一. 什么是Lambda
A32Sdr'D 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
{
"Cu)AFy 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,
-hW>1s< Xwo+iZ(a "Hz%0zP& $`W3`}#fM class filler
O&aD]~| {
(_ :82@c public :
Zl&ED{k< void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
2;"vF9WMm } ;
8%u|[Si;
0n6eWwY <";1[A%7< 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:
0Yq_B+IC ibZ[U p? \8<[P(!3 2HBey for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
N".BC|r UW8yu.`? u;H^4}
OQ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
=>c0NT &l]F&- 9-{ +U,3) ]!sCWR 二. 战前分析
5lD`qY 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。
YHom9&A 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
}]dzY( 1+-Go}I Kgi`@` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
t^K Qv~ /* --------------------------------------------- */
iR9duP+ vector < int *> vp( 10 );
;%
KS?;%[ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
$rk=#;6]v; /* --------------------------------------------- */
!ck~4~J sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
D:j5/ * /* --------------------------------------------- */
R'tvF$3=i int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
$eT[`r /* --------------------------------------------- */
./3/3&6 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
(?'vT% /* --------------------------------------------- */
(_FeX22+ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
RAu(FJ '[8w8,v( @<$m`^H G7`mK}J7 看了之后,我们可以思考一些问题:
J5jI/P 1._1, _2是什么?
6p&2A 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。
( z)#}TC 2._1 = 1是在做什么?
V*O[8s%5v 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。
YKU|D32 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。
$-pijBiz_ x2&5zp 9eHqOmz 三. 动工
4@\$k+v 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
zi`q([ >r(`4M:
Ws2?sn#x vs+aUT C\ template < typename T >
^CQp5k p] class assignment
QA^FP8!j {
/SM 7t_ T value;
73S
N\ public :
E>-I
|X"L1 assignment( const T & v) : value(v) {}
G?b*e|@S template < typename T2 >
OY81|N
j T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
6
F 39' } ;
#+_=(J iuXXFuh ?RsPAL 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
x\ #K2 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
p>J@"?%^ 9S9j o/a2n<4 R#y"SxD() class holder
/DHV-L {
L1G)/Vkw public :
ADOA&r[ template < typename T >
A2L"&dl assignment < T > operator = ( const T & t) const
?-2s}IJO {
wE<r' return assignment < T > (t);
[+W<;iep }
X-"
+nThMn } ;
#/H2p`5 ~;]zEq-hG +Tx_q1/f5X 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:
`ItoL7bi kzK9. static holder _1;
m##!sF^k~J Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
KrG,T5 NhTJB7 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
>iG3!Td)y 而不用手动写一个函数对象。
M,kO7g $.w$x1 C,mfA%63 ..BP-N)V) 四. 问题分析
yDZm)|<. 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。
noz1W ] 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。
Yd~J( 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Q1yXdw 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
8b-mW>xsA 下面我们可以对这几个问题进行分析。
}:$ot18 NySa%7@CD 五. 问题1:一致性
-w"lW7 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
:r
"GZ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
;-"q;&1e [lSQMoi3 struct holder
O
x`K7$) {
Sa@'?ApH //
j+
L:Ao template < typename T >
`x >6Wk1 T & operator ()( const T & r) const
?VRsgV'$ {
]2|fc5G' return (T & )r;
4e|N^h*! }
{SXSQ '= } ;
Val"vUZ XHJ`C\xR 这样的话assignment也必须相应改动:
(G{S* + 2cIbX template < typename Left, typename Right >
1\aTA, class assignment
dXM8iP {
PrfG Left l;
0nkC%j Right r;
)'RaMo` 4 public :
y4I Qa.F assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
j6k"%QHf template < typename T2 >
yw7(!1j= T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
8L_OH } ;
S|@/"?DC N`?/kubD 同时,holder的operator=也需要改动:
0T(+z)Ki id8QagJ template < typename T >
=)g}$r
&< assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
/|}yf/^9X {
!m-`~3P#l, return assignment < holder, T > ( * this , t);
.GNyADQp }
nsVLgTbx 1(>2tEjYT 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。
;;Z'd@ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
&&LB0vH!J ir{
4k return l(rhs) = r;
#OjyUQ, 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。
mPQT%%MF 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
wWf_d jd tk h
*su template < typename Tp >
q I~*G3 class constant_t
yoF*yUls^E {
sSGXd=": const Tp t;
x6!Q''f7 public :
A:Gd F-;[ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
8qw{e`c template < typename T >
&?1^/]'"r const Tp & operator ()( const T & r) const
<~w 3[i=
{
6P>}7R} return t;
=0PGE#d{t }
w >2G@ } ;
I"3C/ pU2 6H U*, 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
ZADMtsk 下面就可以修改holder的operator=了
!plu;w OQ
w O7Z template < typename T >
O_.!qk1R assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
qAbmQ{|w {
fXl2i]L(^B return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
@^-Y&N!b= }
(/]#G8 CP%^)LX * 同时也要修改assignment的operator()
4~FRE)8 $2i@@#g8 template < typename T2 >
L'aB/5_% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
hp9LV2_5 现在代码看起来就很一致了。
7(tsmP .{`C>/"} 六. 问题2:链式操作
5%fWX'mS 现在让我们来看看如何处理链式操作。
_JNYvngm 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
r`EjD}2d 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
>s"/uo 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
E7@Gpu,o 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
)b2O!p !P^Mo> " template < typename T >
~re}6-? struct result_1
Y0EX{oxt1 {
aL+>XN typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
5 *YvgB; } ;
EleJ$ `/ <Y1Plc 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:
Ng
W"w h ty[p5%L1 template < typename T >
MOCcp s* struct ref
0wV9Trp {
u
"k<
N|.3 typedef T & reference;
oxL<\4)WJ } ;
dc1Zh
W4 template < typename T >
g<0K
i^# struct ref < T &>
BQg3+w:> {
&V(6N%A^U typedef T & reference;
vS0 ii } ;
!-3;Qj}V x`@`y7( 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
$)o0{HsL+ Mz2TwU_ template < typename T >
JJbd h \ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
g.hYhg'KUh {
{GnZ@Q:F return l(t) = r(t);
M")/6 PH8 }
;l @lA)i 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
~AX~z) 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
_FE uQ9E NjEi.]L*fX 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
xYYa%PhIC _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
?0*[
L _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
C:5d/9k +5 调用divide的对象返回一个add对象。
K#X/j'$^ 最后的布局是:
v)_FiY QQ6 Add
?(d1;/0v> / \
N AY3.e Divide 5
u?dPCgs;h / \
U887@-!3 _1 3
t? 6 et1~ 似乎一切都解决了?不。
>jIn&s!} 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。
_&S#;ni\c 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。
FibZT1-k 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:
Rky]F+J V8B4e4F template < typename Right >
-6NoEmb)\' assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
kln)7SzPuk Right & rt) const
Bh cp=# {
ZnI15bsDx return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
id5`YA$ }
gz[3 xH~ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
81s
}4 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。
YT(Eh3ID 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。
C]5 kQ1Og 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。
kV?fie<\) 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。
Bz-jy. 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?
$>O~7Nfst7 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:
!R\FCAW[x lbIPtu template < class Action >
XJ3sqcS class picker : public Action
.|R4E {
N\|z{vn public :
]T]{VB picker( const Action & act) : Action(act) {}
^&1O:G*" // all the operator overloaded
|H_WY# } ;
n^ fUKi*; N=2T~M 1 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。
C,l,fT 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:
=tt3nfZ9 q: FhuOP template < typename Right >
FV
"pJ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
4FRi=d;mP {
~,1Sw7rE return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
R`a~8QVh&5 }
J$1H3#VVG \b(&-=( Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
~KMah 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
E;C{i j`RG Moq template < typename T > struct picker_maker
yFDeYPZP {
Z)E)-2U$@ typedef picker < constant_t < T > > result;
,jis@]: } ;
wT": template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
a!: N
C {
V)/J2 -w typedef picker < T > result;
Jk\-e`eE } ;
#d\&6'O S5 q1Mn 下面总的结构就有了:
lRg?||1ik 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。
s)qrlv5H 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。
MukJ^h*V picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
t
sUu 至此链式操作完美实现。
65~E<)UJ 3[fm|aU eP>_CrJb 七. 问题3
>;c);|'}q 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。
~CnnN[g(_ g_syGQ\ template < typename T1, typename T2 >
={P`Tve ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
[ZSC]w^ {
Dbn344s return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
#'s$6gT= }
~KS@Ulrox Zhfg 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
pK3A/ry< @y;VV* template < typename T1, typename T2 >
.@OQ$D < struct result_2
Pa3-0dUr {
2'S&%UyP typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
pPRX#3 } ;
+8//mrL_/ %`5(SC]. 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?
uM[|>t 这个差事就留给了holder自己。
tpcB}HUv J Ah!#S( Zc~7R`v7} template < int Order >
OU,FU@6,7w class holder;
X<;. template <>
\]Ah=` class holder < 1 >
p)/e;q^ {
/)_4QSz7 public :
08nh y[ template < typename T >
Wds>'zzS struct result_1
c 1F^Gj!8 {
K& ^qn& typedef T & result;
lUEbxN } ;
St%x\[D template < typename T1, typename T2 >
+-|""`I1I struct result_2
,#ZPg_x?1 {
0@"'SKq typedef T1 & result;
'xqyG XI } ;
?Cf'IBpN template < typename T >
mgx|5Otg typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
?Xypn#OPt {
Y`ip.Nx return (T & )r;
Bzwll }
\T_ZcV template < typename T1, typename T2 >
f~mwDkf?L typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
6P
_+:Mf {
F-|DZ?)k5 return (T1 & )r1;
8+oc4~!A@n }
7w)8s } ;
jD S\ iw,uwh|L
template <>
PkDt-]G. class holder < 2 >
'W_NRt: {
]C,j80+pK public :
%;QK5L template < typename T >
Hl8-q! struct result_1
'/HShS!d {
L1RD`qXu. typedef T & result;
WS n>P7sY } ;
1iz =i^} template < typename T1, typename T2 >
_9lMa7i struct result_2
^\gb|LEnK {
aF?_V!#cT typedef T2 & result;
I20~bW } ;
1M??@@X template < typename T >
@QmN= X5 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
h7E?7nR {
SnFyK5 return (T & )r;
ck]I? }
aYa`ex template < typename T1, typename T2 >
- nNKUt.I typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
@3c'4O
{
5CK\Z'c~! return (T2 & )r2;
Zt9G[[] }
D*- } ;
/W,hOv 0 j!<eN= _WWC8?6U 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> >。
3:jxr 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
jnp~ACN, 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
W'vek uM $||WI}k3V return l(i, j) = r(i, j);
p4z4[=-: 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
*]yrN` 4Y59^ return ( int & )i;
h<&GdK2U+ return ( int & )j;
4Px|:7~wT8 最后执行i = j;
=a,qRO 可见,参数被正确的选择了。
x] wi& `e'wWV FA,n> o$L%t@ |E6_TZ#= 八. 中期总结
e:
Sd#H! 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:
JR`$t~0t 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
dnD@BQ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
>|%3j,<U 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
cL#-vW<s3 *RS/`a;, Fya*[)HBo A;rk4)lij Rf4K Rhi Fvk=6$d2 九. 简化
%|H]T]s 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。
O
MQ?*^eA 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
~`BkCTT 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:
#^VZJ:2=| 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
@*vVc`; +-*/&|^等
M2cGr 2. 返回引用。
Ti)Me-g =,各种复合赋值等
5?H8?~&dz 3. 返回固定类型。
z#&1> 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
9cB+x`+Lu 4. 原样返回。
P.Bwfa operator,
| I:@: 5. 返回解引用的类型。
!%65YTxY- operator*(单目)
LI.WcI3uS 6. 返回地址。
<Mvniz operator&(单目)
k^ZP~.G 7. 下表访问返回类型。
W6>t!1oO+ operator[]
.:&`PaMt 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
ep"{{S5g operator<<和operator>>
tcoG;ir A^).i_ 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。
fmK~? 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
8'@5X-nD 15J"iN2"W template < typename Left >
Y910\h@V struct value_return
yH"i5L9 {
Szt2 "AR template < typename T >
$$ *tK8# struct result_1
u_NLgM7* {
&=)O:Jfa typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
A{\?]]/ } ;
X>`03?L C)j/!+nh template < typename T1, typename T2 >
I\_2=mL struct result_2
$i+@vbU6 {
dz+!yE\f$ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
RdD>&D$I } ;
`,SL\\%u } ;
,*W~M&n"m ,&@GxiU ?l%4
P5 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
4F.,Y3 P`@Rt 下面我们来剥离functor中的operator()
bu6Sp3g 首先operator里面的代码全是下面的形式:
A{;"e^a-^l z<9C- return l(t) op r(t)
*;}xg{@ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
D*2*FDGI return op l(t)
s i2@k return op l(t1, t2)
3);P!W4> return l(t) op
Mrgj*| return l(t1, t2) op
D|(\5]:R return l(t)[r(t)]
(<>??(VM return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
XgX~K:<jt rkji#\_-FV 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
"XxmiK 单目: return f(l(t), r(t));
^cNuEF9 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
rM.Pc?Z 双目: return f(l(t));
_fZec+oM return f(l(t1, t2));
h(yFr/ 下面就是f的实现,以operator/为例
hK)'dG*
3}s]F/e struct meta_divide
n*$g1 HG6 {
"{vWdY|" template < typename T1, typename T2 >
wG MhKZE static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
wi+Qlf {
v)*MgfS return t1 / t2;
=&08s(A }
4>oM5Yf8 } ;
Gn4b*Y&M]3 }=v4(M `% 这个工作可以让宏来做:
}*rS g . !;8Y?c-D #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
>3D1:0Sg template < typename T1, typename T2 > \
Vx.c`/ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
X<IW5* 以后可以直接用
d #1&"( DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
>)C7IQ/ 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
PcA^ jBgGl (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。。。)
9d|8c >
I 8/j|=Q,5 ` Ny(S2 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
# *pB"L 'kj
q C template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
nG3SDL#(k class unary_op : public Rettype
n\D/WLv M {
`XE>Td>Bs Left l;
Dks n public :
Drtg7v{@\ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
OKm,iIp] ?bM%#x{e template < typename T >
Uf+y$n- typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
TYD( 6N {
bC+ZR{M return FuncType::execute(l(t));
#!z-)[S.+ }
e0y.J
Hy:x.'i template < typename T1, typename T2 >
kJ"rRsK typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
kwUUvF7w {
9Br+]F_i return FuncType::execute(l(t1, t2));
g7?[}?]3"p }
8K9HFT@yV } ;
w^8Q~3|7 |sr\SCx 9^g8VlQdT 同样还可以申明一个binary_op
r3?8nQ$ +|bmUm<2 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
`^{G`es class binary_op : public Rettype
5'f_~>1Wt {
H0inU+Ih Left l;
|)To 0Z Right r;
MkFWZ9c3 public :
3HXeBW binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
V<|N}8{Z2a pSC{0Y$g template < typename T >
~rO&Y{aG# typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
r6\g#} {
EsWB |V> return FuncType::execute(l(t), r(t));
@F(er }
uq9mq" <<S4l~"o template < typename T1, typename T2 >
cd,'37 pZ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
='D%c^;O8' {
bE%
Hm! return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
gNxv.6Pp= }
>CKa?N; } ;
5K9W5hA:D (9( xJ) %P1zb7:8 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
f5bX,e)! 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
QE"$Lc) DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
:|k!hG 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。
+7OE,RoQ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
W:n\,P 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。。。
;Co"bP's 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
)?&mCI* 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)
<5KoK!H 下面是修改过的unary_op
bS:$VyH6 h{-en50tN template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
} %0w25 class unary_op
*{5}m(5F {
`m1stK(PO Left l;
{=I,+[( exSwx-zxI public :
TuCHD~rb jS3@Z?x?* unary_op( const Left & l) : l(l) {}
o/
\o-kC} 6flO;d/v template < typename T >
B YB9M struct result_1
o(v` {
Z{(Gib~{N typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
!^L}LtqHI } ;
as3uz 9VaSCB template < typename T1, typename T2 >
|af<2(d struct result_2
;QuxTmWp^ {
6k,@+@]t. typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
YVRE9 } ;
w0js_P-uv 0j;|IU\ template < typename T1, typename T2 >
HWoMzp5="3 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&flcJ` {
~O./A-l return OpClass::execute(lt(t1, t2));
M[b~5L+S }
(1{OQ0N+x A+Je?3/. template < typename T >
FhH*lO& typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9|>y[i {
3H"F~_H return OpClass::execute(lt(t));
p(4Ek" }
G@ybx[_[@
KYcc jX } ;
z&GGa`T" %E,-dw 79Q,XRWh| 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
3s:)CXO 好啦,现在才真正完美了。
<C"}OW8 现在在picker里面就可以这么添加了:
gcX ]]V=\.y template < typename Right >
q{,yas7} picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
ZMyd+C_P2 {
c:z}$DK&' return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
QQHC
1 }
6*ZZ)W< 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。
Tig6<t+Q ,,9vk \ %u|Qh/?7 QIN# \ Grd9yLF 十. bind
`n|k+tsC 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。
I GcR5/3 先来分析一下一段例子
f}FJR6VO &:+_{nc, Z.>?Dt int foo( int x, int y) { return x - y;}
!})3Fb bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
I$i1o#H bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Pt;\]?LVrD 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。
~ C_2D? 我们来写个简单的。
g=v[@{9Pw 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
E\}Q9,Z$ 对于函数对象类的版本:
r:^`005 Y u^ } template < typename Func >
W\DJXM]b struct functor_trait
&zP\K~Nt {
6d 8n1_ typedef typename Func::result_type result_type;
^T@-yys } ;
8>:2li 对于无参数函数的版本:
pk=z<OTb / dn]`Ge) template < typename Ret >
p@znmn- struct functor_trait < Ret ( * )() >
^h|'\-d\ {
n_] OYG>U typedef Ret result_type;
|om3* ]7 } ;
~Uz|sQ*G 对于单参数函数的版本:
:TWHmxch JeCEj=_Z template < typename Ret, typename V1 >
X_|} b[b struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
}fxH>79g {
-3b0;L&4>x typedef Ret result_type;
lu.2ZQE } ;
~RE`@/wQ] 对于双参数函数的版本:
Y.Ew;\6U 8%U)EU template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
t,P+~ A struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
WqU$cQD" {
5O%}.}n typedef Ret result_type;
(C QgT3V } ;
J.`.lQ$z 等等。。。
*XzUqK 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
u09OnP\ kp;MNRc template < typename Func >
}#u}{ struct func_return
@49^WY {
^jhHaN]G^ template < typename T >
7y`~T+ struct result_1
&c@I4RV|q {
ZNA?`Z)f typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
?,),%JQ } ;
]g+(#x_.? IweQB} d template < typename T1, typename T2 >
"ChBcxvxb: struct result_2
z?YGE iR/} {
i|d41u;@ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
;[zx'e?! } ;
h/w- &7t } ;
42Ffx?Qmv {5z?5i ?D $fvUb_n 最后一个单参数binder就很容易写出来了
cE]kI,Fw,M FRF}V@~ template < typename Func, typename aPicker >
"Ii!)n, class binder_1
{S&&X&A`v {
*AN#D?X_ Func fn;
|m EJJg`"7 aPicker pk;
%yrP: fg/ public :
O@Kr}8^, ]ogy`O > template < typename T >
F^~#D, \ struct result_1
E|Lh$9XONA {
n*xNMw1x"T typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
aY+>85?g } ;
LtvyWc` &]c9}Ic template < typename T1, typename T2 >
dCyQC A[ struct result_2
*:_hOOT+[ {
f3h9CV typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
";. 3+z } ;
Tuy*Df 5astv:p,P binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
MU^Z*r wIiT
:o template < typename T >
V)Xcn'h typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^b.J z} {
:R&tO3_F return fn(pk(t));
d16PY_ }
\ d;Ow8%d/ template < typename T1, typename T2 >
LMDa68 s typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
u60l - {
%~[F^ return fn(pk(t1, t2));
-
|'wDf?H }
1f:k:Y9i } ;
vT~ a} >y@w-,1he K&h|r`W( 一目了然不是么?
^YZ#P0 y 最后实现bind
MG@19R2s Dx%fW` ;g*6NzdA template < typename Func, typename aPicker >
(^4%Fk&I- picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
yiU dUw/ {
uQNoIy J) return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
1WKDG~ }
W2k~N X#@ Glr.)PA 2个以上参数的bind可以同理实现。
sig_2; 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
3N21[i2/m ;vx9xs?6 十一. phoenix
Pg36'aTe%j Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
lo#,zd~ IR&u55#I6 for_each(v.begin(), v.end(),
PTh
Ya (
s5dh]vNN do_
Lsz`nD5 [
_V?Q4}7d/ cout << _1 << " , "
(
FRf.mv{ ]
l]Sui_+ZU .while_( -- _1),
8K/lpqw cout << var( " \n " )
D.e*IP1R )
{m?x}, );
V_QVLW k|D!0^HE[ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
VGq]id{*$ 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
%Z?
o] operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
2P}RZvUd 那么我们就照着这个思路来实现吧:
#wyS?FP- A0ToX) |C !Z ZA I_N template < typename Cond, typename Actor >
SOL=3hfb^ class do_while
>vU
Hf`4T {
bW]+Og Cond cd;
+*q@= P, Actor act;
/~[R
u public :
>>r:L3 <! template < typename T >
df'g},_ struct result_1
L9@jmh*E {
UK,P?_e typedef int result_type;
K/-D 5U } ;
As`^Ku& O#\>j do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
_u>>+6,p luT8>9X^:a template < typename T >
qu%s 7+ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/["T#` {
^d*>P|n*@e do
M)7enp) F. {
V]}b3Y!( act(t);
Vvj]2V3 }
8rYK~Sz while (cd(t));
}t'^Au`X return 0 ;
fL;p^t u3 }
ULjzhy+(8 } ;
!Xi>{nV |_*$+ Kc0OLcu^d 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
vp@+wh]# 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
=*Xf(mh c 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
MjTKM; 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
bB-v ar 下面就是产生这个functor的类:
h'p0V@!N ;>9pJ72r rE:>G]j6 template < typename Actor >
ErC[Zh"'' class do_while_actor
Cj+=9Dc {
~~,<+X: Actor act;
>lmL public :
P1n@E*~V5 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Uj)]nJX DG=Ap:sl*$ template < typename Cond >
h :R)KM picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
0)!zhO_} } ;
,be?GAq m5N&7qgp (xed(uFEK 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
+.I'U9QeUN 最后,是那个do_
$4L3y
uH {6sfa?1j Fr3t[:D class do_while_invoker
x[" {
(K6StNtN public :
]s@8I2_ template < typename Actor >
#7h fEAk do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
V&H8-,7z {
Ui!|!V- return do_while_actor < Actor > (act);
gUA}%YXe }
nh)R } do_;
`F 8;{`a w.p'Dpw 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
t8 "-zd8 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
"lf3hWGw 最后来说说怎么处理break和continue
jqWvLBU! 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。
^6>|! 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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