一. 什么是Lambda
&hEn3u 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
"!+gA& 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,
{ETM > Z_Wzm!: `AYq,3V }@eIO| class filler
:*f 2Bn {
@}=(4% public :
hw$!LTB2 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
d~1uK-L]* } ;
rk6K0TQ8 Mg#yl\v $=iw<B r 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
o]EL=j vJL Gy] KL3Z( >
vdmN] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
>H^#!eaqw e2f+Fv
9 {`QA.he. 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
W1 k]P. )adV`V%=> q`,%L1c4 [Ur\^wS 二. 战前分析
Y{D%v 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
~wa6S? 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
QF)\\D[ @/F61Ut f(Y_<% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
/a'1W/^2 /* --------------------------------------------- */
N0H=;CIQ vector < int *> vp( 10 );
V"m S$MN transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
&\1n=y /* --------------------------------------------- */
Jy5sZ}t[ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
u<Y#J,p`e /* --------------------------------------------- */
=*&[K^ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
l|=4FIMD /* --------------------------------------------- */
+LF#XS@ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
w8XCU>
| /* --------------------------------------------- */
In?=$_p for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
;I&VpAPx I]^>>>p$ L8 L1_ wqhktgG 看了之后,我们可以思考一些问题:
<q8@a0e@ 1._1, _2是什么?
q pCI[[ 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。
_]-4d_&3( 2._1 = 1是在做什么?
C,An\lsT 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。
nq)F$@ 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。
z@yTkH_ G@.MP|
2 x2rAB5r6 三. 动工
< cvh1~>( 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
0V4B Q:v Lm
TFvZ &^r>Q`u
OvtE)ul@ template < typename T >
z Fo11;*D class assignment
f<NR6],} {
f#=c=e-A T value;
P.}d@qD{) public :
J#zr50@@ assignment( const T & v) : value(v) {}
3''Sx8p template < typename T2 >
]1|P|Jp T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
h q)1YO } ;
'v"= D7;9D*o\ $@D a|d4 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
g1s%x=7/ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
#;$]M4 xWxc1tT` X H-_tvB HeOdCr-PN class holder
D5TDg\E {
gcU*rml public :
2yZr!Rb~* template < typename T >
"f,{d}u assignment < T > operator = ( const T & t) const
"2l`XH {
$KK~KEZ2 return assignment < T > (t);
)S
caT1I }
p+;& Gg54 } ;
%{@Q7 98>GHl'lM zaqX};b 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:
xG9Sk 6qWUo3 static holder _1;
zxbfh/= Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
[={mCGU FTf#"'O for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
=l/6-j^ 而不用手动写一个函数对象。
#z|Q $ s/E|Z1pg3 Xw-[Sf]p Ao\xse{E 四. 问题分析
"8xAe0-4 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。
kAki9a(=! 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。
D|N4X`T` 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
.Q{RTp 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
SIe!=F[ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
|eqBCZn \D7bTn 五. 问题1:一致性
:?>7Z6 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?|
CD$#}Id 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
^"WVE[" <$A,Ex94 struct holder
c0qp-=^&. {
fpD$%.y'J //
54gr'qvr template < typename T >
-U d^\Yy T & operator ()( const T & r) const
o~Se[p {
tyu@aCK return (T & )r;
9R50,lsE }
S<tw5!tJ } ;
M+)a6g e 1(
pHC 这样的话assignment也必须相应改动:
WYw#mSp lW+mH= template < typename Left, typename Right >
l<6u@,%s
class assignment
@(3F4Z.i%. {
H@Dpht>[ Left l;
M]x>u@JH Right r;
W>K^55' public :
XKoY!Y\ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
rUiYR]mV template < typename T2 >
Lc*>sOm9 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
<ql,@*Y } ;
kT%wt1T4 (l{vlFWd 同时,holder的operator=也需要改动:
'![oLy *g/klK template < typename T >
=[6^NR( assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
YW7W6mWspS {
,>GHR{7>( return assignment < holder, T > ( * this , t);
~b f\fPm }
LdPLC':}x| _BczR:D* 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
T(b9b,ov) 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
x:Y9z_)O ;G[V:.o- return l(rhs) = r;
4,9$udiGY 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。
6Sr]<I +: 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
fab'\|Y ,X4e?$7g template < typename Tp >
jvzioFCt class constant_t
iUx\3d, {
)t6]F6!_ const Tp t;
,YYEn^:> public :
hAGHb+: constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
YH&=cI@ template < typename T >
z/@_?01T= const Tp & operator ()( const T & r) const
}A#IBqf5 {
g@.$P>Bh return t;
y.r N( }
(eHyas %X } ;
@:lM|2: nM,:f)z 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
O'y8q[2KE 下面就可以修改holder的operator=了
i+_LKHQN SQKhht`M template < typename T >
dmFn0J-\ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
N]<(cG&p {
TT$Ao return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
ys[Li.s: }
:^;c(>u{ R.~[$G! 同时也要修改assignment的operator()
odRiCiMH 6Rc=!_v^ template < typename T2 >
Knq9"k T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
x#rgFY,TY 现在代码看起来就很一致了。
dP5x]'"x @/2Kfr 六. 问题2:链式操作
9t`;~)o 现在让我们来看看如何处理链式操作。
$TQhr#C] 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
&!!*xv-z 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
5> k:PKHL 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
@u~S!(7.Wi 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
baxZ>KNi )*') template < typename T >
dC11kqqj struct result_1
7Cgi& {
aZfMeW typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
u
v%Q5O4 } ;
bJ^JK >oh H4: 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
&w@]\7L,: DaQ"Df_X template < typename T >
UKS5{"=T[ struct ref
#c"eff {
d,<ni" typedef T & reference;
NBikYxa } ;
.~z'm$s1o template < typename T >
9shfy4?k struct ref < T &>
]WT@&F {
Kxe\H'rR typedef T & reference;
>)><u4} } ;
0|3I^b 8tY>%A~^z 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
7& M-^Ev {#,<)wFV\ template < typename T >
}^"6 :;, typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
.;#T<S" {
q=1 NRG return l(t) = r(t);
uuzV,q }
.*O*@)}Ud 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。
L/3A g*
] 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
.RD<]BxJ
=c8}^3L~7 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
7"(!]+BW!O _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
TBlSZZ-55] _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
k,h602( +5 调用divide的对象返回一个add对象。
d{z[46> 最后的布局是:
te_2"Z Add
`lf_wB+I / \
-,bFGTvYQ Divide 5
tC[ZWL / \
X.]I4O&_ _1 3
2q
f|+[X 似乎一切都解决了?不。
@gUp9ZwtH 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。
Na\ZV|;*tu 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@CB +8$ 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:
/dnwN7Gf &kb`)F3nU template < typename Right >
FD=%
4#| assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
c*USA
eP Right & rt) const
n<?U6~F&~ {
qxL\G &~ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
7qKz_O }
!_I1=yi 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
sp K8^sh 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。
bcIae0LZ 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。
ts]e M1; 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。
ycA<l" 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。
PKm|?kn{0( 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?
$l.*;h * 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
qwTz7r r]B8\5|<d template < class Action >
2y[Q class picker : public Action
=8FvkNr {
W4$o\yA] public :
n#_B4UqW% picker( const Action & act) : Action(act) {}
u{1R=ML // all the operator overloaded
Ky3mzw| } ;
2& Q\W WMbkKC.{J 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。
/:|vJ|dJ 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:
woI5a ee| ]8G 'R-8} template < typename Right >
}\_.Mg^y picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
yOM/UdWq {
[8V;Q return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
~ |G&cg }
T,38Pu@r ,@$5,rNf Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
g[xoS\d 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
0uy'Py@2< # :+Nr template < typename T > struct picker_maker
4jT6h9% {
/2^L;# typedef picker < constant_t < T > > result;
"2%z;!U1 } ;
?0qVyK_1 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
s 6Wp"V( {
0TN28:hcD typedef picker < T > result;
so))J`ca) } ;
u=`H n-( .1QGNW 下面总的结构就有了:
+LHU}'| functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
*CN *G" picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
d3%qYL_+a picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Y,L`WeQY. 至此链式操作完美实现。
4P{|H srS!X$cec [@$ SLl^Y 七. 问题3
]:%DDlRb 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。
?G{0{c2 >t+ ENYb template < typename T1, typename T2 >
2mY!gVi ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<^S\&v1C_ {
Bc>j5^)8w return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
m\teE]8x }
4[ uqsJB
e=]SIR()` 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:
|mT%IR ammi4k/ template < typename T1, typename T2 >
*tjaac;z<J struct result_2
+.cpZqWn3 {
}n)0}U5;0 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
fy+5i^{= } ;
/*C!]Z>. \p!UY3' 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?
Ir;JYY!0? 这个差事就留给了holder自己。
(g6e5Sgi> Q:kg >Eh U{@Y template < int Order >
s.M39W? class holder;
QO@86{u#Y template <>
g{&5a(W&` class holder < 1 >
(Jp~=6&lKf {
Y7GsL7I public :
py6<QoGV
template < typename T >
a)|y0w)vV struct result_1
N:G]wsh {
?mMM{{%(. typedef T & result;
nDi^s{ } ;
[^!SkQ template < typename T1, typename T2 >
:.PA(97xb struct result_2
hcVu`B n {
k?=1q[RQH typedef T1 & result;
MqJTRBs% } ;
Zo UeLU template < typename T >
B*/!s7 c. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
wv~:^v' {
@Y0ZW't return (T & )r;
9nY`rF8@ }
\?
/' template < typename T1, typename T2 >
t
7Y*/v&P( typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
@9^OHRZX {
r8"2C# return (T1 & )r1;
=gF035 }
6R :hs C$ } ;
w!lk&7Q7Z zJXK:/ template <>
qV=:2m10x class holder < 2 >
):N#X<b': {
Kebr>t8^ public :
jCY~Wc template < typename T >
+~n:*\ struct result_1
<NZPLo F {
e&sH<hWR typedef T & result;
AojL4H| } ;
y\v#qFVOZ template < typename T1, typename T2 >
QC'Ru'8S struct result_2
i]n2\v AG {
/? %V%
n typedef T2 & result;
9L$OSy| } ;
tR51Pw template < typename T >
[4?r0vO typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
~d7t\S {
?I]AE&4' return (T & )r;
DE.].FD' }
##mZ97>$ template < typename T1, typename T2 >
RKLE@h7[? typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
KHx2$*E_ {
P'wo+Tn* return (T2 & )r2;
ti61&)( }
vom3C9o } ;
2hV -h ?|,:;^2l1 :uo)-9_ 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
=`x }9|[ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Cl'$*h 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
]QlW{J Hn >VPz+I return l(i, j) = r(i, j);
=%8 yEb*5# 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
[~Ky{:@)[ #^$_/Q#C return ( int & )i;
]RAh['u| return ( int & )j;
_Q:z -si 最后执行i = j;
OUWK 可见,参数被正确的选择了。
YPx+9^) 4AN8Sx( )bM,>x KBM*7raA N3$1f$` 八. 中期总结
3li$)S1z 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
4T3Z9KD!8 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
% PzkV s 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
A+^okT37r 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
N.mRay, {9(0s| pr \^6 [^\@[ dC,C[7\ %GTFub0F #b/L~Bw[ 九. 简化
dQT[pNp: 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
pO *[~yq5 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
t+w{uwEY 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
aX1b(h2 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
u<8b5An; +-*/&|^等
Mf14> `<` 2. 返回引用。
wU|@fm" =,各种复合赋值等
~~Bks{"BS 3. 返回固定类型。
N!c FUZ5] 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
e".=E;o` 4. 原样返回。
S3M!"l operator,
| Uics:cQC 5. 返回解引用的类型。
{C&Uq#V operator*(单目)
1UK= t 6. 返回地址。
"dP-e operator&(单目)
dwk%!% 7. 下表访问返回类型。
tC|?Kl7 operator[]
)Xqjl 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
4Q0ZY(2 EO operator<<和operator>>
^R:&c;&, FzEs1hpl OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
~;9n6U 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
,=\.L_' i{m!v6j: template < typename Left >
x</4/d struct value_return
T/E=?kBR {
<oJ?J^ template < typename T >
t$du|q( struct result_1
rO>'QZ% {
>%;i@" typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
?PWg } ;
Eu' ;f_s ]7}!3 m template < typename T1, typename T2 >
~-Kx^3(# struct result_2
2b7-=/[6 {
9;Z{++z typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
1q(Qr
h } ;
3F]Dh^IR9 } ;
#&T O(bk @Dfg6<0 rX)&U4#[m 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
v4hrS\M 3N$@K"qM# 下面我们来剥离functor中的operator()
"LlQl3"= 首先operator里面的代码全是下面的形式:
&(,\~ Pw<' rN8'' return l(t) op r(t)
Uk] jy>7;! return l(t1, t2) op r(t1, t2)
AuK$KGCI= return op l(t)
)1!<<;@0 return op l(t1, t2)
%W9R08` return l(t) op
~<!j]@. return l(t1, t2) op
e1a\-- return l(t)[r(t)]
O6NH return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
.Pj<Pe !O%!A<3 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:
%:'G={G`QH 单目: return f(l(t), r(t));
yVnG+R& return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
aC`>~uX##V 双目: return f(l(t));
k*?T^<c3 return f(l(t1, t2));
D&pn@6bB 下面就是f的实现,以operator/为例
4ams~ C<C$df
struct meta_divide
{,JO}Dmu5 {
Mq<ob+ template < typename T1, typename T2 >
<c[\\
:Hh* static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
N$kxf {
F$\Da)Y return t1 / t2;
7:olStK }
,93Uji[l } ;
LUD. d eT<)'" 这个工作可以让宏来做:
ZN#b5I2Pf 8)bR\s #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
B?i#m^S template < typename T1, typename T2 > \
'y;Kj static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
N<i5X.X 以后可以直接用
oaqH@` DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
JWd[zJ[ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
)>{.t=# (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
V5(_7b#z`` FA*$ dwp P9yMf~ 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
>\[]z^J ;iuwIdo6c template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
tgKr*8t{ class unary_op : public Rettype
pM@8T25= {
GqxnB k1 Left l;
f2x!cL|Kx? public :
Ht;Rz*} unary_op( const Left & l) : l(l) {}
5h/,*p6Nje OU UV8K template < typename T >
2pdeJ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6}-No {
y#B=9Ri=z return FuncType::execute(l(t));
`;Tf _6c }
A9b(P[!]T: |&8XmexLb template < typename T1, typename T2 >
K1hkOj;S typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+o`%7r(R {
{WV"]O8IV return FuncType::execute(l(t1, t2));
N_bgW QY }
Xd%qebK } ;
X3G593ts j%s,%#al @$r[$D
v 同样还可以申明一个binary_op
O8.xt|
.4\I?
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Y
M:9m) class binary_op : public Rettype
9k ~8n9 {
nDdY~f.B Left l;
~'lT8 n_ Right r;
IOZw[9](+ public :
q6F1Rt binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
< 8'
b r1< 'l template < typename T >
yF(9=z"? typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
A#cFO)" {
i'li;xUhZ return FuncType::execute(l(t), r(t));
Bza<.E= }
XiTi3vCe y!gPBkG&3n template < typename T1, typename T2 >
[@lK[7 u typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
S'34](9n6 {
Y"bm4&' return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
B-N//ef} }
8c.>6
Hy } ;
sPi IrL7%? 'Hx#DhiFz 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
Q,5PscE6&k 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
_C5i\Y) DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
\)/qCeiZ 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。
aeUgr! 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
6d]4
%Q T 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。。。
a%Q`R;W 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
c
qCNk 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)
):PN0.H8 下面是修改过的unary_op
"<0 !S~] ?\,;KNQr template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
5%\K class unary_op
K>+ v" x {
uuEvH<1 Left l;
gGvL6Fu qY8; k
# public :
>KuNHuHu n~6$CQ5dF( unary_op( const Left & l) : l(l) {}
u!D?^:u=) a?+C]u?_D template < typename T >
c;]\$#2 struct result_1
\;Q(o$5< {
Wd7*7'] typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
8J'5%$3u } ;
=? !FO'zt" (E0WZ$f} template < typename T1, typename T2 >
)q_,V" struct result_2
dY}5Kmt {
HE+' fQ!R typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
U>*@VOgB } ;
I*TTD]e'X \m|5Aqs template < typename T1, typename T2 >
vxPE=!| typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?VotIruR {
/E<Q_/'Z return OpClass::execute(lt(t1, t2));
9e`};DE }
VQ('ejv}/ 3y.+03
W template < typename T >
=Ya^PAj '} typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
w&H>`l06
{
NE#`ZUr3 return OpClass::execute(lt(t));
WVyDE1K< }
uB"B{:Kz 1;~sNSTo } ;
W^3 Jg2gE \"ogQnmz q0%QMut% 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
Pxf>=kY 好啦,现在才真正完美了。
>6Pe~J5,: 现在在picker里面就可以这么添加了:
EgG3XhfS 8g8eY pG template < typename Right >
%TI3Eb picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
jX4$PfOhR {
^!^M Gzu return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
f`ibP6% }
mxCneX 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
*^@b0f~vj tLKf]5}f 2gK]w$H7! Me z&@{ s2,6aW C 十. bind
D6lzcf 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。
!)oQ9,N 先来分析一下一段例子
^"<Bk<b( DC).p'0VL 2<UC^vZ int foo( int x, int y) { return x - y;}
3.dSS bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
fPTLPcPP bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
TqN@l\ 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。
v @M6D} 我们来写个简单的。
}~LGq.H 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
On
O_7'4 t 对于函数对象类的版本:
>.UEs8QV DW,ERQ^ template < typename Func >
{w3<dfJ struct functor_trait
mN{H^ {
zfDfy!\2_ typedef typename Func::result_type result_type;
el$@^Wy&$ } ;
ZL0Vx6Ph 对于无参数函数的版本:
38-kl,Vw &&$*MHJ template < typename Ret >
3-{WFnA struct functor_trait < Ret ( * )() >
b&E"r*i| {
M3UC9t9] typedef Ret result_type;
dCn9]cj/ } ;
n\Lsm 对于单参数函数的版本:
T] H'l 8)iI=,T* template < typename Ret, typename V1 >
zytW3sTZA struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
GBZ u<t/ {
m==DBh typedef Ret result_type;
z+oy#p6+F. } ;
$27OrXQ| 对于双参数函数的版本:
*lZ V3F rgXX,+cO template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
aW_Y struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
V&j]*) {
VXk[p typedef Ret result_type;
lrkgsv6 } ;
]srL>29_b 等等。。。
0ie)$fi 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Vq#0MY)2gS a"4X7
D+ template < typename Func >
;K l'[~z struct func_return
Cs"ivET {
.(p_YjIA template < typename T >
P;XA|`& struct result_1
kn$SG {
FDF DB typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
x/]G"?Uix } ;
jEx8G3EL ' p!&&.% template < typename T1, typename T2 >
4+>~Ui_# struct result_2
pIrL7Pb0 {
Q+a&a]*KL^ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
7a_u=\, } ;
SsMs#C8u% } ;
,,j> 2Ts /w6'tut $&,
KZ> 最后一个单参数binder就很容易写出来了
<aFB&Fm ,
DuyPBAms template < typename Func, typename aPicker >
OP(om$xm class binder_1
ae3 Gn}tf {
&sn-;r Func fn;
YJwI@E(l$ aPicker pk;
.j)DE}[q> public :
`|nJAW3 v8\_6}*I template < typename T >
E2o8'.~Yd` struct result_1
" 5Pqvi {
dJQwb typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
vfDX~_N } ;
0"\js:-$ yHf^6|$8 template < typename T1, typename T2 >
{J)gS struct result_2
m(xyEU {
Y*jkUQ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
C@XnV=J } ;
F6DVq8f9 d@ZXCiA}, binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
/55 3v;l< =yJc pj template < typename T >
.db:mSrL typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
lUnC+w#[ {
LChwHkRHJI return fn(pk(t));
=`MQKh, }
r<dvo%I#| template < typename T1, typename T2 >
~}D"8[ABj typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?*q-u9s9 {
rV%;d[LB return fn(pk(t1, t2));
ki`ur%h }
!8
l&% } ;
$Vs5d=B 8v^AVg N#Nc{WU'B 一目了然不是么?
?$\sMkn 最后实现bind
j=Q ?d] @&E7Pg5 $ JCOL template < typename Func, typename aPicker >
qMqf7 . picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Cw.DLg {
[--] ?Dr return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
@[$q1Nm }
n#P?JyGm1g TuwSJS7 2个以上参数的bind可以同理实现。
ZQ\O|
n8 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
Z2]\k|%<Fa GXTjK! 十一. phoenix
q+4<"b+6G Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
7bM
H i94)DWZ^ for_each(v.begin(), v.end(),
6l|SGt\ (
Q^lgtb do_
cR6#$-a [
\S?;5LacZ cout << _1 << " , "
1$yS Ii ]
2+YM .Zl .while_( -- _1),
YMwL(m1 cout << var( " \n " )
u69G
# )
Hg(nC*#/Q );
Io7=Mc4 EF6"PH+J@ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
mFC9\
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
<;Td8T; operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
,UT :wpc^i 那么我们就照着这个思路来实现吧:
~05(92bK 8\`otJY
OBM&N template < typename Cond, typename Actor >
cbx(
L8 class do_while
1[?xf4EMG {
ARB^] Cond cd;
<5c^DA Actor act;
M1Th~W9l public :
{`% q0Nr template < typename T >
y2x)<.cDP struct result_1
_cc9+o {
LtDGu})1 typedef int result_type;
>$A, B } ;
VsRdZ4 N?%FVF do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
S)@) @3 _~b]/]|z#N template < typename T >
OimqP typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(Vy`u)gG {
l\=He do
Ot!*,%sjQ {
VSc)0eyn act(t);
6~8X/
-02 }
A0uA\E4q while (cd(t));
yuB\Z/ return 0 ;
<:0d%YB) }
lz0'E'%{P } ;
EK^["_*A u6p
nO V34]5 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
J*f..:m 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。
v<S?"#
]F= 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。
+JBYGYN&K 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。
b@N*W] 下面就是产生这个functor的类:
+ gP 4MP @1peJJ{ [JX=<a)U template < typename Actor >
mr#XN&e class do_while_actor
zJtB?< {
/{\mV(F( Actor act;
( |Xc_nC public :
G2_l}q~ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
kF"G {5 k/#321Z template < typename Cond >
\kksZ4, picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
.:+&2#b } ;
$x1PU67 #-FfyxQ8ai E\=23[0 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
F5EsaF'e4 最后,是那个do_
3ES3,uR zF=E5TL-,4 Ru^j~Cj5 class do_while_invoker
<-a6'g2y {
-MH~1Tw6Z public :
9iQc\@eGd template < typename Actor >
w}QU;rl8q do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
-D30(g{O {
NYN(2J return do_while_actor < Actor > (act);
K.2l)aRd }
#Q_
d } do_;
x4bj?=+ N[dv
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
b!-F!Lq/+0 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
5"&{Egc_ 最后来说说怎么处理break和continue
;K<W<v5m0N 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。
N2S7=`5/T 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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