一. 什么是Lambda
e%6{ME
3 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
RA1yr+) 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,
>-cfZ9 {! f~M8A.
'3,\@4 \cySWP[ class filler
e>H:/24 {
QGPw2Q public :
;4~U,+Av void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
!,&yyx. } ;
3fkk
[U UH3t(o7O <n0{7#PDqw 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:
hKe30#:v T~>#2N-Z cvo[s, p I3y9:4 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
FxU'LN<;HY l\Ftr_Dk Wd 2sh 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
:d'
5O8 gR gog*z Px;Cg
6 ;st\I 二. 战前分析
u?0d[mC 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。
]> G&jd7 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
wyY*:{lZ o'=VZT9 4u1KF:g for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
isK;mU?< /* --------------------------------------------- */
~brFo2 vector < int *> vp( 10 );
pB01J<@m transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
QZYU0;
VF /* --------------------------------------------- */
*Xr$/N sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
&7 [[h+Lb /* --------------------------------------------- */
=nRuY' int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Q< *8<Oo4g /* --------------------------------------------- */
?p^2Z6J'$ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
8tc*.H{^+ /* --------------------------------------------- */
%'ZN`XftG for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
y\PxR708 ;A#~`P `/:cfP\ Ot9V< D6h 看了之后,我们可以思考一些问题:
f(:1yl\a 1._1, _2是什么?
bXdY\&fE 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。
Y E1Hpeb 2._1 = 1是在做什么?
cyF4iG'M,y 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。
3Sh+u>w 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。
_<Dt
z (JZ".En#X l5O=VqCj 三. 动工
o/p-! 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
F[E?A95W #gv4
{NQoS" ?pwE0N^ template < typename T >
@.$MzPQQI class assignment
);JJ2Jlkd {
TSto9$}* T value;
.[j%sGdKl public :
v '9m7$ assignment( const T & v) : value(v) {}
+Ui_ O template < typename T2 >
|nxdB&1n T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
|4>:M\h
} ;
Mq\~`8V '044Vm;/ optBA3@e! 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
z+VV}:Q 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
G[yI*/E; p@I9<^" h)dRR_ /1.rz{wpb class holder
U{#xW {
b9("DZW; public :
\
P/W8{ template < typename T >
kC$I2[ t! assignment < T > operator = ( const T & t) const
O|z%DkH[ {
'}{?AUDx return assignment < T > (t);
u-><}OVf~ }
BQNp$]5s } ;
`,#!C`E 9 uHvaZMu bZ5n,KQA5 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:
3%
vis\~^ XB/'u39 static holder _1;
2P}bG>M Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
u''BP.Y S ==9ZFdf for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
8pe0$r`b 而不用手动写一个函数对象。
,2zKQ2z |uUuFm i21QJ6jPcI +/N1_ 四. 问题分析
ukihx?5 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
r+\/G{+=} 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
kk_zVrQ< 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
,wK 1=7 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Y!n'" *J> 下面我们可以对这几个问题进行分析。
!J^tg2M8: \Jpw1,6 五. 问题1:一致性
fusPMf *[ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
W"qL-KW 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
H1T~u{8j} KH}t:m+h struct holder
uPDaq ]A {
3$_2weZxYn //
UR:n5V4 template < typename T >
ScJu_Af T & operator ()( const T & r) const
6>B \| {
'NjSu64W return (T & )r;
rPTfpeqN) }
Xj,j0 } ;
e_.~n<= (02g#A` 这样的话assignment也必须相应改动:
F#1kZ@nq yN:>!SQ template < typename Left, typename Right >
kI+b <$:D class assignment
Qp+lJAY {
q/'MS[C Left l;
v"
FO Right r;
yJ J8"s~i public :
FsY`nWwg assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
A- 0m8< template < typename T2 >
SLh~_ 5 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
e"_"vbk } ;
UK:M:9 eT\p-4b 同时,holder的operator=也需要改动:
*vs~SzF$
p
JX, n template < typename T >
7'UWRRsxUF assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
%zQ2:iT5@= {
<PQRd return assignment < holder, T > ( * this , t);
8Mb$+^zU }
mxhW|}_-j >fwlg- 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
!F,s" 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
hDbHSZ f#c BQ~ return l(rhs) = r;
O3}P07 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
6#-Z@fz% 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
!Iko0#4i .m'N7`VB template < typename Tp >
w6v1 q:20 class constant_t
qL~Pjr>cF {
oHRbAE^ const Tp t;
Nc:U4 public :
i59k"pNm constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
3]7ipwF2q template < typename T >
:n`0)g[( const Tp & operator ()( const T & r) const
uTUa4^]* {
-%N}A3m!5 return t;
MIJ%_=sm4: }
P^n{Y~P=Q } ;
fl!1AKSn@N <WgG=Kf)N 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
&U854 下面就可以修改holder的operator=了
k0=|10bi f`bIQ 9R template < typename T >
&a~L_`\' assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
oRV]p {
_i#@t7 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
^>t-v }
L5TNsLx ( B0NN>)h 同时也要修改assignment的operator()
=+k&&vOAn .Wd.)^? template < typename T2 >
Yoj~|qL T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
mp muziH 现在代码看起来就很一致了。
cRjL3 / *Ou$ 六. 问题2:链式操作
rZb_1E< 现在让我们来看看如何处理链式操作。
#r-j.f}yx 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。
deHY8x5uI 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。
F9ZOSL
8Q 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。
xu0;a 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
44g`=o@ <7@mg/T template < typename T >
HFpjNR struct result_1
bEEJV F0 {
b0rt.XB typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
-zkW\O[ } ;
".Tf<F }6yxt9 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:
Q'>_59 pIM*c6 template < typename T >
k4]R]=Fh. struct ref
1gf/#+$\ {
KE }o typedef T & reference;
KE&InTM/j } ;
Q;{D8 #! template < typename T >
UEx(~> struct ref < T &>
\1eKY^)2 {
5)/4)0 typedef T & reference;
hVTyv" } ;
\=
)[ (\[jf39e 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
3D[:Rf[ qP%Smfp6 template < typename T >
4n`[S N typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
vV\/pu8 {
UU;Ysj return l(t) = r(t);
Ae,2Xi }
b{9HooQ{ 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。
$j$\ccG 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
vQ9xG)) #8WR{ 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
a78;\{&L' _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
&@`H^8 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
3P=Eb!qtdD +5 调用divide的对象返回一个add对象。
ba8-XA_~U 最后的布局是:
~7eUt^SD; Add
qHcY
2LV / \
A[wxa Divide 5
p~k`Z^xY$ / \
FW6E)df _1 3
7csl1|U 似乎一切都解决了?不。
-jklH/gF\% 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。
`tUeT[ 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。
B 7x"ef 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:
PN)TX~} m+G0<E% template < typename Right >
b(.o|d /P assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
<_FF~lj Right & rt) const
e[|p0 ,Q {
}f0^9( return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
$`+~QR!h }
#L)4| 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
jv?aB XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
A16- 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
Y/Gswcz 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
x]jdx#' 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
II f >z_m 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
rym\5
`) 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
XxrO:$ |M{,}.*CU template < class Action >
q;He:vX class picker : public Action
#Z3I%bkw H {
u/c~PxC public :
bNPjefBF picker( const Action & act) : Action(act) {}
'~vSH9nx/ // all the operator overloaded
kgI.kT(= } ;
<@;xV_`X+ HT;QepY3 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。
HS7
G_ 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:
?@uK s4
Dg2#Gv0B template < typename Right >
Ok.DSOT picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
vpr@ {
sMe~C>RD return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
:!it7vZ }
+^% &8< 1'._SMP Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
*Uw# 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。
5]O LV1Xt zdQu%q template < typename T > struct picker_maker
Fq\`1Ee{ {
%:8q7PN| typedef picker < constant_t < T > > result;
Fn0LE~O}-8 } ;
*ytd.^@r template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
)T~ +>+t {
!gH.st typedef picker < T > result;
wQ/@+$> } ;
/)OO)B-r '~x_ 下面总的结构就有了:
{
'mY>s7 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
)-Sl/G picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
vkauX:M picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
7-0twq
至此链式操作完美实现。
!z6/.>QJ~ [q|Q]O0 [A OluS 七. 问题3
lNp:2P 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
.6-o?=5 |k9j )Hg( template < typename T1, typename T2 >
Qmh(+-Mp( ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ra#)*fG,~ {
vBQ?S2f return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
U=?"j-wN }
g,]5&C T3v .&!{8jBX 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
qk{UO
< {mr)n3 template < typename T1, typename T2 >
Dve5m= struct result_2
cO?"
{
g.VIe typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
tg`!svL! } ;
>knR>96 I }I/dh 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
#AnSjl 这个差事就留给了holder自己。
YU"\Wd[ %l P @Sd:]h:f- template < int Order >
4 sgwQ$m) class holder;
u:kY4T+Z template <>
k EDZqUD class holder < 1 >
L|'ME|
' {
9&FV=}MO public :
,TA[el%# template < typename T >
j`pR;XL1[ struct result_1
i*E`<9 {
ee?ZkU#@ typedef T & result;
P`v~L;f } ;
-L<Pm(v& template < typename T1, typename T2 >
hWe}(Ks struct result_2
L#N.pd
{
KPcuGJ typedef T1 & result;
r6_a%A* } ;
=_:L
wmI template < typename T >
6M|%nBN$| typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
c<x6_H6[8 {
HcUz2Rm5XP return (T & )r;
K1WoIv<Ym }
-KiS6$- template < typename T1, typename T2 >
uk/+
i`= typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
DfFPGFv {
0PbIWy' return (T1 & )r1;
=5eDT~=2{U }
2=
mD } ;
vw6FvE`lC muq|^Hfb template <>
\gXx{rLW class holder < 2 >
1qN9bwRO {
*\vc_NP] public :
3k0%H]wt template < typename T >
bj^m<} struct result_1
/ kGX 6hh {
UL"3skV typedef T & result;
]997`,1b } ;
K9Fnb6J$u template < typename T1, typename T2 >
LK5H~FK struct result_2
(}8 ;3pp {
K)@Buu&,p typedef T2 & result;
tAi9mm;k } ;
X*q
C:]e template < typename T >
R/YL1s typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
3?(p; {
]}l!L; return (T & )r;
.e+UgCwi }
jU~%5R template < typename T1, typename T2 >
KYW1<Wcp typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
RV(z>XM {
m~B=C>r}t return (T2 & )r2;
DNe^_v)]| }
Ee&$9 )t } ;
OwaXG/z~ %%[TM(z o$k$ 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> >。
g7F
Z - 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
dfcG'+RU} 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
#^V"=RbD }(''|z#UE return l(i, j) = r(i, j);
\ChcJth@o< 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Y'h'8
\ N9<eU!4> return ( int & )i;
bm.H0rHR4 return ( int & )j;
QD~`UJe> 最后执行i = j;
YPEd
XU8} 可见,参数被正确的选择了。
es]m 6A N8vl<
Mq c.WT5|:qw 9U*vnLB M8 }M*\2 八. 中期总结
<k5~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:
vm4oaVi 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
W'$~mK\ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
`s $@6r$ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
!W7ekPnK N-]n>E N';lc:Ah~ B)dynGF8i 2ZeL D
]eF3a.G 九. 简化
iH=@``Z 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。
]0le=Ee^% 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
+s}28U! 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:
E>D@#I> 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
swA"_A8>u +-*/&|^等
rl=_ "sd= 2. 返回引用。
@~ L.m}GF =,各种复合赋值等
Y."[k&P- 3. 返回固定类型。
ja2]VbB 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
dr o42#$Mo 4. 原样返回。
op C11c/ operator,
|M_Bbo@ud 5. 返回解引用的类型。
48`<{|r{ operator*(单目)
1<"kN^ 6. 返回地址。
$u
sU operator&(单目)
xWm'E2 7. 下表访问返回类型。
c[$oR,2b13 operator[]
L)5nb-qp 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
*?+!(E operator<<和operator>>
H<yec" JGe;$5|q8 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
2<|5zF 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
m}(DJ?qP G#Ow>NJ template < typename Left >
0l6%[U?o struct value_return
]Y?$[+Y {
4`F*] Ft template < typename T >
V2.K*CpZ7 struct result_1
#p>PNW- {
5UbVg typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
W>y_q[m } ;
KI{u:Lbi \=<.0K A~
template < typename T1, typename T2 >
6>Y}2fT}o3 struct result_2
iC]}M {
voxlo>: typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
#a&Vx&7L } ;
+!(hd } ;
|7-tUHMo[ q.7CPm+ ^ytd~iK8 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
$j/F7.S : Ej IV]e 下面我们来剥离functor中的operator()
U
DG _APf 首先operator里面的代码全是下面的形式:
I}=}S"v r%m2$vx# return l(t) op r(t)
2i)y'+s return l(t1, t2) op r(t1, t2)
1"k@O)?JP return op l(t)
:<W8uDAs return op l(t1, t2)
QI-3mqL return l(t) op
[~3p+ return l(t1, t2) op
*)1,W+A5L return l(t)[r(t)]
{IVqV6: return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
b/EvcN8 } )+G(4eIT 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:
`uj`ixcR 单目: return f(l(t), r(t));
=bzTfki return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
\Mi< ROp5 双目: return f(l(t));
N?XN$hwdZ return f(l(t1, t2));
,]MX&] 下面就是f的实现,以operator/为例
Ou%>Dd5|? bCF63(0 struct meta_divide
a
srkuAS {
4$^=1ax template < typename T1, typename T2 >
K02./ut- static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
2gGJ:,RC$ {
{e^llfj$# return t1 / t2;
U
uysG\ }
;,1i,? } ;
k|V{jBG"@ 5c#L6 dA) 这个工作可以让宏来做:
$
]HI YYs g`j%jQuY #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
2I7P}= template < typename T1, typename T2 > \
+*dJddz static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
:PLs A3[} 以后可以直接用
oOlI*/OMb DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
okYsjK5 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
JeA}d (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。。。)
}oG&zw :\[F= + y^s
6j} 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
w-2]69$k X DX_c@U template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
,'j5tU?c class unary_op : public Rettype
it,%T)2H {
wKYfqNCH Left l;
?aCR>AY5X public :
(GV6%l#I unary_op( const Left & l) : l(l) {}
!EFd-fk Cur)| template < typename T >
01Aa.i^d( typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
S4_Y^ {
o8,K1ic5# return FuncType::execute(l(t));
k"Is.[I?^ }
i <bs{Cu_S gUMUh]j template < typename T1, typename T2 >
25(\'484> typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
m0 P5a%D {
}fhVn;~}8 return FuncType::execute(l(t1, t2));
Rz)#VVYC= }
"$)2| } ;
1a<,/N}}t ";~#epPkX /[q@=X& 同样还可以申明一个binary_op
,[~EThcq l^_X?L@ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
g41LpplX class binary_op : public Rettype
f,1rmX1 {
yE7pCgXt Left l;
ZoUfQ!2* Right r;
^Z!W3q Q public :
I/tzo(r binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
jsR1jou6 \ Q6Ip@? template < typename T >
W1OGN4`C typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(|x-> a {
[bp"U*!9P return FuncType::execute(l(t), r(t));
1.!(#I3 }
k\lj<v<vD \!PC:+uJ template < typename T1, typename T2 >
wqyAEVea'8 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~t}:vGD j {
OjCT%6hy; return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
_Sg29qFK }
Fh"S[e } ;
ReRRFkO"2 }PXWRv.gW f|`{PP`\ 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
uODsXi{z 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
\DHCf4, DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
=nsY[ s< 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。
<7p2OPD 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
\yy!?UlaI 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。。。
V7^?jck 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
NE! Xt <A 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)
+)Ty^;+[1 下面是修改过的unary_op
YT_kMy> &F:7U! template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
f`c z@ class unary_op
gR6:J {
AT%0i Left l;
Nwc(< ij TtyTC public :
M *}$$Fe| "P|G^*"~2 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
d0xV<{,- @@5u{K template < typename T >
o{
(v struct result_1
d.
a> (G {
WULj@ds\~ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
$^l=#tV } ;
&a0%7ea`.S `i{ :mio template < typename T1, typename T2 >
Re2kD/S3 struct result_2
cqq+#39iC {
j ]P|iL typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
6Q`ce!~$ } ;
\-B>']:R4 FYj3!
H template < typename T1, typename T2 >
rS
jC/O&b typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
qEpBzQ&gX6 {
g&[g?L return OpClass::execute(lt(t1, t2));
ZN?(lt)u9 }
vQh'C. %>bwpN template < typename T >
xXbW6aI" typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
EKt-C_)U {
eDm,8Se return OpClass::execute(lt(t));
]gEfm~YV }
zbnQCLs 'FVT"M~ } ;
r=k}EP&< WsoB!m MqpoS 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
Nr)(&c8 好啦,现在才真正完美了。
x4.
#_o& 现在在picker里面就可以这么添加了:
2H /a&uo@n ep^0Cd/ template < typename Right >
.{}t[U picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
2 rH6ap {
|N g[^ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
3o?Lz7L }
"6}+|!"$ 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。
>5j/4Ly (-#{qkA 0TNzVsu7 p$V+IJtO( aT0 y 十. bind
k"U4E
J{ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
3ZVfZf 先来分析一下一段例子
;~K($_#H l>]M^=,&7 3_-# int foo( int x, int y) { return x - y;}
O~S}u bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
}_;nln?t( bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
N.<hZ\].= 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。
r~;N(CG 我们来写个简单的。
Grqs*V &|g 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
=_86{wlk 对于函数对象类的版本:
Xnh1pwDhe< w5;EnI template < typename Func >
Z`%;bP: struct functor_trait
l{R)yTO {
KV6S- typedef typename Func::result_type result_type;
`7j,njCX. } ;
gu/Yc`S[ 对于无参数函数的版本:
aJF`rLm |WX4L7yrhK template < typename Ret >
ob;oxJ@[c struct functor_trait < Ret ( * )() >
v!uLd.( {
BE2{qO{ typedef Ret result_type;
N3?d?+A$ } ;
vfm-K;,# 对于单参数函数的版本:
G9i#_
l gC template < typename Ret, typename V1 >
M]'AA
Uo8 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
1-n0"lP~4 {
+~@Y#>+./l typedef Ret result_type;
l\5NuCgRY } ;
usA!MMH4 对于双参数函数的版本:
L_~G`Rb3
pGFocw template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
t0q@]
0B5 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
7^L&YVW {
S]N4o'K}q typedef Ret result_type;
"f3>20} } ;
H1]\B: 等等。。。
4L0LT>'M\ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
c"xaN pI`Ke" template < typename Func >
,?qS#B+> struct func_return
"xOeBNRjV {
VX%+!6+fS template < typename T >
Ixw,$%-]y6 struct result_1
;1%a:#5 {
B]vj1m`9 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
6PH*]#PfoD } ;
)N/KQ[W 7Tbk ti; template < typename T1, typename T2 >
F)@<ZE struct result_2
\9p;md` {
}FXRp=s typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
3XRG" } ;
D6t]E)FH } ;
RBXoU'. !=we7vK} - \QtE}|4 最后一个单参数binder就很容易写出来了
OK 6}9Eu9 4!jHZ<2Z template < typename Func, typename aPicker >
($s{em4L class binder_1
}dz(DPd {
b\2"1m0H Func fn;
F0\ry "(t aPicker pk;
&u8c!;y$b public :
"DpQnhvbB X&IY(CX template < typename T >
Q?@G>uz struct result_1
tTgW^&B {
if'4MDl typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
N;Hv B:c } ;
Ce:ds% <Va>5R_d< template < typename T1, typename T2 >
(
~>Q2DS struct result_2
T!PX? {
msylb~ ^ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
K="+2]{I } ;
NS q=_8 U ~m.I binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
zMKL: Um" AqkK`iJ# template < typename T >
;j=1 oW typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^=G+]$ 8 {
9x!y.gx return fn(pk(t));
_SqrQ }
9[D7N template < typename T1, typename T2 >
[78
.%b' typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$w\ , ."y {
i"xDQ$0G6 return fn(pk(t1, t2));
%a `dOEO }
k:Q<Uanc[ } ;
3:Wr)>l}# gwJu&HA/ I>aa'em 一目了然不是么?
Y>~JI;Cu` 最后实现bind
Q_.Fw\l$` F S:WbFmc vEGK{rMA template < typename Func, typename aPicker >
"=.|QKC1` picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
ZsZ1 {
>gJWp@6V return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
qgNK!(kWpr }
=6&D4~R [2V/v 2个以上参数的bind可以同理实现。
I.!/R` 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。
V-jL`(JF% @g~sgE}# 十一. phoenix
W<"\hQI Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
_ GSw\r [<QWTMjR for_each(v.begin(), v.end(),
gN~y6c:N (
H%]ch6C do_
n~j[Pw [
n bk(FD6 cout << _1 << " , "
[[Z>(d$8 ]
`x)bw .while_( -- _1),
|m- `,
we cout << var( " \n " )
+`-a*U94 )
/MH@>C
_ );
Z"X*FzFo 8
-A7 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
VsEAo 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
u(702S4 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
gH3kX<e 那么我们就照着这个思路来实现吧:
L0tKIpk NCt sx /C oE1]vX template < typename Cond, typename Actor >
RCXSz class do_while
rrYp^xLa` {
PqLqF5`S Cond cd;
;NE/!! Actor act;
&Q>'U6"% public :
nD\os[ 3 template < typename T >
[dlH
t;S struct result_1
.N&}<T[ {
:n9~H+! typedef int result_type;
bK9~C" k } ;
C)s1'
=TZ GK?R76d do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
pIiED9 +z0}{,HX template < typename T >
I?Fa typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Wy*7jB {
kTWg31]~ do
'hw@l>1\9 {
5l0rw)
act(t);
O7'3}P; }
2EwWV0BS while (cd(t));
NqE7[wH return 0 ;
-Jo :+]. }
Cnci%eo } ;
A5<Z&Y[
iLcadX {))S<_yN 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
ZM`P~N1?)g 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
a9zph2o-
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
x9A
ZS#e)[ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
zN/~a) 下面就是产生这个functor的类:
(!5}" fj DN':-PK R+VLoz*J6 template < typename Actor >
wn|@D< class do_while_actor
^@L
l(? {
I7z/GA\x Actor act;
J?quYlS public :
cN}A rv do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
jI`To%^Y Kx185Q'W template < typename Cond >
F%Umau*1 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
=z1o}ga=EA } ;
m$mY<Q
k5QD5/Ej 'oZn<c` 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
kJi&9
最后,是那个do_
tr9Y1vxo{ .L5*E(<K0 G4%M$LJh class do_while_invoker
m4SXH> o {
:#:O(K1PW public :
pUMB)(<k template < typename Actor >
w+q;dc8 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
agm5D/H]: {
0!,gT H> return do_while_actor < Actor > (act);
&xuwke:[ }
aU<D$I } do_;
roj04| gq_7_Y/ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
A='+tJa 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Z F yX@#B9 最后来说说怎么处理break和continue
PT@e),{~o9 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。
ph12x: @B 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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