一. 什么是Lambda
p{Gg,.f!HM 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
/`Lki>" 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,
#0 WO~wL cBA2;5E $T0|zPK5 [%8+Fa~Wa class filler
"]`QQT-{0 {
DDhc ^( public :
j{'@g[HW void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
gB@Wv91 } ;
.tb~f@xL ARu^hz= I1H:h 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:
<cz~q=%v2& wB(
igPi l9.wMs*`X O_PC/=m1@ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
$mOK|=tI_ [@/[#p Va/p
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
~+$l9~`{ k\}qCDs .9g\WH#qD|
afc?a-~Z 二. 战前分析
7_/.a9$G 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。
&[KFCn 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
&4DV]9+g i,,>@R `czXjZE for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
cY>;( x@ /* --------------------------------------------- */
s}9aZ vector < int *> vp( 10 );
;o3
.<" transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
?t}[Wi}7 /* --------------------------------------------- */
]yVB66l sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
XW Y0WDh: /* --------------------------------------------- */
^J~}KOH int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
7F'61}qL /* --------------------------------------------- */
*<#&ne8 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
a}c(#ZLs /* --------------------------------------------- */
1
)j%]zd2 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
r% '2a+}D 5#f&WL*U@ D#m+w oaBfq8,; 看了之后,我们可以思考一些问题:
8a)EL*LH` 1._1, _2是什么?
ESASsRzk 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。
$@&bK2@.( 2._1 = 1是在做什么?
,_lwT}*w 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
@3S2Xb{ra1 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
"ej>1{3Y:= uR)@v^$FE ]-fZeyY$ 三. 动工
Il;'s 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Z gU;=. sX_ ^H%fd !P92e1 Cm;N5i template < typename T >
TPEZ"%=Hg class assignment
iZyk2kc {
\K?./* T value;
"iZ-AG!C public :
IW BVfN->} assignment( const T & v) : value(v) {}
?n@PZL= ] template < typename T2 >
(%fGS.TR T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
vP~F+z
@g } ;
Mc6Cte]3| nC&rQQFF (x$k\H 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
?I@3`?' 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
wc,y+C#V wFd*6% X"1<G3m4 eO9nn9lql class holder
~V|!\CB {
"4?hK public :
g<dCUIbcQ template < typename T >
~!nd'{{9 assignment < T > operator = ( const T & t) const
#U_u~7?H$ {
z~Pmh%b return assignment < T > (t);
PvB?57wkF }
F'~/ } ;
i ('EBO
*HXq`B X%F9.<4 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:
RU>vnDaC G[^G~U\+! static holder _1;
V[bc-m Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
0,A?*CO O#U"c5% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
)
k2NF="o 而不用手动写一个函数对象。
x> q3w# B ` k\1vum mcX akWmi .6;B3 四. 问题分析
GB+d0 S4 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。
& T|-K\* 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。
zg
j35 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Yptsq@s 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
LK%B6-;~- 下面我们可以对这几个问题进行分析。
=Ffq =< ?^!dLW 五. 问题1:一致性
1!C,pXU#: 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?|
i;xMf5Jz 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
=*Yc/ 7 r<>^j' struct holder
[O)Zof {
C/vLEpP{(/ //
jlP7'xt1% template < typename T >
,qHG1#^ T & operator ()( const T & r) const
xq)/ QR {
_NZHrN return (T & )r;
:58'U| }
=iQm_g } ;
0EB'! X]*/]Xx 这样的话assignment也必须相应改动:
U; xWW9 @iceMD. template < typename Left, typename Right >
3d<HIG^W} class assignment
H44&u](8{ {
dtBV0$ Left l;
3# (5Kco Right r;
I7_D $a= public :
\xZBu" assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
oQXkMKZ template < typename T2 >
wE \c?*k T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Cr%r<*s } ;
y~=hM
>PVi 3S 同时,holder的operator=也需要改动:
@[RY8~ 614/wI8( template < typename T >
'nS 3o. } assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
6V?RES;X {
A(p return assignment < holder, T > ( * this , t);
.Topg.7W }
\@3 &NQR*Tn 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。
fYjsSUnf 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
]."c4S_)| W>bW1h return l(rhs) = r;
?t42=nvf 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。
UhTr<(@ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
kf!/9 ?KXQ)Y/su template < typename Tp >
x=#5\t9 class constant_t
wg.fo:Q {
{wXN kq const Tp t;
$:N
"* public :
|Z^g\l.j{ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
` W>B8 template < typename T >
E|;5Z* const Tp & operator ()( const T & r) const
vUs7#* {
O*{H;7Pv return t;
aF"Z!HD }
Hc%\9{zH } ;
=M#?* e PcHFj+: 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
)YtL=w?L' 下面就可以修改holder的operator=了
05 Q8` Nt-SCLDM template < typename T >
?|J+dW assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
~&3"Mi&>` {
P$>kBW53 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
walRqlo@ }
UeMe4$m =hOa
0X= 同时也要修改assignment的operator()
ZC*d^n]x. I<K/d template < typename T2 >
`>EvT7u T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
5 hadA>d 现在代码看起来就很一致了。
U(=9&c@] O9X:1>a@i 六. 问题2:链式操作
D>e\OfTR: 现在让我们来看看如何处理链式操作。
C'2 =0oou 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
Pq>[q?>? 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
I 47GQho 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
HHTsHb{7 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
>m1V9A (zDk68=v template < typename T >
Su$ 1 t struct result_1
G?d,$NMo| {
b]&zDo|8 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
F'$S!K58 } ;
$jh>zf )9*3^v 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
EJ ~kZ3 Q9xx/tUW template < typename T >
)$h9Y struct ref
U"Hquo {
3t{leuO' typedef T & reference;
lO:{tV } ;
M .` template < typename T >
K!c@aD:# struct ref < T &>
eu]iwOc&p {
ls7A5 < typedef T & reference;
U.7y8#qf3R } ;
:U. )YHY ?b7g9 G4 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Q_0x6]/! h4\ 6h template < typename T >
LsQ8sFP_" typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
*m&:
Yje {
`-EH0'w~" return l(t) = r(t);
%"[dGB$S }
_+04M)q0 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
}t%>_ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
_6UAeZ*M <I%9O:R
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
+aw>p_\ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
wV[V#KpX8- _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
k\#-6evT +5 调用divide的对象返回一个add对象。
7 Y>`- \ 最后的布局是:
MR_bq_) Add
:6j :9lYL2 / \
*Z]WaDw Divide 5
/4
LR0`A' / \
W_,;eyo _1 3
iqednk% 似乎一切都解决了?不。
[x<6v}fRn 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
OW^2S_H5 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
hJ[mf1je= OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
R=?po= "c/s/$k// template < typename Right >
Ryq"\Q>+ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
ZutB_uW Right & rt) const
loUl$X.u {
fEw=I7{Y return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
y /:T(tk$ }
$C05iD 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
L=HVdeE XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
?5yH'9zE 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
sjzXJ`s 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
Sn0gTsZ 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
0)oN[ 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
l/ rZcf8z 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
G4`Ut1g^ ytve1<.Ff template < class Action >
XJh:U0 class picker : public Action
7ZL#f![{ {
IjDT'p_ public :
crNjI`%tw picker( const Action & act) : Action(act) {}
_MdZDhtm // all the operator overloaded
W>0"CUp } ;
[Yy\> B80odU& Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
9vp%6[ 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
PyMVTP4 `B'4"=( template < typename Right >
!rXcGj(k picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
>WGP{ {
kWs+2j return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
9y^kb+ }
?cO8'4 bq L8dU(P Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
l7'{OB
L 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
lkg"'p{ R#/?AD& template < typename T > struct picker_maker
o'eI(@{F= {
G;Wkm| typedef picker < constant_t < T > > result;
7V=MRf&xQ } ;
9si}WqAw template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
^RV {
_3.G\/>[K typedef picker < T > result;
p/hvQyE } ;
w<Yv`$-` CzSZ>E$%U 下面总的结构就有了:
fK'.wX9 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
7<3U? ]0 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
z+k=|RMau picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
,!I?)hwOC 至此链式操作完美实现。
p?V?nCv1O /^'Bgnez MyH[v E^b 七. 问题3
G'O/JM 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
5 o#<`_=J {Z#e{~m# template < typename T1, typename T2 >
>I4p9y(u ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|.(CIu~b {
4bi NGl~ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
zj>aaY }
q]eFd6
[0&'cu> 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
M@~~f
ym|NT0_0 template < typename T1, typename T2 >
+}^|dkc struct result_2
1yBt/U2 {
:xFu_%7 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
hIuMHq7h } ;
.hX0c"f]b 6Wpxp\ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
WR/o
@$/ 这个差事就留给了holder自己。
u^Nxvx3l0 <vB<` }bf=Ntk template < int Order >
D<U
9m3 class holder;
b mOqeUgB template <>
OXHvT/L` class holder < 1 >
C$<"w, {
r{\BbUnf) public :
TN35CaSmq template < typename T >
F{k$Atb?g/ struct result_1
BXg!zW%+ {
>Mvka;T] typedef T & result;
yiVG ]s } ;
(j' {~FB template < typename T1, typename T2 >
#:J:YMv struct result_2
*@_u4T7|{ {
keLR1qf typedef T1 & result;
Y?yo\(Cdx } ;
D~#Ei?aH template < typename T >
%K[daXw6E8 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
ZFS7{: {
nbI=r+ return (T & )r;
AGOx@;w }
(CdJ;-@D template < typename T1, typename T2 >
VF)uu[
f9 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Y1{B c<tC {
0"EoC return (T1 & )r1;
"S5S|dBc }
XTJvV } ;
vS OT*0r 01udlW. template <>
bfgz1
`u class holder < 2 >
ao#!7F {
M[, D * public :
4%
HGMr template < typename T >
AL$W +') struct result_1
bGv*-;* {
L#D9@V'z typedef T & result;
ZJ;LD* } ;
*'D=1{WZ! template < typename T1, typename T2 >
)^4hQ3BS struct result_2
AZ[75> {
57~Uqt typedef T2 & result;
Nbt GlSs8 } ;
AoBoFZLl3 template < typename T >
9)`amhf> typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
}g`Gh|C {
8L%M<JRg~ return (T & )r;
?^ZXU0IkP }
jM~Bu.7 i6 template < typename T1, typename T2 >
TyF{tuF typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
2i\Q@h {
<I;5wv return (T2 & )r2;
B2 c@kru }
e,HMwD } ;
wW:7y>z) Wta]BX ~-TOsRvxR 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> >。
o0ZIsrr
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
?aBj# 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
P;vxT}1 e+'%!w"B return l(i, j) = r(i, j);
62[8xn=(%
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
740B\pc0 GWsd| kxU return ( int & )i;
{.st`n|xz return ( int & )j;
Nt]qVwUm'Y 最后执行i = j;
#;[Bl=3( 可见,参数被正确的选择了。
@%1IkvJV MRfb[p3Cx B**Nn!}0 5 L/x-i $&hN*7Ts 八. 中期总结
p3c"ZPO~z 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
%r%So_^ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
.2.qR,"j 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
_qn?2u3mnR 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
\M{[f=6llh @w\I qr
3e% nA8? wv?RO*E BcQEG *N E{4 e<%Y, 九. 简化
gbDX7r- 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
m:uPEpcU 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
+dk fcG 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
9sSN<7 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
=su]w2,Iy +-*/&|^等
g #
S0V 2. 返回引用。
^s&W>hTX: =,各种复合赋值等
u%3i0BajY 3. 返回固定类型。
fRB5U' 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
+m)q% I> 4. 原样返回。
&]F3#^!^ operator,
@MiH(.Dq 5. 返回解引用的类型。
}4&/VvN operator*(单目)
P(,?#+]- 6. 返回地址。
w##^}nHOR operator&(单目)
nirDMw[ 7. 下表访问返回类型。
1vnYogL operator[]
,
sjh^-; 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
thc <xxRP operator<<和operator>>
#Ex p51 ;),"M{"v OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
Es!Q8. 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
kGHQ`h F]EBD 8/b template < typename Left >
fBhoGA{=g struct value_return
!m;H@KR{ {
ml6u1+v5 template < typename T >
-MBV$:_R struct result_1
>Lft9e {
8`=v. typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
s@8w-]" } ;
-TO\'^][X ",yc0 2< template < typename T1, typename T2 >
`JB?c struct result_2
q_V0+qH {
PLX>-7@ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
=-"c*^$] } ;
NX[4PKJ0C } ;
/Fgw$
^H dOFD5}_ YJ_\Ns+Ow 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
)5_jmW`n ^7^N}x@ 下面我们来剥离functor中的operator()
!cSq+eD 首先operator里面的代码全是下面的形式:
- +>1r :o46rBs return l(t) op r(t)
q?):oJ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
1yQejw return op l(t)
=LkR!R= return op l(t1, t2)
'Gl&Pa1g? return l(t) op
kD5!}+y return l(t1, t2) op
|'d>JT: return l(t)[r(t)]
^uBxgWIC return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
? *>]")[> *.#oxcll 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:
>UDd @ 单目: return f(l(t), r(t));
~PnTaAPJ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Fv74bC% 双目: return f(l(t));
h[o6-f<D return f(l(t1, t2));
1v zb8. 下面就是f的实现,以operator/为例
#bX9Tu0 99xEm struct meta_divide
-fS.9+k0/ {
EV pi^>M template < typename T1, typename T2 >
#|[
M?3 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
6eFp8bANN# {
7aV%=_ return t1 / t2;
;&V s4 }
>J9oH=S6 } ;
}%7NF* #T w@wfaq) 这个工作可以让宏来做:
c;?fMX
ZJPmR/OV_ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
HpZ1xT template < typename T1, typename T2 > \
z2_6??tS/c static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
qz?mh4Oh 以后可以直接用
eI45PMP DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
rf~Y6U?7 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
8N&+7FK (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。。。)
^XbU~3( }}v9
`F WHXj8*]6 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
SZaS;hhhHu [S5\#=_4S template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
gzoEUp=s class unary_op : public Rettype
>zAUW[]C:I {
86]p#n_>Fv Left l;
g0R~&AN!g public :
ktIi$v unary_op( const Left & l) : l(l) {}
2 3OC2| wE+${B03 template < typename T >
.*m>\>Gsgw typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
J'$>Gk] {
@)o^uU T return FuncType::execute(l(t));
fU=B4V4@ }
8Nu=^[qwQM /xtq_*I1S template < typename T1, typename T2 >
I:K"'R^ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
PB;eHy {
3k#~yaoI return FuncType::execute(l(t1, t2));
]vwW]O7 }
!*RqCS, } ;
VD_$$Gn*q -py@DzK FEVEp 同样还可以申明一个binary_op
Tg!m`9s+ ~e6Brq template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
1UPC e class binary_op : public Rettype
'>r7V {
EoK~S\dS Left l;
94B\5I} Right r;
hzk cP public :
UQ{L{H binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Z&;uh_EC vZ.x{"n'~ template < typename T >
<HbcNE~ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
g+J-Zg6 {
0u\GO; return FuncType::execute(l(t), r(t));
y;s`P. }
~\ J}Kqg tH-C8Qxy template < typename T1, typename T2 >
dqN5]Sb2B typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]]zPq<b2 {
z^T`x_mF return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Ii G6<|d8H }
oYukLr } ;
[VE8V- /`mks1:pK <J^MCqp!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
%i5M77#Z 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
\otWd DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
4^M 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。
e)(wss+d7P 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
nDHTV!]< 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。。。
oH_;4QU4y 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
=3L;Z[^9 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)
x QIq^/F0 下面是修改过的unary_op
@)fd}tV ouuuc9x] template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
J:Qa5MTWp class unary_op
Z'\h {
k |eBJ% Left l;
2AMo:Jqv u:=7l public :
q^Y-}=w 'IwNTM unary_op( const Left & l) : l(l) {}
<ZNzVnVA RS8Hf~0G template < typename T >
\SBc; struct result_1
b:TLV`>/& {
2.l:O2< typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
oM>Z;QVRC: } ;
/ G7vwC MB]<Dyj, template < typename T1, typename T2 >
* -8&[D0 struct result_2
Sy0$z39 {
9po3m]|zy typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
. QBF`Rz } ;
E>D_V@,/ E&[{4Ml template < typename T1, typename T2 >
5:KQg
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
gcl5jB5)> {
1pgU}sRk return OpClass::execute(lt(t1, t2));
l4uMG]m }
pC@{DW;V6R Q o{/@ template < typename T >
"i[@P) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vVFy*#I#_[ {
+l<5#pazx return OpClass::execute(lt(t));
V<T9&8l+: }
<h:x= P&*2pX: } ;
@emK1iwm RwpdRBb D$I5z.a 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
JehrDC2N 好啦,现在才真正完美了。
klT@cO-9 现在在picker里面就可以这么添加了:
HMh"}I2n %[ Z \S0C template < typename Right >
T?ZRiR)@ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
n'E(y)9| {
pL/DZ|S3 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
*V8<:OG|e }
7o#I,d~ 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。
E/|To l3ko?k -z)n?(pftm 8c9*\S _x(o*v[Pt 十. bind
Ch<[l8;K 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。
"&G/T ?4 先来分析一下一段例子
Ku5\]
KY$)#i #P0&ewy int foo( int x, int y) { return x - y;}
Whm,F^ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
) l:[^$=, bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
iJ1"at 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。
3TeY%5iVt 我们来写个简单的。
O;:mCt _H 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
(MxQ+D\ 对于函数对象类的版本:
MOQ*]fV: &8Cu#^3
template < typename Func >
mwHB(7YS, struct functor_trait
$P^q!H4D {
S2sQOM@ typedef typename Func::result_type result_type;
N4F.Y"R$( } ;
6xTuNE1 对于无参数函数的版本:
MyJ%`@+1 ib#KpEk template < typename Ret >
=Y|VgV struct functor_trait < Ret ( * )() >
r1 !@hT {
`yrB->|vG typedef Ret result_type;
xr4*{v } ;
6t[+pL\b 对于单参数函数的版本:
s>7}zU] S9]'?| template < typename Ret, typename V1 >
m
Bu struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
tkeoNuAM {
ZxGJzakB5$ typedef Ret result_type;
}YGV\Nu } ;
B~MU^|v 对于双参数函数的版本:
n8~N$tDU #Z?A2r!1 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
!Xf5e*1IS struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
`u3EU*~W {
BC&S> #\ typedef Ret result_type;
N{9v1`B } ;
gc_:%ki 等等。。。
Gp?a(-K5 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
[B\h$IcRv xHvZV<# template < typename Func >
fphv struct func_return
#+Ir>GU {
jS]ru-5. template < typename T >
+%yfcyZ. struct result_1
x kx^%3dV {
81? hY4 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
+h|`/ &, } ;
%(3|R@G. DE}K~}sbd template < typename T1, typename T2 >
+\d56j+D struct result_2
I8hz(2jI {
Aza /6OL typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
sBj(Qd } ;
_hAcJ{Y } ;
5d Eh7XL SYAyk Pr':51( 最后一个单参数binder就很容易写出来了
a!6{:8Zi0 deBY5| template < typename Func, typename aPicker >
9UdM`v)( class binder_1
HJ=:8: {
X9v.1s, Func fn;
> kGGR aPicker pk;
'\l" public :
xI #9 Qp)v?k ] template < typename T >
Vz~{UHH6 struct result_1
?8npG]L) {
tU }h~&M typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
M'7f O3&| } ;
M8MRoA6F u@W|gLT1 template < typename T1, typename T2 >
hO\<%0F struct result_2
.F4>p=r {
GFj{K typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
=)0,#9k U] } ;
}NHaCG[, 5;tD"/nz binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
mitHT :%r2 8g@<d^8@ template < typename T >
1{)5<!9! l typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<Th6r.#? {
yZ0-wI return fn(pk(t));
g!g#]9j }
,?J! template < typename T1, typename T2 >
|^&b8 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?&8^&brwG {
{f Py=,>Nb return fn(pk(t1, t2));
f(>p=%=O }
J{.{f } ;
NW~N}5T so,t NO*u9YH? 一目了然不是么?
((YMVe 最后实现bind
v [wb~uw\ :}He\V 9P1OP Xv*p template < typename Func, typename aPicker >
(!ux+K picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
)tC5Hijq, {
8}I$'x return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
~Otq %MQ }
#{\J
Nb+w% h9t$Uz^N 2个以上参数的bind可以同理实现。
MU`1LHg 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。
0at/c-K` jZu[n)u'C 十一. phoenix
{3|t;ZHk Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
|B?cVc0 qmkAg }2 for_each(v.begin(), v.end(),
k$ 4y9{ (
Z+*9#!?J do_
9g9HlB&Ze [
>~''&vdsk\ cout << _1 << " , "
z6KCv(zvB ]
:y'Ah# .while_( -- _1),
v"y-0$M cout << var( " \n " )
JA %J$d )
\ ZgE );
]i|h(>QWP cq,S P&T~ 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:
+^` I?1\UF 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
QE^$=\l0 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
3lf=b~Zi) 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Zd3S:),& 2Z+Wu3# xs{3pkTYD template < typename Cond, typename Actor >
p2hB8zL class do_while
=mO vs {
GA$V0YQX Cond cd;
`LrHKb
aP Actor act;
bBiE public :
JgxtlYjl template < typename T >
M,j U}yD3 struct result_1
aZH:#lUlj {
bZ dNibN typedef int result_type;
@3>u@ } ;
f/ U` rlML W do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
j
b!x: mUNn%E:7@{ template < typename T >
q_MPju&* typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[8Y:65 {
b_$4V3TA do
AiwOc+R {
=rMUov h act(t);
9e<.lb^tP }
hwPw]Ln/ while (cd(t));
F|IAiE return 0 ;
@D]5c ivm_ }
^ sOQi6pL } ;
=J18eH!] {JO^tI q;B4WL} 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
`"Jj1O@ 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。
S-a]j;U 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。
`68@+|# 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。
.u)X3..J 下面就是产生这个functor的类:
I&fozO
U&g@.,Y# $POu\TO template < typename Actor >
)cW#Rwu_A4 class do_while_actor
gt\E`HB8E {
3$9s\<j Actor act;
O\
GEay2
public :
q}b
dxa do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
"0V.V>-p ?1*cO:O template < typename Cond >
8Q.T g. picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
])[[ V!1 } ;
#oS<E1 ;(b9#b. 2A']yD 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Wjo[ENHM 最后,是那个do_
vt/x
,Y cb@?}(aFl C1V|0hu class do_while_invoker
6`&a&%,O {
fnpYT:%fG
public :
Y@NNrGDkT* template < typename Actor >
\e:7)R2<!x do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
wVvF^VHV^ {
%h hfU6[ return do_while_actor < Actor > (act);
O;+ maY^l }
,bZL C } do_;
N,<uf@LQ <]6SN 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
UBv,=v 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
df*#!D7oz 最后来说说怎么处理break和continue
EZgq ?l~5O 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。
cF\;_0u 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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