一. 什么是Lambda
foQ#a 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
I1PuHf Qs 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,
xQUu|gtL4 !Q#{o^{Y~ m=YU2!Mb K_dOq68_ class filler
DZi!aJ {
o865(<p public :
r/SG 4 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
_-EyT } ;
r#XT3qp$d ?M[ A7? ;VWAf;U;B 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:
fFc/
d( Uw47LP ~R(%D-k )E~79! for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
>%wLAS",w l5"OIq =Q.^c.sw 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
8QM(?A D:erBMKv, JU4qzi t+eVR8 二. 战前分析
l8?>>.<P= 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。
2 $Tj84'X 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
#5f-`~^C{ y3h/IpT -{ H0g] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
5=f|7yl /* --------------------------------------------- */
KN* vector < int *> vp( 10 );
z_|/5$T>U transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
hNzB4p /* --------------------------------------------- */
}`@728E
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
E2m8UBS /* --------------------------------------------- */
JYTP
2 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Y./2Ely /* --------------------------------------------- */
2sJ(awN> for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
92 [;Y /* --------------------------------------------- */
0zi~p>*nJC for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
$C `;fA >(;{C<6|^ /oriW;OF 5F~'gLH/F- 看了之后,我们可以思考一些问题:
~-I+9F 1._1, _2是什么?
NgY=&W, 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。
ll C#1 2._1 = 1是在做什么?
7k rUKYVo 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。
_]Zs,Hy 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。
q#s,-u u #W|'1
OX4 R=|{n'n$0| 三. 动工
/AW=5Ck- # 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
l?Ya"C`FL Z-l=\ekJ 8|" XSN ;A*`e$ template < typename T >
%T~ig[GstX class assignment
v&=gF/$ {
tQjLOv+?= T value;
@~%r5pz6 public :
=F@Wgn, assignment( const T & v) : value(v) {}
(JM5`XwM
template < typename T2 >
GSRVe/[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
!7kG!)40 } ;
O)jWZOVp > ,]d,-)KX8 gntxNp[9T 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
g4l
!xT 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
/bi}'H+# I= &stsH .dav8n* RS^lKJ1 U class holder
q,+yqrt {
eN^qG
42
public :
M#8uv-L template < typename T >
;S>])5< assignment < T > operator = ( const T & t) const
9_
dpR. {
[xGf,;Z return assignment < T > (t);
lGOgN!?i }
Vb= Mg } ;
;NHt7p8SE RR]CW m_)FC-/pSl 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:
xjVS nYX@J6! static holder _1;
-&-Ma,M? Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
o/+13C SF>c\eTtx for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
d&+h}O 而不用手动写一个函数对象。
cj1cZ- ?]}8o}G FN8NTBk [_Qa9e 四. 问题分析
;oc&Hb 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。
IWY;=" 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。
=Xqc]5[i 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
;oy-#p>N% 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
])nPPf 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Y9&,t\ q rl#p".4q 五. 问题1:一致性
o
!vE~ 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?|
rv|)n>m 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
(w}H]LQ P7{gfiB struct holder
}#n;C{z2e {
orjj'+;X //
PEc=\? template < typename T >
ZR(x%ews T & operator ()( const T & r) const
Yj6*NZ* {
njWL U! return (T & )r;
FW21 U< }
G1o3l~x } ;
lLF-{ #g]vc_V 这样的话assignment也必须相应改动:
`0Oh_8" T>NDSami template < typename Left, typename Right >
j4^9 7 class assignment
.8by"?** {
*tK\R&4,4s Left l;
,f[>L|?e Right r;
Z)SY.iK. public :
+Zaj,oEE
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
`1bv@yzq template < typename T2 >
rV T{90, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
i}B2R$Z3 } ;
-@0GcUE:r x3o]U)^ 同时,holder的operator=也需要改动:
EV*IoE$W]= d%V*|0c) template < typename T >
@n{JM7ctJ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
[E/\#4b {
N-e @j4WU return assignment < holder, T > ( * this , t);
[<
&oF }
\uaJ@{Vug yrC7F`. 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。
IrqZi1 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
):b$xNn GJoS #s return l(rhs) = r;
x7eQ2h6O 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
1$p2}Bf{n 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Q|D @Yd\ IVAmV!.z template < typename Tp >
.O0+H+ class constant_t
pQtJc*[! {
'a\%L:` const Tp t;
G}ob<`o|" public :
>8qQK r\" constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
@CZT template < typename T >
7r~~Y%=C| const Tp & operator ()( const T & r) const
Lcg)UcB-# {
-T[lx\} return t;
yL2o}ZbS }
F)'.g d } ;
&i$ldR Stu4t==U 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
\uza=e 下面就可以修改holder的operator=了
,v';>.] $**r(HV template < typename T >
v33dxZ' assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
1ke g9] {
-6n K<e` return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
,I%g|'2 }
8q,6}mV
T<55a6NoK 同时也要修改assignment的operator()
tavpq.0O i03w1pSH, template < typename T2 >
rU2%dkTa T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
K"4>DaK2P 现在代码看起来就很一致了。
ck.w
5|$ D0%Ug> 六. 问题2:链式操作
(K)] qNH 现在让我们来看看如何处理链式操作。
9.a3&*tV[ 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。
#]ypHVE 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。
:n.f_v}6 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。
>U]C/P[+ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
(3{YM( /Q2mMSK1h template < typename T >
(}EB2V9Hh struct result_1
L.jh {
XbD4:i% typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
^`)) C; } ;
&iA?+kV +KvU$9Ad> 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
q gLaa Pl"Nus template < typename T >
s0k`p<q struct ref
d\
1Og\U|A {
qT`k*i? typedef T & reference;
%Ntcvp) } ;
;I}kQ!q template < typename T >
q(.:9A*0 struct ref < T &>
b;cdIl!3 {
!,Va(E|= typedef T & reference;
X@LRsg } ;
(+FfB"3] GJtZ&H 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
k|lcc^[0 }DK7'K template < typename T >
:=/>Vbd: ) typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
D-4f > {
7zSLAHW return l(t) = r(t);
or';A'k }
Z^IPZF 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
#>mr[ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Qg[/%$x. bS"fkf9 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
obNqsyc77R _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
p|&Yku= _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
/5:bvg+ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
g#t[LI9(F[ 最后的布局是:
}7
c[Q($K Add
DIzH`|Y / \
b+&%1C Divide 5
|qmu_x\ / \
A#95&kJpy _1 3
i* NH'o/
似乎一切都解决了?不。
X .5aMm 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。
fvF?{k> ~} 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。
( 8c9 /7h 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:
+L9Eqll jg\Z;_!W template < typename Right >
ZfgJ.<< assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
N,;5{y1;J Right & rt) const
S7L=#+Z {
I$0)Px%z return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
,Qnd3[2[ }
ML8<4o 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
H
s"HID XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
)>`G 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
kMt 8/ E` 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
bj"J' 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
:kf`?u 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
?)1{)Erf8x 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
GP:77)b5 R5 9S@MsuD template < class Action >
UM6(s@$ class picker : public Action
s8#X3Rp {
mM-8+H?~b public :
ktdW`R\+ picker( const Action & act) : Action(act) {}
@p NNq // all the operator overloaded
X7i/fm{l' } ;
kT!9`S\ /O^RF } 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。
7El[ > 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:
t[oT-r .On|uC)! template < typename Right >
5_z33,q2 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
OPx`u {
ykX/9y+-s return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
naw0$kXTA }
p-/|mL Y5FbU Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
(3#Cl
1]f 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
4W)B'+ZK8 K?zH35f$ template < typename T > struct picker_maker
)l[M
Q4vWW {
;Mpy#yIU. typedef picker < constant_t < T > > result;
Qe5U<3{JZ } ;
j"|=C$Kn/ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
/i-J&*6_ {
,;Hu=; typedef picker < T > result;
=<X?sj5 } ;
.NvQm]N0. a8i]]1Blz 下面总的结构就有了:
W034N[9 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
/Ya_>+oo picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
NCk r /#! picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
=UJ:t Sr 至此链式操作完美实现。
*i- _6s f/Hm{<BY
0;:.B
j 七. 问题3
Wr3mQU 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
[I$BmGQ \e'R@ template < typename T1, typename T2 >
<p\6AnkMr ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
g)_e]& {
|*'cF-lp6v return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
MF'$~gxo }
.Jrqm ghX|3lI\q 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
0DmMG (h5'9r template < typename T1, typename T2 >
8rMX9qTO@ struct result_2
I>[RqG {
!2'jrJGc
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
-sjd&)~S[ } ;
(
|PAx( \CXQo4P 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
3`B6w$z>( 这个差事就留给了holder自己。
n ;$5Cq!v= QzzW x2 "9^j. template < int Order >
"E8zh|m o class holder;
J]G?Rc template <>
1!1beR] class holder < 1 >
&b?LP] {
`(f!*Ru@/z public :
-Gw$#! template < typename T >
j|/]#@Yr struct result_1
<X7FMNr[ {
5K<5kHpvJ{ typedef T & result;
ni6{pK4Wqm } ;
MwR0@S}* template < typename T1, typename T2 >
?I[8' struct result_2
NyVnA {
ywb4LKD typedef T1 & result;
^H2-RBE# } ;
z-LB^kc8oQ template < typename T >
:w<V typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
)YX 'N<[ {
|/2y-[;: return (T & )r;
yI ld75S` }
p"FW&Q=PN template < typename T1, typename T2 >
}*ZHgf]~# typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
=ZDAeVz3w {
sm\f0P!rv return (T1 & )r1;
{e[c }
:bWUuXVtJ } ;
+H9 >A0JF "ajjJ"x A template <>
pDh{Z g6t class holder < 2 >
-|Y(V5] {
B:e
@0049 public :
#ceaZn|@m template < typename T >
+[R/=$ struct result_1
3$m4q`J {
1\g6)|R-+ typedef T & result;
P#_sg0oJF } ;
m^H21P"z template < typename T1, typename T2 >
F6K4#t+9 struct result_2
qnoNT%xazo {
s_>
f5/i2 typedef T2 & result;
CMCO}# } ;
|R56ho5C template < typename T >
e?Ho a$k typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
$zyIuJN# {
Rhe Re return (T & )r;
@~#Ym1{W }
ooV3gj4 template < typename T1, typename T2 >
rN%F)
q# typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
7hi"6, {
aS pWsT return (T2 & )r2;
h-m\% |D }
)*Q-.Je/U } ;
KM!k$;my Fb4`| =Apxdnz, 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> >。
66'?&Xx' 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
:J:,m 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
g =2Rqi5 %^8^yZz return l(i, j) = r(i, j);
RtCkV xaEx 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
5e}A@GyC OzQ -7|m'J return ( int & )i;
]Lm9^q14m return ( int & )j;
7yx$Nn`( 最后执行i = j;
>A<bBK# 可见,参数被正确的选择了。
v k?skN@ V`RNM%Y A5H3%o(6k LK;k'IJ ]b= P= 八. 中期总结
g"L|n7_b 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:
pFm=y#!t 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
$ KRI'4 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
X5`A GyX 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
XO9M_*Va ;]w<&C!= Udc=,yo3Qm q~59F@ oXDN+4ge )6w}<W*1E 九. 简化
fnNYX]_bk 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。
T`9u!#mT= 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
VL/|tL>E^ 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:
mCWhUBghR 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
BA:yQ +-*/&|^等
"F}'~HWZp 2. 返回引用。
-YjA+XP =,各种复合赋值等
\/SQ,*O 3. 返回固定类型。
H{AMZyV0/d 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
PI~1GyJr@; 4. 原样返回。
[b/k3&O' operator,
k $fGom 5. 返回解引用的类型。
?0
m\(# operator*(单目)
vNeCpf 6. 返回地址。
.!6>oL/iF operator&(单目)
X5]TY] 7. 下表访问返回类型。
\y88d4zX operator[]
a3VM' 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
8UMFq operator<<和operator>>
*5wu
uu/+.9 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。
d @*GUmJ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
[F*4EGB [ G
e=kFB template < typename Left >
s
(0* struct value_return
1O!/g {
DEw8*MN template < typename T >
s%!`kWVJ. struct result_1
yR~R: {
)OLq_':^@ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
TP}h~8 /; } ;
R.s^o]vT eVR5Xar template < typename T1, typename T2 >
xEltwuDd? struct result_2
A+&xMM2Wj {
2TES>} typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
&I({T`= } ;
sjM;s{gy } ;
8`]=C~G ;),BW g e }*0ghKI 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
~=wCwA|1 ^@"H1 下面我们来剥离functor中的operator()
mrJQ# 首先operator里面的代码全是下面的形式:
y')RT R{>M k;EPpr-{ return l(t) op r(t)
|w*R8ro_ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
H Y ynMP return op l(t)
`T2$4 >! return op l(t1, t2)
pCu!l#J return l(t) op
8*c3| return l(t1, t2) op
Ox#Q2W@Uy return l(t)[r(t)]
KT.?Xp:z return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
]=EM@ ;@nFVy>U 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:
$LHa?3 单目: return f(l(t), r(t));
;oNhEB:F return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
gUR]{dq^' 双目: return f(l(t));
G\;}w return f(l(t1, t2));
QI!F6pGF 下面就是f的实现,以operator/为例
r{seb E\
; @[6,6:h| struct meta_divide
$2MAZGJV {
aZk&`Jpz template < typename T1, typename T2 >
y#<MVH static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
H2r8,|XL {
@-)tM.8~ return t1 / t2;
T'#!~GpB }
T%F0B` } ;
OI0B:() @+Y8*Rj\3 这个工作可以让宏来做:
=9G;PVk|
Q2p)7G #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
W0zbxJKjd template < typename T1, typename T2 > \
Ao7 `G': static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
o\`>c:. 以后可以直接用
+zkm( DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
gr-x|wK 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
y\F=ui (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
Qpt&3_ zTD@ <8#ObdY! 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
r,N[ )@ nW+YOX|+ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
a45ss7 class unary_op : public Rettype
l+y}4k=/ {
}E}8_8T6 Left l;
Y& ] 8 { public :
?G08[aNR unary_op( const Left & l) : l(l) {}
{^Pq\h; [<wbbvXR template < typename T >
RiO="tX' typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
gcJF`H/iNK {
-@IL"U6 return FuncType::execute(l(t));
\Xt)E[ }
Ze!92g ~ ~8rI[/ template < typename T1, typename T2 >
`!G7k typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^ie^VY($ {
A%vsno! return FuncType::execute(l(t1, t2));
AaN"7.Z/ }
Ae?e 70bY } ;
bQaoMZB P|^$kK fj4^VXD 同样还可以申明一个binary_op
n~Szf }~o
ikN: template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
z8Q"%@ class binary_op : public Rettype
]v5-~E! {
Y'Z+, CNf Left l;
~]8p_;\ Right r;
^ft]b2i public :
l[/q%Ca'> binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
6U,fz#<,} d
`j?7Z template < typename T >
{5Eyr$ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!U BVPR* {
E/za@W return FuncType::execute(l(t), r(t));
1]\TI7/n }
b0a}ME&1 L8V3BH7B template < typename T1, typename T2 >
?Ay3u^X typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5@XV6 {
S;A)C`X& return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
mjEs5XCC" }
vv
7+>% } ;
hteOh#0{ 2[dIOb4b
g]`bnZ7 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
$`vkw(;t)1 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
y,<$X.>QO| DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
yty`2$O 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
o&^NwgRCF 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
cD{8|B* 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
9B)lGLL}q 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
xaL#MIR"u" 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
x.EgTvA&d 下面是修改过的unary_op
]@SU4 ]0D9N" template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
u fw cF* class unary_op
W3LP
~ {
?En7_X{C? Left l;
F@hYA z/1hqxHl public :
B4O6>' "E>t,
D unary_op( const Left & l) : l(l) {}
p,n\__ |5xz l template < typename T >
3#Y3Dz` struct result_1
Q-R}qy5y {
V_;9TC typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
`)[dVfxA } ;
DuF7HTN[K M^ 5e~y template < typename T1, typename T2 >
w3#`1T`N struct result_2
Yg6If7& {
+p?hGoF= typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
id?_>9@P } ;
4uX(_5#j a{_ KSg template < typename T1, typename T2 >
O|UxFnB} typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
k,X74D+ {
xeB4r/6 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Ky&KF0 }
>38
Lt\ C6)R# template < typename T >
z{6YC~ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2cjEex:& {
Dq`~XS* return OpClass::execute(lt(t));
l#6&WWmr }
9d"5wx Z}[xQ5 } ;
ZT9IMihV Ofm5[q= ]xR4->eix 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
sA\L7`2H 好啦,现在才真正完美了。
M@O2
WB1ws 现在在picker里面就可以这么添加了:
Ea4
* o |yAK@Hl' template < typename Right >
ycjJbL(. picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
B+Q+0tw*i {
=xBT>h; return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
!~d'{sy6 }
S$K}v,8.sr 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。
.b _? -Fv taCCw2s-8* /:Y9sz uW` F;a3 vpa fru4 十. bind
WFj*nS^~l
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。
O!];_q/ 先来分析一下一段例子
ss;
5C:*y S*rO0s: SKJW%(|3 int foo( int x, int y) { return x - y;}
~BQV]BJ7 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
\[k%)_ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
l% |cB93 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.HYS S 我们来写个简单的。
k<, u0 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
&GU@8 对于函数对象类的版本:
<Cr8V'c L"^.0*X/d template < typename Func >
~T&%
VvI struct functor_trait
(!ZV9S {
*N'hA5.z typedef typename Func::result_type result_type;
RnSm]}?
} ;
{Ve
D@ 对于无参数函数的版本:
SJOmeN}4) *pK lA&_ template < typename Ret >
zS?n>ElI struct functor_trait < Ret ( * )() >
#~1wv^ {
$vqU|]J` typedef Ret result_type;
TC@bL<1 } ;
0T1ko,C!,e 对于单参数函数的版本:
*) }
:l bHJoEYY^ template < typename Ret, typename V1 >
m8u=u4z(" struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
I)rGOda{ {
3XGB+$]C typedef Ret result_type;
blmmm(|~| } ;
9H[/T j-; 对于双参数函数的版本:
Lxz :4iU^6 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Hy;901( % struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
-HN%B?}. x {
nIR*_<ow typedef Ret result_type;
+h|K[=l\ } ;
E\_W 等等。。。
v}f&q! 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
)ZN(2z bk0Y template < typename Func >
IyT?-R struct func_return
$^K]&Mft {
p6 <}3m$ template < typename T >
M`bL5J; struct result_1
Li ij{ahm {
/4^G34 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
'}T;b} &s } ;
s{cKBau ;*.(. template < typename T1, typename T2 >
w'|&5cS struct result_2
+!Q!m 3/I {
E;xMPK$ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
'1]+8E
`Z } ;
zfirb } ;
n'ehB%" [h^f% C#ZhsWS!b 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Y=3X9%v9g [pr 9 $Jr template < typename Func, typename aPicker >
&7fY_~ )B class binder_1
6mi$.'
qP {
tnN'V Func fn;
Tt`L(oF aPicker pk;
yS+(< public :
^g-Fg>&M C(xqvK~p template < typename T >
=zz+<!! struct result_1
db<q-u {
(eki X*y typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
>H)^6sJ;%b } ;
{zY`h6d v;Swo(" template < typename T1, typename T2 >
^g70AqUc struct result_2
8g.AT@ ,Q {
UBL(N r typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
cJSVT8 } ;
g;(_Y1YQ FT<H]Nf binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
(LRNU)vD7$ BSOjyy1f template < typename T >
]c5DOv& typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&K+ {
_k6x=V;9g return fn(pk(t));
O<4Q$|=&? }
2wGF-V template < typename T1, typename T2 >
p
"/(>8 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
tF<^9stM {
#"hJpyW 4V return fn(pk(t1, t2));
fE'-.nA+ }
LjSLg[ i } ;
)\0Ug7]? {ms,q_Zr @k_Jl>X 一目了然不是么?
V+peO 最后实现bind
Xg,0 /P~ U?JiVxE^ n?zbUA# template < typename Func, typename aPicker >
$Z,i|K; picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
3fm;r5 {
x(rd$oZO return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
aB=vu=hF }
U)u\1AV5 YR?3 61FK 2个以上参数的bind可以同理实现。
$K+4C0wX` 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
Sjw2 j#Q N 9c8c 十一. phoenix
:a#F Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
N$C{f;xV d&NCFx for_each(v.begin(), v.end(),
D8)O4bh (
fL(':W&n- do_
5ze`IY [
I/mvQxp cout << _1 << " , "
0[V&8\S~'T ]
(m<R0 .while_( -- _1),
.=>\Qq% cout << var( " \n " )
yJF 2 )
IRlN++I! );
6e-#XCR{ FYp|oD2=1 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:
f<g>dQlE 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
jK\V|5k operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
"}0)YRz% 那么我们就照着这个思路来实现吧:
+R2^*
*< a];BW)
I~d#p ]> template < typename Cond, typename Actor >
F9Ifw><XM class do_while
mGt\7&` {
[u/zrpTk Cond cd;
#=`FM:WH Actor act;
}l,T~Pjb public :
}5fU7&jA;3 template < typename T >
CWE Ejl struct result_1
6W)xj6<@ {
*eHA:
A_I typedef int result_type;
LN@lrC7X } ;
C$$"{FfgU" q:TZ=bs^ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
fn1 ?Qp|
H;b8I template < typename T >
tn"Y9
k| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
wrz+2EP` {
\Ku9"x do
'dmp4VT3 {
"}S9`-Wd| act(t);
[54@i rH }
R2Twm!1 while (cd(t));
[>b
'}4 return 0 ;
Py|H?
, 6= }
i0,%}{` } ;
Ul'~opf c+@d'yR % MfGVx}nG 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
1bV 2 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。
T
[T 6 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。
@J~lV\ 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。
*Te4U5F 下面就是产生这个functor的类:
6Y;Y}E S
23S.]r $w|o@ Ml) template < typename Actor >
/Oq1q._9F class do_while_actor
hg[l{)Q {
1$:{{% Actor act;
=?meO0]y public :
j#*asGdp#J do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
9F2P(aS }u(d'9u template < typename Cond >
PWf{aHsr picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
2x)0?N[$O } ;
,H.(\p_N PY^^^01P 8C*6Fjb# 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Ft3N#!ubl 最后,是那个do_
i1b4 J 3R)cbwL uvu**s class do_while_invoker
(P
E#
Y( {
Z:\;R{D public :
?;0nJf template < typename Actor >
?RgU6/2 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
s=H/b$v {
c[wQJc return do_while_actor < Actor > (act);
OoAr% }
JVJ1Ay/be } do_;
j33P~H~ *=-__|t 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Ee t+ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
MZUF! B
最后来说说怎么处理break和continue
At`1) 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。
% j[O&[s}
具体实现手法这里就不罗嗦了。
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