一. 什么是Lambda
|HfN<4NL 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
\eoJ6IRE\T 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,
bKac?y~S_ #7BX,jvn> 3aERfIJyE nS9 kwaO class filler
vcz?;lg {
%"=qdBuk public :
T(q/$p&q void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
yN:U"]glC } ;
x~n]r[!L /=+Bc=<lZ 4&_|myO& 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
,cwjieM *'\xlsp# D]*<J"/]d jImw_Q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
h$_5)d~ ;Sw%t(@ g?>V4WF 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
y%@C-: 4Tn97G7 V}po z8*{i]j 二. 战前分析
rpMjDjW 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。
dW} m44X 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
<}n"gk1is bTJ l BU=;rz!; for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
K/IG6s;Xj /* --------------------------------------------- */
]Z=O+7(r vector < int *> vp( 10 );
L3|~
i&k transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
K>S:Z /* --------------------------------------------- */
B4{clI _i sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
xk@fBa } /* --------------------------------------------- */
df@G+v0_1 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
I6.}r2?;A /* --------------------------------------------- */
j=y{ey7Fd for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
?r/)s()ALf /* --------------------------------------------- */
jPA^SxM for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
2x<4&^ 6o=Q;Mezl *di}rQHm 3}gf%U]L 看了之后,我们可以思考一些问题:
^J?y
mo$>0 1._1, _2是什么?
ql2O%B.6? 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
Rr"D)|Y;C( 2._1 = 1是在做什么?
GPLq$^AH 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。
0.lOSAq 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。
NhF<2[mt y_}jf,b4 -EIfuh 三. 动工
/@feY?glc 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
'
i<}/l _t.Ub: 1ILAUtf) j*#k%;c template < typename T >
(MnK
\^Y class assignment
c(r8
F[4w {
M TOZ:b T value;
) ={
H public :
C*&FApG assignment( const T & v) : value(v) {}
M.0N`NmS template < typename T2 >
\z[L= T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
ew
4pAav } ;
(ioJ G-2u w i=&W `VD7VX,rp* 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
w
.+B h 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
+?bjP6w_g JsV-:J W}rL HAaDh /`VrV{\/! class holder
;k5B@z/<S {
9f_Qs4 public :
#!R =h| template < typename T >
L2{b~`UvP assignment < T > operator = ( const T & t) const
{D7v[P+ {
I.hy"y2& return assignment < T > (t);
=}m'qy }
+puF0]TR,i } ;
u]jvXPE6 S/)yi {^_K
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:
/\d@A B^5I ]=?.LMjnH static holder _1;
0W!S.]^1 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
u?lbC9}$ +5qY*$dn for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
4'G osQ85 而不用手动写一个函数对象。
prO ~g E4qQ [VY265)g `C>De4nT@ 四. 问题分析
)UN_,'H/V 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。
:XCRKRDLE 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。
NEff`mwm5) 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
~__rI-/_ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
0^mCj<g 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Z@6xu;O !T
RU 五. 问题1:一致性
p}(pIoyUF 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?|
$_Q]3"U 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
3%YDsd vQx s>ohXISB[ struct holder
]@
N::!m {
^17i98w //
"V{v*Aei0 template < typename T >
mV#U=zqb!S T & operator ()( const T & r) const
.'zcD^ {
Fr)6<9%xVm return (T & )r;
21 N!?DR }
kWbD?i- } ;
y_{fc$_& Dgm"1+ 这样的话assignment也必须相应改动:
~vB dq Yj [1g template < typename Left, typename Right >
xaNM?]% class assignment
*s$:"g- {
^EcwY- Qr Left l;
n |Q'> Right r;
_`+2e- public :
|G(I,EPag assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
kS<9cy[O template < typename T2 >
Yge}P:d9 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
2!?=I'uMA } ;
~=gpn|@b CSlPrx2\ 同时,holder的operator=也需要改动:
#r'S@:[ rnRWL4 template < typename T >
UAOH9*9* assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
%OJq( } {
Huf;A1. return assignment < holder, T > ( * this , t);
S#N4!" }
Jp-6]uW x\5v^$ 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。
ca,U>'(y 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
`ZGKM>q` ?<U">8cP return l(rhs) = r;
@waY+sqt= 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。
:Hj #1-U 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
')>D*e lf}%^od~6 template < typename Tp >
I\@`AU class constant_t
\CrWKBL {
EM!9_8 f const Tp t;
M`H@
% M
public :
Vr hd\ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
u1ahAk7 template < typename T >
i/RA/q const Tp & operator ()( const T & r) const
=6gi4!hE {
0,j!* return t;
r>g5_"FL }
B}^l'p_u } ;
9{8xMM- mT,#"k8 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
dWiX_&g 下面就可以修改holder的operator=了
3`Gb;D eDY)i9"W template < typename T >
R<;;Ph assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
l`."rei%) {
a([8r- zP return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
?<1~KLPMhY }
/&W~:F G$VE
o8Blb 同时也要修改assignment的operator()
.qs5xGg#9 NR98]X template < typename T2 >
sPvjJ r"s T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Z31a4O 现在代码看起来就很一致了。
))4RgS$ _2w8S\ 六. 问题2:链式操作
_kdt0Vr,L 现在让我们来看看如何处理链式操作。
gl 27&'?E* 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。
k(M(]y_ 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。
SLda>I(p7& 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。
J=b'b% 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
rDv`E^\ A+hA'0isF@ template < typename T >
+aN"*//i struct result_1
}z5u^_-m {
}!N/?A5 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
\i3)/sZ?l } ;
BbhC0q"J 4@QR2K| 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:
+!)_[ zo 1v 4M* template < typename T >
CI=M0 struct ref
Bo8NY! {
>Q:h0b_$U typedef T & reference;
.0p'G}1 } ;
RLfB]\w template < typename T >
_pxurq{ struct ref < T &>
-PTfsQk {
,n$NF0^l typedef T & reference;
/rHlFl|Wy } ;
B`:l;<&jX b-Ru UfUn0 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
vbfQy2q "b) hj? template < typename T >
1rON8=E typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
51xf.iB {
tGF3Hw^mS return l(t) = r(t);
-t: U4r( }
?_ eHvw 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。
!C ZFbz~: 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
AWd,qldv Hyi'z 1 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
u:H:N] _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
D4sp+ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
1u"#rC>7.4 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
\\;y W~ 最后的布局是:
Yr[&*>S Add
f{2I2kJr / \
D 9UM8Hxi Divide 5
z\$( @:{A / \
qfjUJ/ _1 3
FIUQQQ\3 似乎一切都解决了?不。
r"|.`$:B 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
rQosI:$ 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。
Z\cD98B# 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:
"C?H:8W e;2A{VsD8 template < typename Right >
;]@Pm<f assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
GWv i
Right & rt) const
VfozqUf {
XlnSh<e return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
zrf
tF2U }
S&QXf<v 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
8H|ac[hXK2 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。
9ENI%Jz 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。
UmY{2 nzY 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。
nxNHf3
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。
ci/qm\JI<< 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?
IR#BSfBZ 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:
+bT[lJ2O>G hRMya#%- template < class Action >
SPXvi0Jg class picker : public Action
gA%
A}) {
{ {:Fs public :
kdp^{zW} picker( const Action & act) : Action(act) {}
1b86@f // all the operator overloaded
r?!:%L } ;
C!ch
!E# Gp+\}<^Z 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。
~X3x-nAt 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:
(w:,iw# Sc/$2gSG template < typename Right >
u0A$}r$L picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
x/wgD'? {
>\w]i*% return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
P+=m. }
kD?@nx> V)l:fUm2 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
s]|tKQGl, 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
CWocb=E XH@(V4J(. template < typename T > struct picker_maker
B\e*-:pq> {
Pq8oK'z- typedef picker < constant_t < T > > result;
O5Z9`_9< } ;
N-_APWA template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
K&Bbjb_| {
Em^~OM3U$q typedef picker < T > result;
I
"O^.VC } ;
\$*CXjh3G t$wbwP 下面总的结构就有了:
r-TrA$k 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。
_U-`/r o 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。
9}m?E<6& picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
GBT|1c'i 至此链式操作完美实现。
!|UX4 I:G8B5{J {-8Nq`w 七. 问题3
^D6TeH 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。
goA=U elQjPvb template < typename T1, typename T2 >
Z\xnPhV ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
yCav;ZS_ {
`lWGwFg g( return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
I`H&b&
.` }
Sk/@w[ )$bF* 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
BV:Ca34& y<6c*e1 template < typename T1, typename T2 >
6lv@4R^u struct result_2
u}|v;:|j {
#v<`|_ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
"YY<T&n } ;
o{`x: 1*2ycfa 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
CuvY^[" 这个差事就留给了holder自己。
ZTV)D t!*[nfR 1n[)({OQ template < int Order >
8.n#@% class holder;
vxTn template <>
_:=\h5}8 class holder < 1 >
HbI{Xf[6LP {
6V%}2YE?X public :
vt2.
i$u template < typename T >
G<D8a2q struct result_1
hTzj{}w {
cWZITT{A typedef T & result;
tWTHyL } ;
#UoFU{6tM template < typename T1, typename T2 >
Ux*xz|^ struct result_2
]vvA]e {
Sx'oa$J typedef T1 & result;
Eu'E;*-f } ;
S.~L[iLc template < typename T >
WoN},oT[i typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Q=Mv"~2>B {
`G1"&q,i return (T & )r;
19qHWU^0V }
RQ=$,
i` template < typename T1, typename T2 >
gv>DOez/ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
jVd`J {
} &+]UGv return (T1 & )r1;
V 97ORI }
Mf#@8"l } ;
[*p;+&+/ZM 2A;i template <>
jI7 x<= class holder < 2 >
cB){b'WJ {
tjwf;g}$ public :
py:L-5 template < typename T >
cM'MgX9 struct result_1
3 0[Xkz {
Lw,}wM5X typedef T & result;
jmwN 1Se> } ;
JxtzI2 template < typename T1, typename T2 >
j0}wv~\ struct result_2
E> GmFw {
F_'{:v1GW typedef T2 & result;
UX63BA } ;
@3KSoA"^ template < typename T >
)VkVZf | S typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
6Q7=6 {
nt$PA(Y return (T & )r;
En9J7es_ }
X-((
[A template < typename T1, typename T2 >
81x/bx@L% typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
>^Wpc {
LF!KP return (T2 & )r2;
\O"H#gt }
m`-:j"]b$ } ;
T$"~Vu fYy w2" pJ}U'*Z2 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
l+F29_o# 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
-%MXt 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
S8dfe~ |7: /B?wn=][ return l(i, j) = r(i, j);
aC2Vz9e 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
01-rBto$ h<3b+*wYJC return ( int & )i;
Nmz5:Rq return ( int & )j;
j%
7Gje[ 最后执行i = j;
lqOpADLS3 可见,参数被正确的选择了。
E/oLE^yL -c?x5/@3 onSt%5{P%X ?wG i
/[{xRXiR 八. 中期总结
z3i`O
La 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:
Yv]vl6< 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
VVch% 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
BedL `[, 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
WLXt@dK*u XLpn3sX$ L;")C,CwQ \-]Jm[]^ GBb8}lx I\6C0x 九. 简化
%/w-.?bX 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。
9ns( F: 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
wsB-(
0- 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:
{l$)X 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
A4@z+ebb l +-*/&|^等
zqdkt ` 2. 返回引用。
drjNK!XL@ =,各种复合赋值等
^2Cqy%x- 3. 返回固定类型。
=<H ekiYM 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
G`%rnu 4. 原样返回。
@JhkUGG]p operator,
uo]\L^j 5. 返回解引用的类型。
}w35fG^ operator*(单目)
_@XueNU1hS 6. 返回地址。
RyX11XU operator&(单目)
*(yw6(9% 7. 下表访问返回类型。
c{1)-&W operator[]
RP~67L 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
N*Q*>q operator<<和operator>>
5,MM`:{{ yO7H!}y_ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
A2\hmp@A@7 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
kYkA^Aq +1cr6a template < typename Left >
GOdWc9Ta! struct value_return
2( GYk {
i`l;k~rP template < typename T >
-
i2^ eZl struct result_1
}|Q\@3& {
kK}?NKqT typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
B^TgEr } ;
I/St=-; igTs[q=Ak template < typename T1, typename T2 >
^E\4` struct result_2
a] c03$f K {
,/p+#|>C= typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
]#shuZ##>0 } ;
\kyoA
Z } ;
2<J2#}+\ $ bMmyDw ck
`td% 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
YR\(*LJL [AFR \{ 下面我们来剥离functor中的operator()
Xmmj.ZUr 首先operator里面的代码全是下面的形式:
x4kQG e( KS5a8'U return l(t) op r(t)
ehr\lcS< return l(t1, t2) op r(t1, t2)
r\fkx> return op l(t)
[Y`E"1f2 return op l(t1, t2)
lQ^"-zO4 return l(t) op
*N
~'0"# return l(t1, t2) op
4s|qxCks return l(t)[r(t)]
\anOOn@ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
3%9XJ]Qao |a7Kn/[`, 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:
\25EI] 单目: return f(l(t), r(t));
<nk/w5nKL return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
#o~C0`8!B= 双目: return f(l(t));
%?V~7tHm> return f(l(t1, t2));
M*T!nwb 下面就是f的实现,以operator/为例
:_HdOm /z!y[ri+J struct meta_divide
J0&-UnJ {
B)DuikV.D template < typename T1, typename T2 >
nvQX)Xf static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
R!"`Po {
I+Yq",{% return t1 / t2;
c]k+ Sx&} }
6:QlHuy0nH } ;
t; #@t/` -8"K|ev 这个工作可以让宏来做:
N@X6Z!EO It2:2 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
6j1C=O@S template < typename T1, typename T2 > \
0r$n static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
\uo{I~Qd 以后可以直接用
dhP")@3K;p DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
'?I3&lYz{ 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
Lf<urIF (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
\L?A4Qx)_ "tJ[M t}}Ti$$> 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
\O~/^ Y3U! #d<"Ub template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
]T5\LNyN class unary_op : public Rettype
|DsT $~D {
Dh}d-m_5 Left l;
2Gj)fMK38 public :
4,YL15. unary_op( const Left & l) : l(l) {}
R $dNdd9m *e:I*L template < typename T >
`DGI|3 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(ruMOKW {
TntTR"6aD return FuncType::execute(l(t));
=_N$0 }
!w/fwOo VS`{k^^ template < typename T1, typename T2 >
/Trbr]lWy typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7&jq = {
D\J.6W return FuncType::execute(l(t1, t2));
/={N^8^=x }
l*CCnqE } ;
h{\S '8 hfc~HKLC S&l [z, 同样还可以申明一个binary_op
%<O~eXY O\=Zo9(NHF template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
1x##b[LC class binary_op : public Rettype
k
MV1$ {
OM7AK
B=S Left l;
fV6ddh Right r;
'F/uD1; public :
N3KI6p6 \ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
hhU\$'0B- 5}5oj37x template < typename T >
64"DT3: typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}=gD,]2x8 {
ei}(jlQp return FuncType::execute(l(t), r(t));
qJtLJ<=1 }
{{pN7Z
kQ2WdpZ/ template < typename T1, typename T2 >
<dXeP/1w` typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
I+3=|Vef {
fX\y/C return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
V+U89j1g }
uB6Mjdp6 } ;
\j.l1O 5w~J"P6jg sUiO~<Ozpk 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
ESFJN}Q%0. 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
~`$P-^u88X DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
96; gzG@1! 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
.>}Z3jUrf 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
b8%TwYp 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
,@M<O!%Cs 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
r/)ZKO, 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
<4zSh3 下面是修改过的unary_op
'<e$ c 4}*.0'Hz template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
9`^(M^|c class unary_op
23'<R i {
_2<UcC~ Left l;
4Xwb`?}- nHZhP4W public :
NP4u/C< f1U8 b*F< unary_op( const Left & l) : l(l) {}
v7hw% 9(= m9DTz$S. template < typename T >
v<(+ l)Ln struct result_1
&U([Wd?E2 {
BbL]0i typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
GZuWAa } ;
w7q6v> E1w8d4P,G template < typename T1, typename T2 >
c7[Ba\Cr4h struct result_2
zR/mz) 6_ {
xBf->o S? typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
G-:7,9 } ;
7>0/$i#'Vl x]R0zol template < typename T1, typename T2 >
r%$\Na'' typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#3RElI {
(WY9EJ<s, return OpClass::execute(lt(t1, t2));
v:w^$]4 }
NMC0y|G V_ntS&2o template < typename T >
5'`DrTOA typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Nm-E4N#'i {
Z TB6m` return OpClass::execute(lt(t));
E]a;Ydf~ }
q]Xu #:X hl)jE
06 } ;
uc]5p(9Hb d6??OO=~>M #i*PwgC%_ 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
\O,yWyU4 好啦,现在才真正完美了。
T#I}w\XlhP 现在在picker里面就可以这么添加了:
4 +p1` iO18FfM_ template < typename Right >
-r~9'aEs picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
d@b2XCh<K {
k;SKQN return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
[a~@6*= }
4N3O<)C)@ 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。
hKnV=Ha( !tx.2m*5 gv(MX
;B# FlrY Xau #e@[{s7 十. bind
1>2
/1> 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。
S&'s/jB 先来分析一下一段例子
KilN`?EJ Znh;#%n| C58B(Ndo int foo( int x, int y) { return x - y;}
u{D]Kc?n bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
uFlf#t
= bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
:C0)[L 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。
/V]i3ac 我们来写个简单的。
p=i6~ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Xw|-v$'y 对于函数对象类的版本:
9.#")%_p #8BI`.t)j template < typename Func >
X_Pbbx_j struct functor_trait
z-sq9Qp&x {
GyFA1%(o typedef typename Func::result_type result_type;
'[_.mx|cd` } ;
FBzsM7]j 对于无参数函数的版本:
`@u9 fx. n%02,pC6, template < typename Ret >
N1x~-2( struct functor_trait < Ret ( * )() >
^6Yt2Bhs {
]xJ.OUJy typedef Ret result_type;
/,$V/q+ } ;
%* gg6Q 对于单参数函数的版本:
|'x"+x muFWFq&yP template < typename Ret, typename V1 >
>Af0S;S struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
OKu~Nb* {
Z\n^m^Z
= typedef Ret result_type;
^i3!1cS } ;
aJ1{9 5ea 对于双参数函数的版本:
d+0= a] W58%Zz4a template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
A
;|P\V struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
T5:xia>8O {
7pnlS*E. typedef Ret result_type;
@2_E9{ T } ;
L(1} PZ 等等。。。
K]dR%j 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
45jImCm :n%& template < typename Func >
!>kg:xV struct func_return
%`/F>` {
z XU r34jF template < typename T >
#60gjHYaV struct result_1
L[`8 :}M {
cBZJ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
3+iryW(\ } ;
K(Tej W# Q0ba;KPm template < typename T1, typename T2 >
X_,R!$wbg: struct result_2
[ThAvQ_$ {
L EFLKC typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
xv%]g=Q } ;
'jye* } ;
"Rtt~["% [.CP,Ly l$R9c+L= 最后一个单参数binder就很容易写出来了
{/48n83n ,*m|Lt%;R template < typename Func, typename aPicker >
'S&Zq: class binder_1
{*
w _* {
\uJ+~db= Func fn;
zzd PR}VG aPicker pk;
?papk4w public :
w2lO[o~x} (eHTXk*V` template < typename T >
S&J5QZjC struct result_1
\
*g3j {
T;S6<J typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
]4K4Nh~ } ;
X7tBpyi tv:
mjS template < typename T1, typename T2 >
vCOtED*< struct result_2
2gEF$?+q? {
oP:R1< typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
QDb8W*&< } ;
?_T[]I' 4 DV,f2:R4 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
K7i@7 s={IKU&m[ template < typename T >
3'SN0VL typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{)Shc;Qh {
um2}XI return fn(pk(t));
Wq}W )E }
2 ksbDl} template < typename T1, typename T2 >
)/2TU]// typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>
-(Zx {
e ]{=#
return fn(pk(t1, t2));
(iJ
/ }
^7=h%{>= } ;
>Dz8+y =hI;5KF jI<_(T 一目了然不是么?
{*<%6? 最后实现bind
82 o|(pw sN MF(TY S?c<Lf~W template < typename Func, typename aPicker >
&(|Ot`el]v picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
z&jASL {
ob|^lAU return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
ocpM6b.fK }
,H$%'s1I( ,&Vir)S 2个以上参数的bind可以同理实现。
kN 0N18E 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
AWAJ*6Z g?cxqC< 十一. phoenix
-av=5hm Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
/ neY2D6 6
tB\X^ for_each(v.begin(), v.end(),
~Qf\DTM& (
k$kxw_N5d do_
5Z=GFKf| [
7c6-
o"A cout << _1 << " , "
4RH>i+)pS\ ]
5s>>]
.% .while_( -- _1),
~c*kS E2X cout << var( " \n " )
T#vY(d )
Rv.IHSQUo );
vV"I}L QcjsQTAbk 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:
2av=W 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
NiRb:F- operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
SEE:v+3| 那么我们就照着这个思路来实现吧:
NW&2ca as!P`*@ GXRW"4eF5 template < typename Cond, typename Actor >
sN) xNz class do_while
en6;I[\ {
:Smyk.B2! Cond cd;
Q9;VSF) Actor act;
*Y!RU{w+Z public :
b~<:k\EE template < typename T >
B$S@xD $ struct result_1
~~Rq$'q} {
|Nadk(} typedef int result_type;
[/<kPi } ;
<)Y jVGG <Ynrw4[)t do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
9S l5jn xmfZ5nVL template < typename T >
0;]VTz?P typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
aN!,\D {
,kl``w|1M do
>\3N#S"PF {
7$8DMBqq act(t);
AOz~@i^ }
IIF <Zkpb while (cd(t));
pOj8-rr return 0 ;
CBz=-Xr }
S,a:H*Hf } ;
IOJLJ
p =?N$0F! 6}Rb-\N 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
h${=gSJc 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。
_SH~.Mt_! 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。
7h>, 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。
Zlygx 下面就是产生这个functor的类:
*?>52 -&b ,vBB". LY' o|_9%o52' template < typename Actor >
Vl'rO_?t class do_while_actor
IGlM}
?x {
by$mD_sr Actor act;
\tP*Pz public :
NceK>::56 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
AKS. XW |:SIyXGbY template < typename Cond >
^S)t;t@x picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
7ZUS } ;
~NO7@muw 1O1MB&5%
-$,'|\Y 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Owv}lJ 最后,是那个do_
WHu[A/##'] JIf.d($
~: S %wdXe class do_while_invoker
j%':M {
PO|gM8E1x? public :
cE?p~fq< template < typename Actor >
r[#*..Y do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
?KE:KV[Y {
zQ(`pld return do_while_actor < Actor > (act);
3-)R' }
gf^y3F[\ } do_;
c(!pcB8 6QNZ/Ox: 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
4E$d"D5]>p 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
\{qtdTd 最后来说说怎么处理break和continue
+F>erdV 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。
AXv-%k}; 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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