一. 什么是Lambda
n25tr'= 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
OUk5c$M( 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
5F sj_wFk 2d;xAX ] !@Vp Bl -zLI!F 0 class filler
{i}Q}OgYq {
ftU5A@(T public :
cTaD{!zm5 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
6`";)T[ G9 } ;
<d&)|W W>wi;Gf# 34^Cfh 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
9c %Tv ^t
ldm7{_ +M]8_kE=+l S=amj cC for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
|j}F$*SE[ J$/BH\ h5JwB<8 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
r4ttEJ-jG zomNjy* %e<dV\x?T u\geD 二. 战前分析
\J:T] 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
~d `4W<1a 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
;GT)sI Jb.u^3R@ UYrzsUjg& for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
yi;t /* --------------------------------------------- */
&FF. Ddt{ vector < int *> vp( 10 );
PQ"%Z.F" transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
D=sc41] /* --------------------------------------------- */
j"u)/A8* sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
6:tr8 X_ /* --------------------------------------------- */
v]U;5Uo int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
+vSE} /* --------------------------------------------- */
~%:p_td for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
^|{fB,B /* --------------------------------------------- */
DMN H?6 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
(#iM0{ \\Tp40m+ "[S
6w gbf=H8] 看了之后,我们可以思考一些问题:
LhRe?U\ 1._1, _2是什么?
*+Q*&-$ 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{o{=]x1 2._1 = 1是在做什么?
Vot+gCZ 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。
%ys}Q!gR 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。
@5G7bY7Nz y]4`d ly%B!P| 三. 动工
i O|,,;_ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
BIf].RY j$oZIV7 emPm^M5/K oz-I/g3go template < typename T >
:=eUNH class assignment
8vW`E_n {
&it/@8yH T value;
(+ anTA= public :
:Rj,'uH+h) assignment( const T & v) : value(v) {}
n1(X%%2 template < typename T2 >
&)jZ|Q~ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
.{Oq)^!ot } ;
m9cT}x&j r['C.S6 6|cl`}g_j 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
DJ0T5VE W3 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
\%Q
rN+WQ lB~'7r` :]QxT8B oa !P]r class holder
{=7i}xY]T {
1^^D :tt public :
S
Tk#hhx template < typename T >
JHH&@Cn assignment < T > operator = ( const T & t) const
T=dvc} {
1u+(rVQN return assignment < T > (t);
fGWK&nONyk }
oz@6%3+ } ;
7!nAWlQ&-E Hvo27THLo Y{tuaBzD 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:
++"PPbOe&D K({,]<l5 static holder _1;
$Xc<K_Z Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
ZhaOH5{9 j!7Uj] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
;}'<`(f&nX 而不用手动写一个函数对象。
KZfRiCZ 0*x? 7b2<,
.E (SA*9% 四. 问题分析
%([H*sLX 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
{hR2NUm 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
lXKZNCL 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
,0~TvJS 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
SH|$Dg 下面我们可以对这几个问题进行分析。
/z:K# ??V["o T 五. 问题1:一致性
qDb}b d5 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?|
c%.&F 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
pk1M.+ hiHp@"l< struct holder
?='9YM {
\9QOrjiw //
V1A3l{>L template < typename T >
-#x\ E%v.F T & operator ()( const T & r) const
nTKfwIeg5 {
5wX>PJS return (T & )r;
`,d7_#9' }
G)7sXEe } ;
q/?_djv hGV/P94 这样的话assignment也必须相应改动:
Q#KjX;No 4/>={4Y9 template < typename Left, typename Right >
<=M }[ class assignment
_s8_i6 Y {
;xwQzu%M>5 Left l;
lZ_k307 Right r;
( mlc']F public :
UXHFti/A< assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
_yUFe& template < typename T2 >
[=+/ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
^&HYnwk } ;
e,8-P-h~T C<>.*wlp= 同时,holder的operator=也需要改动:
sXu+F2O I&Y(]S,cU template < typename T >
aa/9o] assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
vE(Hy&Q& {
Dzr5qP?# return assignment < holder, T > ( * this , t);
jq{Ix }
{AUEVt )K~nZLULY 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。
]mA?TwD 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
U w" %>TdTt return l(rhs) = r;
`l#g`~L 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。
5Y^YKV{ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
)3sb2
# <H 6Uo#ao template < typename Tp >
%R"Fx$tQ class constant_t
{wI0 =U {
-S@: const Tp t;
=Frr#t!(w0 public :
y e'5A constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
cDg27xOUi template < typename T >
46~ug5gV const Tp & operator ()( const T & r) const
ty> O}9% {
YPl{5= return t;
Gj 3/&'k6 }
'Iu(lpF& } ;
*OiHrI9y wn`budH?c8 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
O5
SX"A 下面就可以修改holder的operator=了
?*,q#ZkA9W v(`$%V. template < typename T >
?9+;[X assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
UlrY {
FhGbQJ?[3 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Q*:
Ow] }
*F0N'* pjFgIG2=9 同时也要修改assignment的operator()
d@hJ=-4 16vfIUtb template < typename T2 >
f$|v T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
xh0!H|
R 现在代码看起来就很一致了。
uypD`%pC AI2CfH#:C 六. 问题2:链式操作
V 6F,X`7 现在让我们来看看如何处理链式操作。
TL>e[PBO 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。
M3%<kk-_ 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。
A\`Uu& 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。
xpz
Jt2S 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
P}gh-5x #LiC@> template < typename T >
\Z8!iruN struct result_1
\B)<<[ $ {
wr`eBPu typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
M:x(_Lu } ;
v;SJgZK 2 E^P=jU` 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:
("Zi,3"+ -IE;5f#e template < typename T >
d9s"y?8 struct ref
sZc<h]L(g {
Y%3j>_\; typedef T & reference;
D%zIm,bf } ;
*d(Dk*( template < typename T >
ScEM#9T | struct ref < T &>
Z_%>yqDC {
H,'c& typedef T & reference;
]P.S5s' } ;
*h UrE 8QU`SoS9 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
l}JVRU{ ~0L>l J template < typename T >
E%TvGe;# typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
b> |oU {
-Db( return l(t) = r(t);
&PbH!]yd }
<javZJ 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。
Y3?kj@T`i 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
%Xn)$Ti~< N}\i!YUD 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
% uKDcj _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
=$MV3] _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
/9sUp}* +5 调用divide的对象返回一个add对象。
d<]/,BY' 最后的布局是:
)j](_kvK Add
V%))%?3x_ / \
a.P^+h Divide 5
N'4*L=Ut / \
SLW1]ZaG _1 3
sB $!X@ 似乎一切都解决了?不。
!*p lK6a 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。
:H~r
_>E 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。
!)GPI?{^5 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:
DGcd|>q =Oy,SX template < typename Right >
.*ZNZ|g_ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
#C|iW@ Right & rt) const
`+U-oqs {
Ab2VF;z : return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
1!~9%=% }
|nD`0Rbw 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
IySlu^a 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。
=uHTpHR 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。
# aC}\ 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。
x[]n\\a? 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。
M:ttzsd 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?
sviGS&J9h 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:
9rhz#w {2!.3<# template < class Action >
(q)W<GYP class picker : public Action
@ ~PL|Pp_ {
xMe[/7)4 public :
9vXrC_W9 picker( const Action & act) : Action(act) {}
<3i!{"} // all the operator overloaded
gX[6WB"p } ;
y<)x`&pcD EM"YjC)F 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。
#6JG#!W 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:
/gxwp:&lY Zvc{o8^z template < typename Right >
\hg12],#:@ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
cEe>Lyt {
!aLL|}S return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
T7[ItLZ }
4]Krx
m`8 C@xh$(y Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
)F:hv[iv 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。
TtHqdKL o_?YYw-: template < typename T > struct picker_maker
1g
*4e {
J
9z\ qTI typedef picker < constant_t < T > > result;
bEM-^SR } ;
h9No'!'! template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
O `*}N1No[ {
gP`8hNwR typedef picker < T > result;
vuHqOAFNs } ;
m/<7FU8 ,2"-G";!f\ 下面总的结构就有了:
k5((@[ 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。
7Kfh:0Ihhy 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。
Q~nc:eWD picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
9mr99tA 至此链式操作完美实现。
}=NjFK_6 tip\vS) G"wy? 七. 问题3
yKi* 8N"e< 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。
^dQ#\uy $P>ci4]t template < typename T1, typename T2 >
23zB@aE_?1 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
gz8<&*2 {
@`)A) return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
gE|_hfm( }
oGa8}Vtc 8@Pv
nOL 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
WJ8i,7 VGkwrS;+I template < typename T1, typename T2 >
t=5K#SX} struct result_2
K^EW*6vB8O {
Ao(Xz$cQfW typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
YHl6M&*@ } ;
IF<pT) awGI|d 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?
(z\@T`6` 这个差事就留给了holder自己。
tQF,E&Jo8 }PD?x4 h>9GfF3 template < int Order >
}5\F <b^@Y class holder;
LNtBYdB`pK template <>
iCnKQG class holder < 1 >
,@Xl? {
kU0e;r1 N public :
nKT\ /}d template < typename T >
l@%MS\{ struct result_1
Ap=LlZ {
uD_iyK0, typedef T & result;
"1t%J7c_ } ;
m!V ?xGKJ template < typename T1, typename T2 >
d[J+):aW struct result_2
xh,};TS(K {
:>] =YE typedef T1 & result;
4u0=/pfi[ } ;
K}LmU{/t/ template < typename T >
Pd6 p)zj typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
7']n_-fu {
IOtSAf return (T & )r;
'(r/@%=U }
q{ i9VJ] template < typename T1, typename T2 >
1TJ2HO=Y typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
L TzD\C' {
vWc =^tT return (T1 & )r1;
)l~:Puvh }
sA[hG*#/S } ;
N*y09?/h E0[ec6^qwY template <>
q,(U 8 class holder < 2 >
v'mRch)d {
BagO0# public :
a"@k11 template < typename T >
UiO%y struct result_1
],V_"\ATD {
OrNi<TY> typedef T & result;
(R5n ND } ;
@m[q0G} template < typename T1, typename T2 >
kaqH.e( struct result_2
jvv3;lWDL. {
`7[z%cuK typedef T2 & result;
yY+)IU. } ;
`83s97Sa template < typename T >
d0vn/k2I typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
pUi|&F K"> {
2dg+R)% return (T & )r;
'B>fRN }
AwN7/M~' template < typename T1, typename T2 >
I&%{%*y typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
VC$,Y {
~gg(i"V return (T2 & )r2;
o`,|{K$H }
fyaiRn9/ } ;
6aRPm% bis}zv^%v {xJq F4 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> >。
v,Eqn8/O 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
dY[ XNP 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Z\c^CN _$g6Mj]1z return l(i, j) = r(i, j);
iZm#
"}VG 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
4LO4SYW7 YW9r'{(D(I return ( int & )i;
B8_)I. return ( int & )j;
iYJ: P 最后执行i = j;
<?yf<G'$ 可见,参数被正确的选择了。
F<H[-k*t/ e1ts/@V Z1Y/2MVSb nIc:<w] X)6}<A 八. 中期总结
'9d<vWg 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:
[Ume^ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
ML eo3 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
g2)jd[GM 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
vz$-KT4e^ YvA@I|..~ ]:H((rk l}w9c`f RgTm^?Ex o^Z/~N 九. 简化
B"KDr_,, 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
dRC
RB 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
wMc/Og 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
4PdJ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
p=13tQS< +-*/&|^等
^<u9I5? 2. 返回引用。
p>x[:* =,各种复合赋值等
(h&XtFul} 3. 返回固定类型。
EY+/
foP 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
< 7 4. 原样返回。
ct o+W}k operator,
e8E*Urtz 5. 返回解引用的类型。
;zq3>A operator*(单目)
itotn!Wb` 6. 返回地址。
3jR> operator&(单目)
JdYmUM|K/c 7. 下表访问返回类型。
d OG]Yjc operator[]
pX 4:WV 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
,EsPm'`?A/ operator<<和operator>>
b{+7sl M( euwy OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
HgVPyo 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
4DLp+6zP skSs|slp template < typename Left >
HV0! G-h struct value_return
X1wlOE {
PeU>h2t template < typename T >
WF#3'"I struct result_1
,?k0~fuG6 {
3$ 'eDa[ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
%1JN% } ;
WRdBL5 $~^Y4 }
m template < typename T1, typename T2 >
<t~RGn3 struct result_2
k 'CM^,F& {
P
}BU7`8 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
^k#.;Q#4 } ;
}^b7x;O| } ;
h
eR$j |M;tAG$,"y A,H|c=" 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
_0GM!Cny aB$xQ|~ 下面我们来剥离functor中的operator()
mKTa. 首先operator里面的代码全是下面的形式:
xY_<D+OV $4Vp l return l(t) op r(t)
k'6Poz+< return l(t1, t2) op r(t1, t2)
%jBI*WzR return op l(t)
4Y'Kjx return op l(t1, t2)
(7zdbJX return l(t) op
'gD,HX return l(t1, t2) op
1J{1>r return l(t)[r(t)]
?^X
e^1( return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
^i;y2c ezz;NH 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
b'5]o 单目: return f(l(t), r(t));
O,D/&0 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
\c1NIuJR 双目: return f(l(t));
178u4$# b return f(l(t1, t2));
:6T8\W 下面就是f的实现,以operator/为例
AcoU.tpP
0m& struct meta_divide
|Q|vCWel{ {
h=x{
3P;B template < typename T1, typename T2 >
TXH9BlDn static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
g %e"K nU {
Lh_Q@>k return t1 / t2;
C@P4}X0,= }
VX'cFqrK3 } ;
q@@C|oqEX [(81-j1v 这个工作可以让宏来做:
'F .tOD @lO(QpdG #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Fcp8RBq template < typename T1, typename T2 > \
QBD\2VR static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
l)P~#G+C 以后可以直接用
[t{ed)J DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
mI4)+8SUu 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
r5s$#,O/&Q (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。。。)
l2.Lh<G Vi:<W0: )a;ou>u 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
KD(}-zUs sM _m template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
CS\ E]f class unary_op : public Rettype
=Z~ nzyaN {
=7l'3z8 Left l;
{E3329t|' public :
}i\U,mH0_& unary_op( const Left & l) : l(l) {}
bdBFDg %uUQBZ4 template < typename T >
s9 \HjK*+ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
jb'AOs {
No(p:Snbo return FuncType::execute(l(t));
q33Z.3R }
$Y3mO~ #ouE,< template < typename T1, typename T2 >
cy%S5Rz typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}b$W+/M\ {
nyRQ/.3 return FuncType::execute(l(t1, t2));
2c u?2_, }
H}f}Y8J{ } ;
kCVO!@yZz N5%Cwl6i Z{p)rscX 同样还可以申明一个binary_op
vi8)U]6 HuRq0/" template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
wVMR&R<t class binary_op : public Rettype
@TqqF:c7 {
ch-.+p3 Left l;
qVe&nXo Right r;
MEled:i public :
>I&'Rj&Mc binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
3{/Y&/\"'^ 6
h%%? template < typename T >
\[CPI`yQe typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
C\RJ){dk {
'0MH-M return FuncType::execute(l(t), r(t));
Kc,=J?Ob }
i p"LoCE yr"BeTrS. template < typename T1, typename T2 >
Q[Xh{B typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_
!r]** {
65g"$:0 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
7#G8qh< }
8
mFy9{M } ;
<,\Op=$l3I NW
AT" 9`8D Ga 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
R32A2Ml 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
KN\*|) DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
#J_+
SL[ 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。
L2$`S'U W 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
%7vjYvo> 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。。。
Jp#Onl+d6 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
@5tW*:s 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)
s/cclFji] 下面是修改过的unary_op
=IC
cN| ynQ+yW74Z template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
83[gV@LW0m class unary_op
:@=;WB*0 {
a|5^4 J\% Left l;
>anq1Kf u.~`/O public :
A&8{0 4
>2g&);B unary_op( const Left & l) : l(l) {}
-l2aAK1M J 6%CF2 template < typename T >
Dmq_jt struct result_1
"$6 .L^9W {
WNo",Vc typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
L?:fyNA3[ } ;
`rQDX<? )o[Jxu' template < typename T1, typename T2 >
rV[/G#V>{ struct result_2
5+yT{,(5 {
=|Vm69 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
.`;
bQh'! } ;
F&[MyX U4 ]\ DIJ>JZ template < typename T1, typename T2 >
3{"M N= typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7sglqf> {
Ao}J return OpClass::execute(lt(t1, t2));
)/4xR] }
8F(Vd99I >M-ZjT> template < typename T >
8RE" xJMff typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
FM=-^l, {
Ce~
a(J|" return OpClass::execute(lt(t));
0[QVU,]< }
=E~)svl6g tg|7\Z7i } ;
Aav|N3 -q6d&D'B+ QgB%\mO= 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
[:Y`^iR. 好啦,现在才真正完美了。
</@3}rfUPg 现在在picker里面就可以这么添加了:
S1&Df%Ra Y[p template < typename Right >
Rk(2|I picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
~d\>f {
f0Zn31c^ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
\-eDNwJ:#@ }
?x-:JME0 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
{DVu* %| PD$@.pib '3'*VcL( _1EWmHZ? ! {c"C 十. bind
Z7:TPY$b 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
Z?AX 先来分析一下一段例子
bzh`s<+ UP?]5x> Pi&8!e< int foo( int x, int y) { return x - y;}
GDBxciv bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
3g''j7 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
c*:H6(u 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
?jy6%Y#,i 我们来写个简单的。
F?EAIL 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
=xX)2h 对于函数对象类的版本:
![}q9aeT }_GI%+t template < typename Func >
<
X&{6xu struct functor_trait
s?-J`k~q {
25m6/Y typedef typename Func::result_type result_type;
,{rm<M.) } ;
B$)&;Q 对于无参数函数的版本:
B!iz=+RNC1 d4[mR~XXT template < typename Ret >
^Ox|q_E
w} struct functor_trait < Ret ( * )() >
LkA_M'G {
QT[yw6Z typedef Ret result_type;
R3\oLT4 } ;
:^92B?q 对于单参数函数的版本:
G
zw
$M v==]v2- template < typename Ret, typename V1 >
S{. G=O struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
uU;]/ {
+,$ SZ O] typedef Ret result_type;
#G`UR } ;
W]l&mr 对于双参数函数的版本:
),53(=/hl D @bnm
s template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
4,.B#: 8 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
i{.%4tA4 {
Qe,aIh typedef Ret result_type;
6'YsSde". } ;
NKJ+DD:' 等等。。。
fAHf}j 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
{T2=bK~ fRT4,; template < typename Func >
N-cLp}D}WB struct func_return
|y}iOI {
LRa^x44 template < typename T >
"pLWJvj6- struct result_1
)*tV {
F\U^-/0, typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
,ag:w<km } ;
CpG]g>]L&[ =MCQNyf+ template < typename T1, typename T2 >
pjVF^gv,* struct result_2
[n!5!/g>j {
XI"8d.VR typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
K[/sVaPZ } ;
[8OQ5}do/ } ;
3|qT.QR`Z 6^vseVx Yj-JB 最后一个单参数binder就很容易写出来了
m(6SiV=D9 ?9I=XTR template < typename Func, typename aPicker >
{P[>B}'rW class binder_1
hI Q 2s
{
dd&n>A3O= Func fn;
DE659=Tq aPicker pk;
qS.TVNZ public :
34e>R?J E!_mXjlPc template < typename T >
+T|M U struct result_1
>3\($<YDZM {
LFHzd@Y7" typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
5UU1HC;C } ;
YA,vT[kX F{;{o^Pv template < typename T1, typename T2 >
X4z6#S58 struct result_2
`$hna{e^n {
!Ic{lB typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
%
bpVK~z } ;
g.9:R=JPT T)Ohk(jK1 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
|gP9^B?3 Hvj1R.I/ template < typename T >
m5w ZS>@ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
) }.<lSw {
=iZj&B X return fn(pk(t));
S, g/2k* }
M!Hn`_E template < typename T1, typename T2 >
Eh{]so typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
o fw0_)!Q {
U0Q:sA U return fn(pk(t1, t2));
:
U:>X6f }
q[rBu9 } ;
`~ , |1z?#@BH iJH;OV;P 一目了然不是么?
.PHz
最后实现bind
%%-hax.x0X A3jT;D9Y% D;RZE template < typename Func, typename aPicker >
aOWfu^&H: picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
ImnN&[Cu {
IC[iCrB return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
{y0 `p1 }
s1/:Ts[3i t^Hte^#S 2个以上参数的bind可以同理实现。
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。
SA1|7 k 6)ThIG 十一. phoenix
O,>`#? Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
[LcHO] _^M =%UX"K` for_each(v.begin(), v.end(),
:% o32 (
`_*NFv1_ do_
K@DK4{ [
(sHvoE^q- cout << _1 << " , "
0
jszZ_ ]
\KpSYX1 .while_( -- _1),
Vu
u2SS cout << var( " \n " )
6n}5>GSF )
<m7T`5+ );
WOgPhJ 7G^`'oZ 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:
2:>|zmh_ 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
xbeVqP operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
l[)ZEEP 那么我们就照着这个思路来实现吧:
ED>T2.:{ bOKgR{i y66V`,e0 template < typename Cond, typename Actor >
Q:/BC= ~ class do_while
FN)vFQ#J {
kq m$a Cond cd;
5/m^9@A Actor act;
k&kx%skz public :
uk\-"dS template < typename T >
Gx.iZOOH/ struct result_1
9sR?aW^$,/ {
mV58&SZT typedef int result_type;
acXB
vs } ;
No1*~EQ MK*WStY do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
^71!.b% /1Q
i9uit template < typename T >
VXpbmg!{S typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
P%- @AmO^_ {
)w.\xA~| do
k~<b~VcU {
q!5 *)nw" act(t);
LZ"yMnhOf }
GOx+%`.R\ while (cd(t));
%^r}$mfy:0 return 0 ;
@H?_x/qBT }
q')MKR* } ;
6tKm'`^z4 ~jqG svBT~P0x 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
tk"+PTGJT 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
4IW7^Pq`P 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
}E}b/ulg1 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
pu"`*NL 下面就是产生这个functor的类:
3O W)% [J6*Q9B<V& y].vll8R template < typename Actor >
AhjUFz class do_while_actor
r-ldqj {
H,F/u&O Actor act;
0%9Nf!j public :
iyRB}[y do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
.Y?/J,Ch 6@2 S*\& template < typename Cond >
.7!n%Ks picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
7Z(F-B
+j } ;
1 >nl ]yO gx*rxid x@@U&.1_A 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
L;n2,b 最后,是那个do_
J:{$\m' D`t }V .>K):|Opv class do_while_invoker
P[.BK {
|kUxTe public :
d]v4`nc
template < typename Actor >
N<xf=a+j do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
o9l =Q {
!+E|{Zj return do_while_actor < Actor > (act);
~}c`r 4 }
YEEgDw]BQ } do_;
QTN
_Z#' '}`|QJ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
V
ifQ@ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
/<HEcB 最后来说说怎么处理break和continue
Y[A`r0 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。
=s2dD3Fr| 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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