4>$weu^ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
M}*#{UV2 SM@RELA'Lb template < typename T >
L!V6Rfy typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#Hy fjj {
2*9rhOK* return FuncType::execute(l(t));
sPUn"7 }
ECF \/12 s
u)AIvF{ template < typename T1, typename T2 >
}ikJa typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
SB\T
iH/ {
%?~`'vYoi return FuncType::execute(l(t1, t2));
{'R\C5:D7 }
OJ Y_u[ } ;
2Ed xBW{Wyh 6pi^ rpo 同样还可以申明一个binary_op
x0 dO^D Nq=r404 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
#}U*gVYe class binary_op : public Rettype
m_n*_tX {
yk7 l{F Left l;
Bk9? = Right r;
XP'7+/A public :
56Gc[<nR binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
("$ ,FRTQ: mFu0$N6]H template < typename T >
iQnIk|8 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0nV|(M0lu? {
U*7Yi-"/* return FuncType::execute(l(t), r(t));
b3RCsIz }
Z UCz-53 +~L26T\8 template < typename T1, typename T2 >
69>N xr~k typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
KsMC+:`F {
84uHK)h<% return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
pHkhs{/X }
39zwPoN> } ;
Hjtn*^fo^ ,F)9{ <r] @3@oaa/v 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
[J71aH 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
95%,
8t DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
}3&~YBx;: 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
#0wH.\79 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
%Yi^{ZrM 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
pg;y\} 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
2|C(|fD4 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
:-Al}7 下面是修改过的unary_op
j/<z[qr PWw2;3`-6w template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
/5Zt4&r class unary_op
E0Neo _7 {
!Hp H Left l;
!^EdB}@yS ]@D#<[5\ public :
%Z#s9QC 39+6ZTqx unary_op( const Left & l) : l(l) {}
g.re`m|Aj w2/3\3p template < typename T >
!33)6*s struct result_1
0Zq jq0O# {
#=* y7w typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
JM?X]l } ;
K
V-}:u( &+Iv"9 template < typename T1, typename T2 >
2/]74d8 struct result_2
cLpkgK&a {
%tRQK$]c typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
?\D=DIN-r } ;
8A 3pYW- HI}9"(t} template < typename T1, typename T2 >
Z1t?+v+Ro* typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
dY'mY ~Tv {
t@(`24 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
`0qBuE_^h }
Pb(XR+ UD@u hL template < typename T >
c+^#(OB typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_CDl9pP36# {
=gjq@N]lAW return OpClass::execute(lt(t));
S)h0@;q }
bim
82<F jbU=D:| } ;
h/t{=
@
.5 (pFPuV ."#M
X! 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
,py:e>+^t 好啦,现在才真正完美了。
X/D^?BKC 现在在picker里面就可以这么添加了:
]U8VU b+ g(=z+ template < typename Right >
}>|M6.n " picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
.<Lbv5m {
1JIo,7 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
JGB 9Z }
|QIFtdU5T 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。
3bGJ?hpp mx'!I7b(L/ W]t!I}yPR cxNb!G ba-J-G@YW 十. bind
0gEtEH+ 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。
8<VO>WA>E 先来分析一下一段例子
L:(>ON E(;V.=I l-Q.@hG int foo( int x, int y) { return x - y;}
;hsem,C h7 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
)TmqE<[ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
!)}3[h0 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。
>Mzk;TM 我们来写个简单的。
}c"1;C&{ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
jv
C.T]<B 对于函数对象类的版本:
.=nx5yz ![{>$Q?5
template < typename Func >
@vC7j>*4B struct functor_trait
45u\v2,C3 {
k[6xuyY] typedef typename Func::result_type result_type;
*r&q;ER } ;
},d`<^~ 对于无参数函数的版本:
XU3v#Du .5;Xd? template < typename Ret >
sL9,+ struct functor_trait < Ret ( * )() >
*,UD&N_)*6 {
i"h '^6M1 typedef Ret result_type;
,1s,G]%M } ;
y$]gmg 对于单参数函数的版本:
4a&*?=GG TaZw_)4c template < typename Ret, typename V1 >
XYOPX>$T struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
qJQ!e {
yJheni typedef Ret result_type;
fn1G^a= } ;
`o.DuvQ
E 对于双参数函数的版本:
~is$Onf99# q:y_#r"_y template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
/lC&'h T struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
sUfYEVjr {
>|"mhNF typedef Ret result_type;
vu&%e\gM } ;
Zj*kHjn" 等等。。。
L+c7.l.yT 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
&!y7PWHJ ~1NK@=7T template < typename Func >
2
f"=f^rf struct func_return
}w#Ek=,s#o {
p;GT[Ds^ template < typename T >
YSvZ7G(m> struct result_1
'%u7XuU-] {
.)7r /1o typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
?9_RI(a.} } ;
>#q2KXh 6evW
O! template < typename T1, typename T2 >
R3G+tE/Y struct result_2
Q}a,+*N. {
`ehZ(H} typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
-7^A_!. } ;
:%!}%fkxH } ;
wX0m8"g@ 5&y;r \,w*K'B_Y 最后一个单参数binder就很容易写出来了
U%Kv}s/(F{ 5kK:1hH7 template < typename Func, typename aPicker >
gbf-3KSp^ class binder_1
MpV3. {
%7X<:f|N8x Func fn;
\WDL?(G< aPicker pk;
62R94 public :
{M7`z,,[ J H%^FF2 template < typename T >
m#D+Yh/y{n struct result_1
-`iXAyr)m {
Y7vTseq typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Nn"[GB } ;
,~R`@5+ BVKr 2v template < typename T1, typename T2 >
"5KJ /7q! struct result_2
g1je': {
wH=L+bA>a typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
COE,pb17 } ;
+s*OZ6i [ %TY;}V59 b binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
fQ\nK H~ !n=?H1@ template < typename T >
BZ] 6W/0 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
aUdbN&G {
\(nb
>K return fn(pk(t));
-/#VD&MJO= }
7j>NUx=j3 template < typename T1, typename T2 >
?e`4
sf_~ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-+'fn$ {
YL )epi^ return fn(pk(t1, t2));
F-\Swbx+ }
AoaRlk-# } ;
E&\dr;{7 >@NH Al uhyw?#f 一目了然不是么?
[j6EzMN 最后实现bind
c)d*[OI8 Z~g I ) &C~R* template < typename Func, typename aPicker >
E%eTjvvxus picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
vyME {
SIJ:[=5!7 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
dLtSa\2Hn }
7}r!&Eb
Di[}y; 2个以上参数的bind可以同理实现。
56;(mbW 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。
Q?f%]uGFQ Oz\mIVC# 十一. phoenix
? m$uqi Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
\2?p s6#@S4^=\ for_each(v.begin(), v.end(),
y8Q96zi (
dXkgWLI~ do_
"4VC:"$f [
f8ap+][ cout << _1 << " , "
2?",2x09 ]
;l^4/BR .while_( -- _1),
=j)y.x( cout << var( " \n " )
@S/PB[%S )
:ZP4(} );
[x{S ,?6 CaX0Jlk* 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:
u/Os 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
~c
e?xr| operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
'%W'HqVcG1 那么我们就照着这个思路来实现吧:
U6hT*126 ]dXHjOpA rsbdDTy template < typename Cond, typename Actor >
i|'M'^3r class do_while
-ff|Xxar{ {
-{Lc?= Cond cd;
F1V[8I.0 Actor act;
FiTP-~
public :
<O`yM2/pS template < typename T >
s\c*ibxM, struct result_1
<
q6z$c)K {
R3MbTg typedef int result_type;
o8!gV/oy } ;
QN %w\JXS ?/mk FDN do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
*. H1m{V xS~OAcxg template < typename T >
O1/U3/2/d typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
DVu_KT[H d {
+O<0q"E do
u3!aKXnv< {
O|#N$a&_N act(t);
t@GPB]3[ }
A#s`!SNv while (cd(t));
x\=2D<@az return 0 ;
gTI!b }
l2DhFt$!= } ;
T [w]w
}$K2h* %-~W|Y 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
+39Vxe:Oy 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。
-Yaw>$nJ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
x+V;UD=mH 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
_":yUa0D 下面就是产生这个functor的类:
}*!7
Vrep Tct[0B ^ <Z^3c>/ template < typename Actor >
FzOr#(^ class do_while_actor
cD-.thHO {
A>"v1Wk Actor act;
4(aDi;x "w public :
7m;2M]BRi do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
4X2XSK4 SnK j:|bV template < typename Cond >
{(}Mu R picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
>wK ^W{ } ;
r7tN(2;5 SrV+Ox ;H#'9p ,2 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
2 }QD> 最后,是那个do_
0y$aGAUm sPCp20x:y8 9`J!]WQ1[ class do_while_invoker
8ALvP}H {
-e=p*7'] public :
LGN,8v<W( template < typename Actor >
!XjvvX"j do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
d*26;5~\ {
!GkwbHr+p return do_while_actor < Actor > (act);
im&E\`L7 }
S~1>q+<Q } do_;
k^q}F%UV bl|k6{A 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
z/*nY? 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Si<9Oh 最后来说说怎么处理break和continue
|H67ny&K^& 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。
[Rh[Z #6 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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