一. 什么是Lambda
<1K7@Tu 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
St+ "ih% 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,
1 =^ sCkO0dl8 S@Iw;V oPsK:GC`U class filler
NCn`}QP {
i-]U+m* public :
\ADLMj`F| void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
L:pUvcAc? } ;
$~G@ ;
h85=l<8u 'AWp6L @ 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:
F 5U|9< sBU_Ft Wxn#Rk#> JCD?qeTg for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
or!!s
5[d !9D1
Fa p31oL{D 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
>azEed<B 6}#"qqnx 8ljuc5,J l!:^6i 二. 战前分析
('JKN"3 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。
Im+7<3Z 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
e1UITjy f3vF"O BPewc9RxV for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
^KbL
,T /* --------------------------------------------- */
v%nP*i9 vector < int *> vp( 10 );
$''UlWK transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
?A&%Cwj /* --------------------------------------------- */
G|*G9nQ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
XXm'6xD- /* --------------------------------------------- */
xNIGO/uI~ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
#A )Ab%r8" /* --------------------------------------------- */
c]NN'9G!{ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
#)]E8=} /* --------------------------------------------- */
, D"]y~~I5 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
WqQU@sA #w|5jN? X3yS5whd( ke]Yfwk 看了之后,我们可以思考一些问题:
G?ig1PB"# 1._1, _2是什么?
wDKELQ(yH 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
{OP~8e" 2._1 = 1是在做什么?
'yr{^Pek 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
1qZG`Vz Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
>pdnCv_c O:YJ%;w !}t-j3bCs 三. 动工
V%51k{ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
ISBF\ wQY (:7a&2/M *HeVACxo 9go))&`PJL template < typename T >
T?rH
,$: class assignment
CmnHh~% {
3[VNsX T value;
;7j,MbU public :
`HyF_m>\ assignment( const T & v) : value(v) {}
i*CnoQH template < typename T2 >
)4m_Ap\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
d.AC%&W } ;
WFDCPQ@ "V}qf3qU I_>`hTiR 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
v2>Z^ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
M1{(OY(G QC7k~I8 c\K<sM{ $>r5>6 class holder
30d#Lq {
oY.\)eJ~> public :
]0-<> template < typename T >
vQHpf>o assignment < T > operator = ( const T & t) const
QN g\4% {
FmD +8= return assignment < T > (t);
%b?uW]j: }
ix*muVBj. } ;
taDQ65 gDC2
>nV [.&[<!,. 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:
$.8 H>c |,sMST% static holder _1;
`D2Mss$! Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
QBihpA1; J\A8qh8 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
zPE$ 而不用手动写一个函数对象。
T6HU*( WcEt%mGQ, wOg,SMiq +t"j-}xzE 四. 问题分析
2Y+:,ud\ 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。
ri=+(NKo- 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。
doLNz4W 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
wW5Yw
i 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
E9$H nj+m 下面我们可以对这几个问题进行分析。
y6%<zhs #PFO]j!_b 五. 问题1:一致性
"%
Y u
wMY 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
gtYRV*^q 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
"8/dD]=f^a >>7aw" 0 struct holder
]sL45k2W {
KB[QZ`"%! //
e U;jP]FA template < typename T >
XwPx9+b6j T & operator ()( const T & r) const
hY=I5[* {
{Hk/1KG> return (T & )r;
c;!9 \1sr }
_yVPpA[a } ;
4f {+pf^R mx}E$b$<CY 这样的话assignment也必须相应改动:
6Xa.0(h ^73=7PZ template < typename Left, typename Right >
~:Mm<*lL% class assignment
}N,>A-P {
e{!vNJ0` Left l;
H(> M Right r;
*rf$>8~$n public :
C*rd;+1A assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
c#pj :f*H template < typename T2 >
(.Xr#;\( T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
1JeJxzv>C } ;
Dl A Z"C KY+]RxX 同时,holder的operator=也需要改动:
rBfg*r`) Pz`hX$ template < typename T >
aU(tu2 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
H.~bD[gA {
3_zSp.E\l return assignment < holder, T > ( * this , t);
D9o*8h2$ }
|M E{gy`5 w1i?#!| 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
]>8)|]O6n 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
dtTlIhh1V
~6d5zI4\ return l(rhs) = r;
3cThu43c 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
[Vp\$;\nT 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Le&;g4% , N
344y template < typename Tp >
J"&y|;G class constant_t
q"nGy#UWR {
zs8I const Tp t;
$?f]ZyZr. public :
";dU-\3M constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
!nzGH*td template < typename T >
K7RKF$Z\ const Tp & operator ()( const T & r) const
@?a4i {
W~NYU return t;
CZ tiWZ }
M/B/b<[' } ;
5i9Ub|!P w-FHhf 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
nh;y:Bi 下面就可以修改holder的operator=了
+^gO/0 =v0~[E4 template < typename T >
xb`CdtG2. assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
S@A<6 {
or.\)(m#( return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
5"gL.Ez }
__(V C: all*P #[X 同时也要修改assignment的operator()
]M\q0>HoJ Ja [#[BJ? template < typename T2 >
X6kaL3L} T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
|Puj7Ru 现在代码看起来就很一致了。
u+z~ =|V"#3$f 六. 问题2:链式操作
jY+Do:#/wO 现在让我们来看看如何处理链式操作。
4 J8Dh;a` 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。
Cuv|6t75' 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。
4J}3,+ 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。
L[. <o{ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
rr )/`Kmv% 26PD[af64O template < typename T >
x4 hO$3o struct result_1
j@t{@Ke {
|j#
^@R typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
ccMd/ } ;
[q"NU&SX AT ymKJ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
<<<NXsH pVz*ZQ[] template < typename T >
GNZ#q)qT struct ref
{(0Id ! {
+XQPjg typedef T & reference;
tqhh<u; } ;
'!@A}&] template < typename T >
EL +,jrU~ struct ref < T &>
|^!Vo&T {
nx$bM(. typedef T & reference;
?Cc :) } ;
JWWInuH {*fUJmao" 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
;sQ20 B' f1\7vEE, template < typename T >
JZw^W{ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Da CblX {
[yF^IlSs return l(t) = r(t);
:`5;nl63 }
|0]YA 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。
dk:xnX% 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
D!me%; D 2$^" 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
5p{25N_t _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
#G~wE*VR$ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
RNe9h lr +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Gym#b{#": 最后的布局是:
ZQ|gt* Add
`#p< rfe / \
z L8J`W Divide 5
X2{`l8%Ek / \
e# <4/FR _1 3
P
eHW[\) 似乎一切都解决了?不。
+Lhe, 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。
`GS cRhbh 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。
W1`Dx(g 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:
B'#4;R!8P= iLQSa7 template < typename Right >
->3uOF!q assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
F {/>u(@3 Right & rt) const
+K&?)?/= {
*?p
^6vO
return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
$r):d }
r;'i<t{P 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
6"%@L{UQ XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
Z,SY
N?@ 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
(H2ylMpQt 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
bl`D+/V 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
i)[kubM 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
YQx?*
gZS 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
3l$E8?[Zwi "R8.P/ 3 template < class Action >
M6&~LI.We= class picker : public Action
ovbEmb {
|SxMN%M! public :
L7<+LA)s0 picker( const Action & act) : Action(act) {}
r:73uRk // all the operator overloaded
]~'9 } ;
C_-%*]*,j *|^,DGfQ6 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。
CuIqh BW! 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:
gU+ss hRa\1Jt>a template < typename Right >
u |'8a1 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
z+ uL "PG[ {
<o~t$TH return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Q*Y4m8wY }
9uKOR7.zbo #jOOsfH|k Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
fjcr<&{: 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
Qg[heND :MK:TJV template < typename T > struct picker_maker
z1kBNOr {
Gl.?U;4Z typedef picker < constant_t < T > > result;
RXUA!=e } ;
y?"$(%3| template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
eU`;L[ {
x!OWJ/O typedef picker < T > result;
JR])xPI` } ;
?n2C EN)YoVk 下面总的结构就有了:
0,:iE\ 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。
K*TnUQ 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。
S> .q5 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
?Y%}(3y 至此链式操作完美实现。
L7X7Zt8% $I\))*a &Q2NU$ 七. 问题3
4tbw*H5!5 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。
[|y`y% W&HF?w}s template < typename T1, typename T2 >
uPI v/&HA ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
K/!/M%GB6 {
lB=(8. return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
0Wjd-rzc, }
XAw2 X;F% lQ+Ru8I 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:
,m2A
p\l hT.4t,wa8 template < typename T1, typename T2 >
EV:_Kx8f P struct result_2
Vp|2w lFE- {
k&WUv0 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
(irk$d % } ;
Dq{:R H~~7~1"x 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
I).=v{@9V< 这个差事就留给了holder自己。
>?^~s(t :uOZjEZi >Kz_My9 template < int Order >
-FQC9~rR;g class holder;
s4x'f$r template <>
p^T&jE8])# class holder < 1 >
eLCdAr {
ll^Th > public :
=AWX
+znP template < typename T >
H0: iYHu struct result_1
np<f, {
es.jh typedef T & result;
E~'q?LJOB } ;
1,m\Q_ template < typename T1, typename T2 >
) ~ l\ struct result_2
VI(RT-S6 {
i6-wf Gs; typedef T1 & result;
>L#];| } ;
3 %z template < typename T >
H|grbTv, typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
&mX5&e {
Is4%}J!8 return (T & )r;
:Tlf4y:/w }
3?!G- template < typename T1, typename T2 >
Hlz'a1\:O] typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
pw0Px {
|Dl*w/n
return (T1 & )r1;
}@3Ud'
Y }
C4&U:y<ju } ;
b7?U8/#' MDMtOfe| template <>
}v_p gatC class holder < 2 >
szf"|k! {
Zkf 3t>[ public :
*54>iO-
c template < typename T >
JoZqLy!@ struct result_1
&{X{36 {
_<u8%\ typedef T & result;
8
m%>:}o } ;
43vGgGW template < typename T1, typename T2 >
\4[c}l struct result_2
)B-MPuB {
OpW eW typedef T2 & result;
J xA^DH } ;
#pS]k<o%1 template < typename T >
cpE25 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
CBiU#h
q {
0_YxZS\ return (T & )r;
BP )q6?Mz }
#G'S
ve? template < typename T1, typename T2 >
_myg._[ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
F Q8RK~?` {
xi
'72 return (T2 & )r2;
ti$oZ4PpF }
XNc"kp? z } ;
jxRF" GD 8@Egy%_ jF%)Bhn( 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> >。
r
Iya\z1W 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
/e-ka{WS 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
zjluX\ Z!C`f/h9 return l(i, j) = r(i, j);
$nUd\B$.= 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
6{JR 0 .Q=2WCv0 return ( int & )i;
(z8]FT return ( int & )j;
@-)<|orU4 最后执行i = j;
\iFMU# 可见,参数被正确的选择了。
?aK'OIo 9@KUqoX #rn4$ (lyt"Ty @<@R=aqE 八. 中期总结
%8}WX@SB 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:
ua]\xBWx 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
(SgEt 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
%JP&ox|^& 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
(cOND/S `c qH}2s# nx!qCgo e67c:Z AijPN Nz(c"3T; 九. 简化
[
4?cM\_u@ 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。
uR06&SaA> 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
)@8'k]Glw. 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:
}<(
"0jC 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Ze$^UR +-*/&|^等
SQO>}#qm 2. 返回引用。
Bi9
N =,各种复合赋值等
{
4_I7r 3. 返回固定类型。
d-6sC@PB 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
2ru*#Z#( 4. 原样返回。
-Z`( ?
k operator,
6=Y3(#Ddt 5. 返回解引用的类型。
c]AKeq] operator*(单目)
mhHA!:Y 6. 返回地址。
Q%,o8E2~ operator&(单目)
nZ2mEt 7. 下表访问返回类型。
bqw/O`*wfN operator[]
/t$+Af,} 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
htUy2v#V operator<<和operator>>
h/0<:eZ* w%i+>\tO 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。
~6@c]: 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
D-TNFYYy2 1=9qAp;?o template < typename Left >
r+{!@`dYi struct value_return
E"9/YWv {
B#qL$M,| template < typename T >
[M7iJcwt struct result_1
|0C|$2 {
Z`-)1! typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
I,],?DQX2) } ;
6i9Q,4~ 0UM@L
}L template < typename T1, typename T2 >
K^z5x#Yj struct result_2
Y0P}KPD {
bl:a&<F typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
C|.$L<` } ;
(]zl$*k } ;
)o
" SB1 N27K {a+Fx}W 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
bGMeBj"R 7.lK$J: 下面我们来剥离functor中的operator()
8
7|8eU2:k 首先operator里面的代码全是下面的形式:
O" X!S_R c"f-$^< return l(t) op r(t)
bBeFL~ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
mR"2 return op l(t)
M\Uc;:) H return op l(t1, t2)
2HvTM8 return l(t) op
+H)!uLvaB return l(t1, t2) op
V',m $ return l(t)[r(t)]
^td!g1"< return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
jt'Y(u]2 k$$S!qi# 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:
4AJu2Hp 单目: return f(l(t), r(t));
C)&gL=O*$ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
_-|yCo 双目: return f(l(t));
tK s4}vW return f(l(t1, t2));
&P,4EaC9; 下面就是f的实现,以operator/为例
=B/s HN (?*mh? struct meta_divide
bOdsMlJkN {
3IU$ template < typename T1, typename T2 >
yO$r'9?,* static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
VuO) {
HonAK return t1 / t2;
"EOk^1,y }
eSvc/ CU } ;
;4S
[ba1/ ?v )"%. 这个工作可以让宏来做:
$X.'W\o| ' F 6au[ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
|04}zU%N template < typename T1, typename T2 > \
~Me&cT8 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
/_zF?5h 以后可以直接用
Y>dg10= DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
BZ\EqB 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
W)$|Hm:H (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
5x1%oC cOZajC<G 9|G=KN)P: 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
+X%fcoc fUL{c,7xda template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
U"%8"G0) class unary_op : public Rettype
-pU\"$nuxH {
0-t4+T Left l;
GH; F3s public :
O'&X aaZV unary_op( const Left & l) : l(l) {}
fdCxMKlu; <Hr@~<@~ template < typename T >
0()9vTY+ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
B!E<uVC {
,h^;~|GT return FuncType::execute(l(t));
<2TB9]2. g }
soQv?4 !Lg}q!*%>V template < typename T1, typename T2 >
w=P<4bdT typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-%/,j)VKD {
<-oRhi4 return FuncType::execute(l(t1, t2));
}07<(,0n }
!g8.8(/t) } ;
d'g{K]=tF 0| DG\&? 2fL88/' 同样还可以申明一个binary_op
I8-&.RE QLpTz"H template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
d=+Lv< class binary_op : public Rettype
/bNVgK`L5 {
L/ICFa.G Left l;
{L2Gb(YLW Right r;
vS*0CR\ public :
)Ido|!]0d binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
si
mX q2j}64o_S template < typename T >
B'BbTI, typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}&C!^v
o {
HU'`kimWb return FuncType::execute(l(t), r(t));
[%)B%h`XGf }
KbuGf$Bv gx>mKSzy template < typename T1, typename T2 >
2G:{ FY typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$RFu
m'`5 {
G/RheH
G return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
<GFB'`L }
KAZkVL } ;
7i|hlk; o}^vREO I3E8vi%B. 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
iDkWW 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
`bi_)i6Low DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
t+)GB=C 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。
\tw#pk 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
koWb@V] 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。。。
Y,pS/ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Mb/6> 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)
PJ11LE 下面是修改过的unary_op
2DBFXhP [q+39 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
!#|fuOWe class unary_op
7rDRu] {
v,.n/@s|X Left l;
]#7Y@Yo 4[EO[x4C public :
v%8-Al^G ;0X|*w1JO unary_op( const Left & l) : l(l) {}
\3Ald.EqtM L!8?2 \5 template < typename T >
OFAqP1o{$ struct result_1
hpi_0lMkI {
{R8P $
typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
jeuNTDjeL } ;
.STf NwuBe:"@ template < typename T1, typename T2 >
xg5@;p struct result_2
PQ#-.K {
,c %gwzU typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
I;m@cSJ|j } ;
EV,NJ3V yURh4@ template < typename T1, typename T2 >
c"&!=@ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
X'Il:SK {
!J?=nSu return OpClass::execute(lt(t1, t2));
OsSiBb,W79 }
>`V|`Zi ? _j<M} template < typename T >
iuk8c.TAR typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
mS;Q8Crh {
r_<i*l. return OpClass::execute(lt(t));
\C\y'H5 }
A)a+LW'=u cz~11j# } ;
Ecl7=-y "7g8 d V'h z1roe 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
!<^j!'2 好啦,现在才真正完美了。
@DKl<F 现在在picker里面就可以这么添加了:
pO+wJ|f 5Fm?,^ template < typename Right >
@:&dOqQ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
MJR\ g3 {
nPX'E`ut-V return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
[&kk }
cZF;f{t 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。
v&,VC~RN-J ]T$w7puaJ QMpA~x_m (eIxU&o' Y0C<b*!"ST 十. bind
_~&vs< 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。
T
]nR
XW$ 先来分析一下一段例子
,r,;2,;6nd ;j\$[4W.i ~(P\F&A(& int foo( int x, int y) { return x - y;}
>h-6B= bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
.{ L m bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
3'uES4+r 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。
Z"nuO\zH~ 我们来写个简单的。
#Z5Wk 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
3>3ZfFC 对于函数对象类的版本:
KEB>}_[ /FZ )ej\ template < typename Func >
j|8{Vyqd struct functor_trait
r<H^%##,w {
%ycT}Lu typedef typename Func::result_type result_type;
s"!}=kX } ;
(:k`wh& 对于无参数函数的版本:
]-OkW.8d1 =U|SK"oO template < typename Ret >
FOyfk$ struct functor_trait < Ret ( * )() >
BrmFwXLP" {
xyCcd= typedef Ret result_type;
l zknB } ;
3nGK674;z 对于单参数函数的版本:
-mdPqVIJn: Ev ,8? template < typename Ret, typename V1 >
Ekp
0.c8: struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
4nXS9RiF2 {
UsKn4Kh typedef Ret result_type;
pODo[Rkq } ;
2;7GgO~ 对于双参数函数的版本:
~OfKn1D wWswuhq< template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
O@&I.d$ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
tELnq#<6 {
56aJE
.?< typedef Ret result_type;
".Z+bi2l } ;
=v"{EmT[$ 等等。。。
z1A-EeT 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
/'+JP4mK oK[,xqyA template < typename Func >
Cagq0-:(p struct func_return
E&v-(0 {
82l";;n4p template < typename T >
gvt4'kp struct result_1
0kEq|k9 {
skArocs typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
6%axbB } ;
K?eo)|4)DB g
0=t9J template < typename T1, typename T2 >
v65r@)\` struct result_2
K",]_+b {
b=go"sJ@>( typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Kwau:_B } ;
1 .k}gl0< } ;
~kFRy {z GoXHVUyp Z)~4)71Y: 最后一个单参数binder就很容易写出来了
{(Z1JoSl EFO Q;q template < typename Func, typename aPicker >
@35]IxD class binder_1
qA[}\8}h {
9LRY Func fn;
=7@ aPicker pk;
k{8N@&D public :
pp _ddk l)bUHh5[ template < typename T >
>H! 2Wflm struct result_1
bsVOO9.4- {
L2tmo-]nw typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
% QkvBg* } ;
?os0JQVB b6VAyTa template < typename T1, typename T2 >
1 Qkuxw struct result_2
3g?T,|2K {
8ttw!x69)_ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
4 .qjTR } ;
VW/1[?HG5 h@8 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
W`kgYGnFG AS
u l template < typename T >
_E7eJSM. typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%vzpp\t {
jws(`mIf\ return fn(pk(t));
1uE[ %M }
!Zx>)V6. template < typename T1, typename T2 >
7dIDKx typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
% *hBrjbj {
B dUyI_Ks: return fn(pk(t1, t2));
6<R
U~Gh }
&kt#p;/p? } ;
VI{1SIhfa Kxn=iv^Ir !Ai;S 一目了然不是么?
y uq E 最后实现bind
0&@6NW&Mu g;1
UZE; vF1$$7k template < typename Func, typename aPicker >
,$>Z= ~x* picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
U/X ^ {
s,8%;\!C return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Q=E6ZxH5; }
]a()siT
#t*c*o 2个以上参数的bind可以同理实现。
7tQiKrhp 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
K(Nk|gQ &/"
qOZAs 十一. phoenix
Ar_/9@n Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
w.jATMJ)F 'AU!xG6OQ for_each(v.begin(), v.end(),
`Hqu2
'` (
%|~UNP$ do_
Z9y:}:j" [
{zcjTJ=Zt8 cout << _1 << " , "
.j }, ]
yO)Qg*r .while_( -- _1),
-_dgd:or cout << var( " \n " )
;DOz92X94 )
TfOZ>uR"g );
%]` W sG pD9c%P 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:
+J}M$eQ 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
u[u=:Y+ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
))vwofkw4 那么我们就照着这个思路来实现吧:
\$I
)} e#
DAa I <7K^j+5: template < typename Cond, typename Actor >
jdzV& class do_while
}\ F>z {
6)8']f Cond cd;
JqO( ]*"Hi Actor act;
$i hIHl6' public :
}% =P(%- template < typename T >
))Nc|` struct result_1
~tWBCq 6 {
, /pE*Yk typedef int result_type;
bP[/ } ;
gDrqs>8 Lv"83$^S9 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
e-WaK0Ep )8_0 d) template < typename T >
7g$t$cZby, typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
QZY(S*Up {
'nul{RE* do
UkC\[$-"\ {
cjL!$OE6 act(t);
K{c^.&6D }
2;3q](d while (cd(t));
=[$*PTe return 0 ;
^s-3U }
kF5}S8B } ;
xiiZ'U p ,!`8c6 DI\^+P 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
9f
"*Oj 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。
CfAqMH*ip 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。
0t~--/lA 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。
x8H)m+AW 下面就是产生这个functor的类:
qy!G& l/]P6 @N Kfi A 7W template < typename Actor >
-%A6eRShk class do_while_actor
&&JMw6
&[` {
<:p&P Actor act;
/[IK[ public :
CNwhH)* do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
5segzaI )gR&Ms4 template < typename Cond >
$KiA~l picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
biJU r^n } ;
%ug`dZ/ t :_7O7 w NPZ[V: 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
|(/"IS] 最后,是那个do_
F"q3p4-<> *6h.#$\ </fnbyGR class do_while_invoker
w-KtxG( {
QMIQy public :
BdceINI template < typename Actor >
$6_J`7 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
\6N\6=t!A {
?TXFOr]g]2 return do_while_actor < Actor > (act);
bx@CzXre; }
e'jR<ln| } do_;
2`z+_DA -*WD.|k 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
&,\S<B2. 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
U;^{uQJ+, 最后来说说怎么处理break和continue
3RD Q{&J: 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。
`@ObM[0p( 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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