一. 什么是Lambda
&zP\K~Nt 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
+fIyeX 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,
v#sx9$K T ^T@-yys /_bM~g qn\>(& class filler
-H_7GVSnl {
B T{({3 public :
uqy~hY void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
p@znmn- } ;
^h|'\-d\ n_] OYG>U 483vFLnF 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:
QaEXk5>e `Sj8<O} naB[0I&
N =WP}RZ{S for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
m7mC
7x 2,%ne ( ]gj@r[ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
0$49X b}G +7B sAc)X!} 0P53dF 二. 战前分析
&jPsdv h 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
gzdgnF2 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
8|Y^z_C 8i"{GGVC {gi"ktgk for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
*XzUqK /* --------------------------------------------- */
u09OnP\ vector < int *> vp( 10 );
~JT{!wcE}o transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
e S
Fmx /* --------------------------------------------- */
[K9q+ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
CnA*o 8w /* --------------------------------------------- */
zKWi9 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
XJOo.Y /* --------------------------------------------- */
anV)$PT= for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
/ci.IT$Q^ /* --------------------------------------------- */
khu,P[3> for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
!p9F'7;Y< @fYA{-ZC $S cjEG:6 ->#7_W 看了之后,我们可以思考一些问题:
O "h+i>|l 1._1, _2是什么?
Pr/&p0@aV 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
CC87<>V 2._1 = 1是在做什么?
nocH~bAf2 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
!kKKJ~,; Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
\1B*iW SoY&R= P?uKDON 三. 动工
V+K.'
J
^@ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
YvHn~gNPhs +yea}uUE ;~q)^.K3 ?x/L"h&Kp template < typename T >
]ogy`O > class assignment
BR%: `uiQ< {
(c_hX( T value;
^
pR& public :
a:]yFi:Su assignment( const T & v) : value(v) {}
1-[{4{R template < typename T2 >
( jyJ-qe T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
MR6vr.~ } ;
U)o8Tr 4'8.f5 / q!&I 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
@<sP1`1 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
nBj7 Q!lW Fu><lN7 4%{m7CK} liB>~DVC class holder
_0`O} {
.lnD]Q public :
t2$:*PvE template < typename T >
3G&1. 8 assignment < T > operator = ( const T & t) const
8UZEC-K {
Te/)[I'Tn return assignment < T > (t);
Y+7v~/K= }
Fy@D&j } ;
d$Xvax,C -
|'wDf?H 1f:k:Y9i 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:
{gn[
&\ jHZ<Gc static holder _1;
E0PBdiD6hs Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
$7*Ml)H!9 vtT:c.~d for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
&Gt9a-ne 而不用手动写一个函数对象。
*\>2DUu\` , $=V ,5*4%*n\ j?(QieBH 四. 问题分析
\#}%E h
b 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
),Rj@52l 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
*dl@)~i 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
,O+7nByi[V 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
] ge-b\ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
`F@yZ4L3S M/qiA.C@W 五. 问题1:一致性
Pg36'aTe%j 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
lo#,zd~ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
>JMKEHl.q S'e2~-p0F struct holder
I|:j~EY {
aU! UY( //
G~Sfpf template < typename T >
re*/JkDq3K T & operator ()( const T & r) const
;D7jE+ {
A!~o?ej return (T & )r;
g/J!U8W" }
@wPmx*SF } ;
l9h;dI{6 =EJ"edw]%0 这样的话assignment也必须相应改动:
7$;$4.' G!IQ<FuY template < typename Left, typename Right >
U8mu<) class assignment
pf_ /jR {
8FITcK^ Left l;
A0ToX) |C Right r;
Id0F2 [ public :
;a`X|N9 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
~83P09\T% template < typename T2 >
5 $J T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
@6SSk=9_S } ;
ik*_,51Zj @n(In$ 同时,holder的operator=也需要改动:
^q`*!B9@ kes'q8k template < typename T >
$%-?S]6) assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Ymu=G3- {
ZIp=JR8o$ return assignment < holder, T > ( * this , t);
u/f&Wq/ }
p3o?_ !Z (Wqhuw!u 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。
K;l'IN"N 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
:S12=sFl$ di5_5_$`o return l(rhs) = r;
O~el2 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。
Q:\hh=^ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
_1'Pb/1 Tjqn::~D template < typename Tp >
bph*X{lFK class constant_t
M}Mzm2d#` {
%"zJsYQ! const Tp t;
Biwdb public :
$5r,Q{;$ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
-wfV template < typename T >
}TW=eu~ const Tp & operator ()( const T & r) const
!*gAGt_ {
jxaoQeac return t;
v2{s2kB= }
sh2bhv] } ;
[\1l4C ErC[Zh"'' 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Cj+=9Dc 下面就可以修改holder的operator=了
E6k&r} YC<I|&" template < typename T >
K7c8_g*>4= assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
f,>i%. {
ex458^N_ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
N}G(pq} }
1`{ib
G65N: 同时也要修改assignment的operator()
/GUuu (xed(uFEK template < typename T2 >
+.I'U9QeUN T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
$4L3y
uH 现在代码看起来就很一致了。
{6sfa?1j IcQ!A=lB 六. 问题2:链式操作
".?{Y(~ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
(K6StNtN 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。
qGCg3u6 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。
[udV } 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。
Y +54z/{ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
%LHV 0u w>_EM&r6~u template < typename T >
zP}v2 struct result_1
)6^xIh {
w.p'Dpw typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
t8 "-zd8 } ;
{W<-f? jqWvLBU! 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:
^6>|! ~+yo;[1Yc template < typename T >
wf%Ep#^6} struct ref
Els= :4 {
[uQZD1<q typedef T & reference;
NfF:[qwh } ;
d|RmU/) template < typename T >
yW?%c#9D struct ref < T &>
LB7I`W {
uTGvXKL7 typedef T & reference;
MPN=K|* } ;
7,UFIHq W%K8HAP " 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
`|Z@UPHzG z,YUguc|
template < typename T >
S=SncMO nE typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Cpv%s 1M {
$4JX#lkt return l(t) = r(t);
}tO<_f)) }
PM!t"[@& 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。
$i~`vu* 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
y/hvH"f v=1S 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
i!x5T%x_ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
@|%ICG c _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
| V,jd +5 调用divide的对象返回一个add对象。
~j#6 goKn 最后的布局是:
[(EH Add
%MZDm&f>Kk / \
*[:CbFE0y Divide 5
Yka&Kkw / \
\ZWmef _1 3
F{~r7y;0 似乎一切都解决了?不。
@ ]wem 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。
sNmC#, 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。
I} fcFL8 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:
$'{`i5XB vqz#V=J{ template < typename Right >
-01 1U! assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
t0d '> Right & rt) const
9~%]|_( {
B\>}X_\4 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
JO{-
P }
X]U"ru{1q 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
b(-t)5^} 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。
}.V0SM6 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。
| O+># 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。
qS}RFM5| 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。
BBE1}V!u
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?
(`.qG
&6p 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:
;}jbdS3 8kM0
template < class Action >
<ZC^H class picker : public Action
'#
IuY {
exEld public :
(i0"hi picker( const Action & act) : Action(act) {}
?WtG|w // all the operator overloaded
zn;Hs]G } ;
Z6([/n )LrCoI =| 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。
( WtE`f;Q 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:
_6S
b.9m >c\v&k>6. template < typename Right >
)F#<)Evw picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
$]U5 {
]op^dW1;0_ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
t,1! `/\ }
wt=>{JM Dw/Gha/ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
YEPG[W<kg 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
5OW8G][ b|8>eY template < typename T > struct picker_maker
,#jhKnk2e {
y_4krY|Zx typedef picker < constant_t < T > > result;
#JR ,C
-w } ;
&c?hJ8" template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
vWi.[] {
Z0 IxYEp typedef picker < T > result;
8xpYQ<cax } ;
LVFsd6:h uyRA`<&w 下面总的结构就有了:
Re,$<9V 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!;VUr\ 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。
pg}+lYGP picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
E,D:D3O 至此链式操作完美实现。
U>_\ ,dj*p,J 6n6VEwYj 七. 问题3
/mBBeg^a 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。
BXK::M+ Ril21o! j template < typename T1, typename T2 >
'UvS3]bSYW ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@wdB% {
qzlMn)e return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
$sL|'ZMbS }
q>|[JJ*6_N &A9A#It 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:
ZOrTbik E4v_2Q
-w template < typename T1, typename T2 >
#u<oEDQ struct result_2
51ajE2+X& {
,F`KQ
)\" typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
|`Oa/\U } ;
01{r^ZT`RH ?y*+^E0 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?
'K@{vB 这个差事就留给了holder自己。
A?;8%00 97]a-)SA S-LZ(o{ZL template < int Order >
SC
$` class holder;
,JQxs7@2k template <>
@X|i@{<'; class holder < 1 >
igj={==m {
$uFh$f public :
Q{l*62Bx template < typename T >
<jRFN&"h} struct result_1
6mF{ImbRbS {
{r].SrW9s9 typedef T & result;
mj(&`HRs4 } ;
Mi/ &$"= template < typename T1, typename T2 >
e@,u`{C[ struct result_2
:Hf0Qx6 {
QLB1:O> typedef T1 & result;
g<rKV+$6 } ;
RFn0P)9& template < typename T >
SA(U D typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
[C+Gmu {
=, C9O return (T & )r;
e\A(#l@g }
{n'qKurxY template < typename T1, typename T2 >
n(Q\',C typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
sR>`QIi(a {
m,@1LwBH return (T1 & )r1;
F[7Kw"~J }
d@D;'2}Yc } ;
;X$q#qzN# o/dMm:TF template <>
sk7rU+< class holder < 2 >
uK;K{ {
|YE,) kiF public :
,XeyE;|| template < typename T >
U50s!Zt45 struct result_1
$/, BJ/9 {
Y[iDX# typedef T & result;
)H;pGM: } ;
@QVqpE<| template < typename T1, typename T2 >
oTF^<I-C struct result_2
_^6|^PT. {
t":W.q< typedef T2 & result;
%K%^ ]{ } ;
q?imE ~&U template < typename T >
dq
YDz typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
&& DD {
3qAwBVWa return (T & )r;
m1hW< }
u(1J=h template < typename T1, typename T2 >
2<[eD`u typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
SLJ&{`"7 {
9@#h}E1$ return (T2 & )r2;
QM[A;WBr7 }
3C rQBIj1 } ;
d1~_?V'r] "w*+v (2 T#/$ 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> >。
+9CEC1-l 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
m/YH^N0 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
>:F,-cx< VG<Hw{ c3r return l(i, j) = r(i, j);
@cuD8<\i 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Ka]J^w;a $5TepH0D return ( int & )i;
$=PWT-GIR return ( int & )j;
2SDh0F 最后执行i = j;
~!nLbK2 可见,参数被正确的选择了。
kgbobolA Y{k>*: Ax_ HY jMNj0 s;fVnaqG:
eeW' [ 八. 中期总结
LbJtpwz>z 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
0$eyT-:d 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
~9JW#HHzn 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
|'V DI]p& 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
O!+nF]V4f ~lzdbX lQV|U;~D _ yfdj[Ot` X5uS>V%/ ] vC=.&] 九. 简化
Ni2]6U 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。
9z5"y|$ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
,c4c@|Bh? 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:
`6a]|7|f 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
lpl8h4d +-*/&|^等
v!NB~"LQ 2. 返回引用。
uP{;*E3? =,各种复合赋值等
X}oj_zsy;^ 3. 返回固定类型。
rQ9*J 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
T*h!d(
4. 原样返回。
D4< -8 operator,
ss?] 5. 返回解引用的类型。
"| Kf'/r operator*(单目)
s1X]RXX&j 6. 返回地址。
1s#yWQ operator&(单目)
n,t6v5>88 7. 下表访问返回类型。
<,jAk4 operator[]
<Ctyht0c. 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
,f}h} operator<<和operator>>
3g4e']t `1nRcY 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。
9<xTu>7J 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
BG'6;64kx6 8AT;8I<K template < typename Left >
2HcsQ*H]G struct value_return
cyW;,uT)D {
_h0- template < typename T >
x!'7yx struct result_1
-#hK|1] {
Q]< (bD.7 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
+"'F Be } ;
y^2#9\}K tf4*R_6;1$ template < typename T1, typename T2 >
/&CUspb struct result_2
CV '&4oq {
*"1~bPl typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
; ;<J
x. } ;
l`SK*Bm~< } ;
./$
<J6-J q1 H=/[a 53B.2
4Tm 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
S[vRw]* EPc!p> 下面我们来剥离functor中的operator()
fD'/#sA#' 首先operator里面的代码全是下面的形式:
UM<@t%|> m7JPH7P@BM return l(t) op r(t)
5v"Y\k+1 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
_-n Y2) return op l(t)
Z;hyi'rPJ return op l(t1, t2)
A:/}` return l(t) op
hQXxG/yFm return l(t1, t2) op
/T,zZ9= return l(t)[r(t)]
zVdKYs i^ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
brntE: ~%`EeJwT 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:
gW kjUz) 单目: return f(l(t), r(t));
|V lMmaz return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
8=:A/47=J 双目: return f(l(t));
AWO0NWTB return f(l(t1, t2));
PC|'yAN:
下面就是f的实现,以operator/为例
h-7A9: 't7Z] G struct meta_divide
qk&gA}qF {
sH%&+4!3 template < typename T1, typename T2 >
]3}feU+ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
#zxd;;p3 {
rsWQHHkO return t1 / t2;
)]73S@P(= }
iAK/d)bq } ;
F#su5<d ~P/]:= 这个工作可以让宏来做:
R;r|cep *|oPxQCtK #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
F=srkw:*. template < typename T1, typename T2 > \
Vc| NL^ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
*%X.ym' 以后可以直接用
T8U[xu.> DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
^uhxURF 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
S/VA~,KCe; (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。。。)
Q\|18wkW 6J\q`q(W( |~eY%LB
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
L;3aZt,#O [<yz)<< template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
$.a|ae|K class unary_op : public Rettype
F99A;M8( {
g92dw<$> Left l;
;Z*'D} public :
(-\]A| unary_op( const Left & l) : l(l) {}
PcB{=L /_q#ah template < typename T >
>Fyu@u typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^#;RLSv
{
//<:k8 return FuncType::execute(l(t));
%*jGim~s }
`gI~|A4 &mcR template < typename T1, typename T2 >
"qS!B.rt: typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
jn^fgH? {
Oxv+1Ub<Dv return FuncType::execute(l(t1, t2));
G,]z(% }
!Av1Leb9$ } ;
>yKpM }6l{ J?IC~5*2 N!L'W\H, 同样还可以申明一个binary_op
Pu..NPl+ ds]?;l" template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
|<rfvsQ. class binary_op : public Rettype
`E W!-v) {
<1
S+' Left l;
_s*!
t Right r;
&\k?xN public :
,E?4f
@|X binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Y%g "Y <(YF5Xm6$h template < typename T >
>$uUuiyL4 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
pDOM:lGya {
oIb)
Rq!m return FuncType::execute(l(t), r(t));
hO6RQ0Iv@ }
0wFh%/: -L8YJ8J6 template < typename T1, typename T2 >
D#jX6 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
y"-{$ N
{
q`^3ov^</ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
WYLX?x }
>)^NJ2Fd } ;
<Y>3 ,eXFN?CB W`x)=y]Z 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
1~@|eWr| 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
)~}PgbZ^ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
+9zA^0 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。
~KRnr0 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
q5p e~ 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。。。
,dcg?48 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
)b92yP{ 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`1p'JD 下面是修改过的unary_op
t#5:\U5r. TEWAZVE* template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Pbe7SRdr^ class unary_op
M"(6&M=? {
sJ~P:g Left l;
c&*l" hk}
t:< public :
h$Tr sO t77'fm unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Ea]T>4 =/9<(Tt%m template < typename T >
@.ZL7$|d struct result_1
76u{!\Jo/{ {
X$V|+lTk typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
-k{Jp/-D } ;
L\L"mc|O 7|Dn+= template < typename T1, typename T2 >
lw[<STpD; struct result_2
([KN*OF {
XG&K32_fs typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
;SY.WfVA7 } ;
azX`oU,l DA=1KaJ . template < typename T1, typename T2 >
{eR9 ;2! typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*1bzg/T< {
5B*qbM return OpClass::execute(lt(t1, t2));
,I`_F, }
tD-gc''H nxQ}&n template < typename T >
T3z(k
la typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
yM ,VrUh {
<%K UdkzEP return OpClass::execute(lt(t));
? )_7U }
^ ulps**e K-(;D4/sQE } ;
d>!p=O`>{q H$tb;: 5v9uHxy 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
S}7>RHe 好啦,现在才真正完美了。
RmO yGSO 现在在picker里面就可以这么添加了:
4seciz0? f#P_xn&et template < typename Right >
T~J?AKx picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
]l[2hy=
cV {
l>7r2; return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
J]fS({(\I }
|zpx)8Q 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。
:;4SQN{2
O yvxl_*Ds8 A5XR3$5P r1Z<:}ZwK r)b<{u=] 十. bind
{?i)K X^ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
D{C:d\ e)$ 先来分析一下一段例子
J^ ={} cy1jZ1) doD>m?rig3 int foo( int x, int y) { return x - y;}
TpP8=8_Lh bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
<AUWby," bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
/s[DI;M$o 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
'ere!:GJD 我们来写个简单的。
O&'/J8 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
>IY,be6>P 对于函数对象类的版本:
#C\4/g?=, D$nK`r template < typename Func >
p5<2N struct functor_trait
/2@["*^$ {
4;*f1_;f~ typedef typename Func::result_type result_type;
X/+OF'po } ;
0 {R/<N 对于无参数函数的版本:
I/B1qw;MN Ro r2qDF template < typename Ret >
2jA%[L9d^ struct functor_trait < Ret ( * )() >
(vQ+e {
<v$QM;Ff typedef Ret result_type;
s, XM9h>P4 } ;
Y8ehmz|g]J 对于单参数函数的版本:
H06Bj(Y! G$5m$\K template < typename Ret, typename V1 >
]W)
jmw'mo struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
\+Y!ILOI {
GDPo`#~ typedef Ret result_type;
FFe)e>bH } ;
SLoo:) 对于双参数函数的版本:
rAXX}"l6s |Td5l? template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
FC}oL"kk struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
>n!ni( {
~HDdO3 typedef Ret result_type;
r(`nt-o@ } ;
7& 6Y 等等。。。
_/ Os^ >R 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
>.LKct*5K DU{bonR` template < typename Func >
@
yxt($G struct func_return
CBHc A'L {
2P5_zND template < typename T >
_e'Y3:
struct result_1
{4rQ7J4Ux {
4P kfUMX typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
qtzRCA!9(Z } ;
{L0;{ ^?"^Pmw
template < typename T1, typename T2 >
zk=\lp2 struct result_2
e|'N(D}h* {
6^YJ] w typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
nq;#_Rkr } ;
X~RH^VYv } ;
z\.1>/Z= nyhMnp#< z $6JpG 最后一个单参数binder就很容易写出来了
"=|t ~` T[.[
g/` template < typename Func, typename aPicker >
QzthTX< class binder_1
.>]N+:O {
c> G@+ Func fn;
-G b-^G aPicker pk;
?~F. / public :
9L)L|4A.l I/p]DT template < typename T >
ixw(c&gL struct result_1
$TG?4 {
.JAcPyK^ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
F2>%KuM } ;
d6.}.*7Whc s AE9<(g&@ template < typename T1, typename T2 >
)=H{5&e#u struct result_2
S,vu]?-8 {
kRot7-7I| typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
+d39f-[ } ;
:vQM>9l7 0Nr\2| binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
kuS/S\Z5K OFy,B-`A{ template < typename T >
DO^y;y> typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
aRwnRii {
f7+Cz>R return fn(pk(t));
r!K|E95oj9 }
&!1}`4$[T template < typename T1, typename T2 >
;KcFy@ 6q5 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^:DyT@hQB5 {
K{L.ZH>7 return fn(pk(t1, t2));
SrZ50Se }
6?SFNDQ"C } ;
g6euXI v0 ];W| oI@9}* 一目了然不是么?
-:]@HD : 最后实现bind
-JTG?JOd] ,")F[%v +,_c/(P template < typename Func, typename aPicker >
mk= #\> picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
V0NVGRQ {
1xTTJyoq return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
T]71lRY5 }
)zJ=PF )N)ljA3] 2个以上参数的bind可以同理实现。
rYGRz#:~+ 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。
hKksVi g42T#p8^ 十一. phoenix
4v qNule Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
WK;(P4Z )iSy@*nY for_each(v.begin(), v.end(),
\dV Too (
/DU*M, do_
kxo.v |)8 [
;|30QUYh cout << _1 << " , "
KO,_6>8]U ]
treXOC9^B8 .while_( -- _1),
cyMs(21 cout << var( " \n " )
2
sSwDF )
oh\1>3,Ns );
Bp3L>AcVu }1>atgq]w 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:
9^zx8MRXd 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
@ER1zKK? operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
x/ I;nMY 那么我们就照着这个思路来实现吧:
pUL sGb
Ae3,^ K-4tdC3 template < typename Cond, typename Actor >
btQet. class do_while
N!m%~kS9k< {
T
% / Cond cd;
AZwa4n}" Actor act;
ZQ[~*) public :
Wc;+2Hl[@ template < typename T >
Cef7+fa struct result_1
$l"MXxx5I {
vlQ0gsXK typedef int result_type;
^<;w+%[MT } ;
Wk[)+\WQ? P<L&c_u do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
B01^oYM} d_T<5Hin template < typename T >
e?<D F.Md+ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
B] i:) {
M(5D'4. do
/{we;Ut=g {
Z| L2oce act(t);
-f.R#J$2 }
.Cr1,Po while (cd(t));
&<h?''nCy return 0 ;
R3G@G }
iQ{z6Qa } ;
C BlXC7_Mi U Um|@ XU-*[\K 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
{!t=n 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
8IJ-]wHIb 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
{8:o?LnMW 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
^&m?qKN8 下面就是产生这个functor的类:
.e$%[)D rIlBH*aT 5_aw.s> template < typename Actor >
u]*5Ex (? class do_while_actor
ysVi3eq {
%MuaW(I o Actor act;
oCA(FQ6 public :
>0V0i%inmF do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
!a[$)c w \DspF template < typename Cond >
\G3!TwC% picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
[B,p,Q" } ;
2 `&<bt[g dXO=ZU/N f".q9{+p, 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
ue9h 最后,是那个do_
J)huy\>, qUg9$oh{LI v= 8VvT8 class do_while_invoker
Ky6+~> {
6eo4#/+% public :
Bb_Q_<DTs template < typename Actor >
LP?P=c do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
_H2tZ%RM {
$WClpvVj return do_while_actor < Actor > (act);
e>!E=J)j }
kjX7- ZPY } do_;
4cB&Hk B _tQeM 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
kp; &cQu! 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Nm"<!a<F 最后来说说怎么处理break和continue
C9pnU,[ 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。
N(BiOLZL6 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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