一. 什么是Lambda
Fwb5u!_, 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
D*QYKW=) 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,
FI$XSG 4^[
/=J} ytiyF2Kp h/HHKn class filler
`]jqQr97 {
o5SQ1;`
public :
J#''q"rZ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
QjJfE<h } ;
&pL/
@2+ 6T_K9 WqE
'( 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
pM9yOY RJhK$\ a ~opE!|m w^Ag]HZN for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
6WeM rWx aBxiK[[` V&%C\ns4 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
lI6W$V\, 'OD)v 5$%XvM doR4nRl9 二. 战前分析
LTXz$Z] 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
k3>YBf`fC 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
Xh}&uZ`A w"~<h; <^c3} for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
aClA{ /* --------------------------------------------- */
JYJU&u vector < int *> vp( 10 );
&I/qG`W transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
OhFW*v /* --------------------------------------------- */
!),t"Ae?> sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
s$ z2 c /* --------------------------------------------- */
{$33B'wk int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
^_W40/c3 /* --------------------------------------------- */
"%@v++4y for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
?:uNN /* --------------------------------------------- */
nQ-mmY># for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
R,,Qt
TGB ,[l`zp e <"/'Ql!k 59lj7 看了之后,我们可以思考一些问题:
.Y\EE;8% 1._1, _2是什么?
?aWx(dVQ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
:o8MUXH$ 2._1 = 1是在做什么?
S-c ^eLzQ 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。
'SV7$,mK@ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
R\O.e >{nH v) p$XKlg& 三. 动工
-[heV| $; 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
?JXa~.dA |<c
WllN "HK/u(z) B(,:h aAr template < typename T >
#
yN*',I& class assignment
`q_<Im%I {
B<,YPS8w T value;
N'?u1P4G public :
NBOCt)C;H assignment( const T & v) : value(v) {}
=;ICa~`C; template < typename T2 >
L;/n!k.A T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
f<=Fe:1. } ;
ppN} k)m KY.ZT2k Bp_wnd 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
D*2\{W/ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
/tj$luls5 z9
($. "#4dW 7E @D[`Oj) class holder
{HrZ4xQnpV {
DNP@A4~ public :
G%{0i20_ template < typename T >
'*T]fND4 assignment < T > operator = ( const T & t) const
K{=PQ XSU {
RUo9eQIPD return assignment < T > (t);
1@qgF }
[Qj;/ } ;
lr3mE r:g9 Z_ Ed-M7#wY 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:
tSHFm-q` Jp~zX
lu static holder _1;
$/Ov2z Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
VW<0Lt3 eUBrzoCO for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
qTmD'2 而不用手动写一个函数对象。
fZ{[]dn[ |FNCXlgZ bw S*]!* $B
.Qc!m 四. 问题分析
|J>WC}g@n 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
2`bdrRD0 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
r>t1 _b+nu 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
8@\7&C(g17 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
;_+uSalt 下面我们可以对这几个问题进行分析。
m_7
nz!h ~Xv=9@,h 五. 问题1:一致性
ELD!{bMT 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
K5 KyG 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
bGmx7qt# zm#nV
Y` struct holder
WAPhv-6 {
h~}.G{" //
l#qv 5f template < typename T >
BmBz}:xMez T & operator ()( const T & r) const
)!W45"l-3M {
Xm!-~n@-m7 return (T & )r;
`/IKdO*!S }
cgT } ;
s0"e' p,W_'?,9 这样的话assignment也必须相应改动:
'%;\YD9 zfI}Q}p template < typename Left, typename Right >
N#z~ class assignment
~)]} 91p {
1vevEa$ Left l;
04@cLDX8uB Right r;
l*=aMjd? public :
n1v5Q2xw assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
g@ith&*=h template < typename T2 >
9pSUIl9|j T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
cj$6 } ;
CA s>AXbs Ym8}ZW- 同时,holder的operator=也需要改动:
qUJ
aeQ p( LZ)7/ template < typename T >
BlC<`2S assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
+[-i%b3q {
8y2+$ return assignment < holder, T > ( * this , t);
19U]2D/z }
!{%: qQiA `BXS)xj 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。
6W2hr2Zy9 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
4'>1HW _lxco=qd=% return l(rhs) = r;
jLVl4h& 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。
2I'~2o 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
zGo|JF K\?]$dK5 template < typename Tp >
Bi%x`4Lf class constant_t
n6Z|Q@F {
8p^B hd const Tp t;
{]N3f[w public :
:#t*K6dz constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Ctu?o+^;z template < typename T >
~qP[eWe const Tp & operator ()( const T & r) const
Dl\` {
5FeFN) return t;
t T%/r, }
o^p } ;
M[]A2'fS qSU|= 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
3lxc4@Zmd 下面就可以修改holder的operator=了
YA]5~ZE\ KLWDo%%u template < typename T >
_8?o'<!8?^ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
@mQ:7-,~ {
P ,mN > return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
%VNlXHO. }
3`.P'Fh(k 4@3[ 同时也要修改assignment的operator()
`)$_YZq|SR VR?^HA9 template < typename T2 >
2@j";+ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
X@A1#z+s0] 现在代码看起来就很一致了。
&:#h$`4 =6nD sibf 六. 问题2:链式操作
xyh.N) 现在让我们来看看如何处理链式操作。
W7No ls{ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
V*[b}Xew 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
\3YO<E!t 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
@* ust>7 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
e /K#>, 1 jb/o5n; template < typename T >
tOl e>] struct result_1
u{H?4|'( {
uZjC
c M typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
io2)1cE&f } ;
4Ft1@ :;]Oc 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
,El!fgL 2\D8.nQr template < typename T >
@ EuFJ=h struct ref
mu]as: ~ {
eDKxn8+(H typedef T & reference;
/B3R1kNf| } ;
^C)n$L>C0 template < typename T >
'I}:!Z struct ref < T &>
QCOo {
,T,:-E typedef T & reference;
j{++6<tr } ;
S56]?M|[ ~`MS~,, 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
k"UO c= NPnHH:\; template < typename T >
&]6)LFm typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
hf6f.Z {
Kb;dKQ return l(t) = r(t);
Y$>-%KcKeI }
}GwVKAjP 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。
3Hi+Z}8 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
JAc_kl{4O 6=_~0PcY 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
n||A" @b\ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
N3BL3:@O _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
8,T4lb<< +5 调用divide的对象返回一个add对象。
s54nF\3V 最后的布局是:
v5}X+' Add
h!@,8y[B / \
b&)5:&MI Divide 5
KxGX\
/ \
\ gwXH _1 3
Njc%_&r 似乎一切都解决了?不。
Z3KO90O!8 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。
;r\(p|e 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。
NcS.49 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:
9' 1B/{ )KSoq/ template < typename Right >
)}v3q6?_ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
'_s}o< Right & rt) const
imB# Eo4eY {
X?r48l?? return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
cV
K7 }
l(W[_ D 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
!\ND( 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。
E`\8TqO 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。
q-$`k 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
-F/st 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
b]Kk2S/ 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
Ue:z1p;g 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
-!M,75nU 9 ;t]Hp_+K template < class Action >
\5
pu|2u class picker : public Action
Fe&qwq" {
}alj[) public :
cc=gCE picker( const Action & act) : Action(act) {}
[onqNp // all the operator overloaded
J:dof:q } ;
0X|_^"! Et2JxbD Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
kT IYD o 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
Fqq6^um OWjJxORB template < typename Right >
.
v)mZp picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
I+
l% Sn#\ {
i%Z2wP.o return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
;^u*hZN[Up }
k8nLo.O qem(s</: Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
,<,:8B 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
\YJy#2K t q50fq' template < typename T > struct picker_maker
8OhDjWVJ {
7k%T<;V typedef picker < constant_t < T > > result;
LE^G&<! } ;
[s1pM1x template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
*4Fr&^M\ {
-4#2/GXNO typedef picker < T > result;
kYwb -; } ;
1$lh"fHU iTo k[uJ} 下面总的结构就有了:
`s#Hq\C 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。
a~LC+8|JW 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。
@DAF 6ygs picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
u`:hMFTID 至此链式操作完美实现。
Gi6T[" Xk mQBV" ;$j7H&UNQj 七. 问题3
#C*8X+._y 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。
^nK7i[yF.k aT l c template < typename T1, typename T2 >
Y$8JM ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`\Ku]6J]5 {
.ae O}^ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Q/>L_S }
2GmpCy`L" ,3DXFV'uxb 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
Fig&&b a )u ?' ; template < typename T1, typename T2 >
O%!5<8Xrb struct result_2
1t[j"CG(o {
~:Uwg+]j typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
hPhZUL% } ;
f3*?MXxb16 K!AAGj` 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
7cg*|E@ 这个差事就留给了holder自己。
-ZOBAG* th5g\h%j* Wo$%9!W template < int Order >
8euZTfK9e class holder;
"I-
w template <>
#!J(4tXny class holder < 1 >
HG>j5 {
wmr-}Y!9u% public :
u0`o A template < typename T >
N6oq90G struct result_1
_A_ A$N~9 {
p\vMc\ typedef T & result;
w2(guL($ } ;
6$ Q,Y}j template < typename T1, typename T2 >
L *[K>iW struct result_2
wRNroQ {
CDy^UQb typedef T1 & result;
$WQq?1.9 } ;
Eu<1Bse; template < typename T >
Mq%,lJA\ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
-]G(ms;}/Y {
(LAXM
x return (T & )r;
XkKC! }
QvPD8B template < typename T1, typename T2 >
wt}9B[ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
eEc4bVQa {
1[nG} return (T1 & )r1;
\Xrw"\")j }
w*j$uW6{ } ;
0IM8 :q##fG'm/ template <>
Pj#'}ru! class holder < 2 >
{y
kYW%3s {
or ;f&![w public :
JHn*->m template < typename T >
t6N*6ld2b struct result_1
:bU(S<%M {
Ac k}QzXO typedef T & result;
RWq{Ff}Hk } ;
jZfx Jm template < typename T1, typename T2 >
pe0x""K struct result_2
Ft{[ae?4 {
jD,Baz< typedef T2 & result;
9$K;Raz% } ;
-7>)i template < typename T >
"L"150Ih typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
{43yb_B( {
`rY2up#% return (T & )r;
j|.} I }
T>>YNaUL template < typename T1, typename T2 >
;a"q'5+Ne typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
omZO+=8Q {
0O!cN_l| return (T2 & )r2;
V%
TH7@y }
%n0;[sD0A } ;
?^HfNp9 #>;FUZuJr ]J1S#Q5' 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> >。
lEL78l. 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Tq<2`*Qs 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
i hL/n 9W*+SlH@! return l(i, j) = r(i, j);
&FdWFt=X 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
{kI#A?M CCijf]+ return ( int & )i;
6w3R'\9 return ( int & )j;
w6|9|f/ 最后执行i = j;
RH)EB<PV 可见,参数被正确的选择了。
s3s4OAY D8K-K]W@ GDaN <M?: EER`?Sa( 八. 中期总结
S|AM9*k9 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:
_S0+;9fhY 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
AtS;IRN@ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
:)f7A7 :; 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
`\>.h +y+"Fyl iSRpfU 1xyU W3W'oo $L4/I !Yf 九. 简化
B=L&bx 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
~0"p*?^ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
N8cAqr 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
`WEZ"5n 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
4fV3Ear=j +-*/&|^等
~Z/
^c,[: 2. 返回引用。
}Y(]6$uS =,各种复合赋值等
AZ |yX 3. 返回固定类型。
rf+:=|/_3 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Y>."3*^ 4. 原样返回。
:S@1 operator,
ewNz%_2 5. 返回解引用的类型。
Myat{OF operator*(单目)
!4"sX+z9 6. 返回地址。
fpyz' operator&(单目)
=`n]/L"Q 7. 下表访问返回类型。
cNpe_LvW operator[]
}0hL~i 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
N<|$h5isq operator<<和operator>>
Q~D`cc|] W" "*ASi OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
~`;rNnOT3 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
O^>jdl!TZ 1xJ
TWWj- template < typename Left >
3q[WHwmm struct value_return
W|k0R4K]] {
FxG7Pk+= template < typename T >
6Z?j AXGSq struct result_1
31+;]W=
{
.ujT!{>v/ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
yj6@7@l>A } ;
c47")2/yO Wm'QP4` template < typename T1, typename T2 >
/76 1o\Q struct result_2
D-imL;| {
3
vP(SIF typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
F,Xo|jjj } ;
gQSNU_o Z } ;
Vpfp}pL u.pxz8 EY`H}S!xy 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
3Rg}+[b
fyz
nuUl 下面我们来剥离functor中的operator()
ER2GjZa\z 首先operator里面的代码全是下面的形式:
=bh*[,- YO{GU7 return l(t) op r(t)
m^%|ZTrwN7 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
? ]sM8Bd} return op l(t)
7fp(R&)1 return op l(t1, t2)
^_I} x)i*@ return l(t) op
\hO2p6 return l(t1, t2) op
?zJpD8e return l(t)[r(t)]
/5AW?2) return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
4W4kwU6D @Fv=u 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
){s*n=KIO 单目: return f(l(t), r(t));
>e5 *prx+ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
gsar[gZ 双目: return f(l(t));
FFhtj(hVgc return f(l(t1, t2));
1
"TVRb 下面就是f的实现,以operator/为例
{cK^,?x HWns.[ struct meta_divide
31^cz*V {
:vx$vZb template < typename T1, typename T2 >
A|#`k{+1- static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
J`M&{UP {
n;HHogA return t1 / t2;
n6WY&1ZE~ }
3OyS8` } ;
6SJ"Tni8 pi( -A 这个工作可以让宏来做:
?B@;QjhjiJ js^ ,(CS #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
5 /",<1 template < typename T1, typename T2 > \
+@9gkPQQ-@ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
>$67 7 以后可以直接用
4!62/df DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
yn
AB 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
.%EL \2 (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。。。)
rr`;W}3 JuRH>` rsn.4P= 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
(w( {n3EGSP# template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
7T``-:`[ class unary_op : public Rettype
\e=_
2^v!_ {
D'<VYl"/ Left l;
l@j.hTO< public :
EqiFy"H unary_op( const Left & l) : l(l) {}
~8 H_u R9We/FhOY template < typename T >
QB!~Wh typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
m8Vdb"0 {
P`4]-5gE return FuncType::execute(l(t));
.%BT,$1K }
}TRAw#h eO=s-]mk template < typename T1, typename T2 >
h+.{2^x typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
N(6|yZ<J3M {
0X8t>#uF return FuncType::execute(l(t1, t2));
yfQ5:X }
z@|dzvjl
Q } ;
%m,6}yt (;x3} ] <>eOC9;VY 同样还可以申明一个binary_op
MvLs%GE% v!3A9!. template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
v dbO( class binary_op : public Rettype
a?}
.Fs {
zIC;7 5# Left l;
w1x"
c>1C Right r;
FLal}80.o: public :
~fl@ 2 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
+=Jir1SLV $w)~O<_U template < typename T >
S0h'50WteJ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
K`&oC8p {
N/YWb y=H return FuncType::execute(l(t), r(t));
U/ V }
<tpmUA[] Q'l^9Bz template < typename T1, typename T2 >
zepop19 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@}_WE,r {
*,C(\!b
!? return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
( m\$hX }
C`=p+2I] } ;
`0H g y= c$S{^IQ +h^jC9,m~{ 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
3P~o"a> 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
@Q&3L~K" DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
I
+5)Jau^S 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
dF0,Y? 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
*D4hq= 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。。。
84HUBud76Y 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
]Y6cwZOe 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)
bawJ$_O_ 下面是修改过的unary_op
`
8W* lPH%Do>K template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
`.x$7!zLC class unary_op
#Lsnr.80 {
LZPuDf~/ Left l;
f-6vLX\Vu J]W5[)L public :
&uP~rEJl+ M7f;Pa unary_op( const Left & l) : l(l) {}
4p%A8%/q bn
6WjJ~Z+ template < typename T >
ERwHLA struct result_1
~DO4, {
tMj;s^P1 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Ze<K=Q%(i } ;
rG?>ltxB kK8itO template < typename T1, typename T2 >
s?8<50s struct result_2
9[!,c`pw {
}(a+aHH typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
qQ\Y/}F } ;
tH=P6vY !$2Z-! template < typename T1, typename T2 >
$'W}aER typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
f)]%.> {
8eA+d5k\. return OpClass::execute(lt(t1, t2));
umz;F }
%0#1t 5g ]# t6Jwk template < typename T >
8x`.26p typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
xI,2LGO {
ys_`e return OpClass::execute(lt(t));
I%|>2}-_U }
Li*eGlId [ dtbkQt,c } ;
=to=8H- <Q|d&vDVfV +q6ydb, 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
L
lqM c 好啦,现在才真正完美了。
(F7(^.MG 现在在picker里面就可以这么添加了:
Vcd.mE(t% .4.b*5 template < typename Right >
1[_mEtM:]B picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
p=/m {
XdH\OJ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
q&C""!h^ }
oYWR')8g 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
3_JCU05H} ^Rm l
& Dxg S9HwIH\m }68i[v9Njk 十. bind
MX>[^}n 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
5s(1[( 先来分析一下一段例子
Em[DHfu1Q JNcYJ[wqv VDTcR int foo( int x, int y) { return x - y;}
9@Cv5L?p\ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Ym;*Y !~[ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
gGfoO[B 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
8Sz})UZ 我们来写个简单的。
w+1Gs
; 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
zB yqD$ 对于函数对象类的版本:
-i-? .: (a9d/3M template < typename Func >
IK*07h/! struct functor_trait
){jla,[ {
8Lw B
B typedef typename Func::result_type result_type;
%`Z!4L } ;
h gJ[LU| > 对于无参数函数的版本:
|>@W
]CX[ 0'nikLaKy template < typename Ret >
zbJT&@z struct functor_trait < Ret ( * )() >
.s$z/Jv {
9@+5LZR typedef Ret result_type;
8,dBl!G= } ;
yDNOt C| 对于单参数函数的版本:
1}~(Yj@f% U`hY{E; template < typename Ret, typename V1 >
F5S@I; struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
}@.|?2b + {
U*.0XNKp{ typedef Ret result_type;
$1ndKB8)`J } ;
+SJd@y@fR 对于双参数函数的版本:
a22XDes= uslQ*7S[^ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
+}jJ&Z9) struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
86nN"!{l: {
n]he-NHP typedef Ret result_type;
L5MzLE&~ } ;
sVex
(X 等等。。。
EqI(|bFwy 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
(5\NB0 RejQ5'Neh template < typename Func >
I!^O)4QRx struct func_return
fFQ|T:vm {
V')0 Mr template < typename T >
4j)tfhwd8 struct result_1
_UuC,Pl3 {
J=/5}u_gw typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
*2jK#9"MP } ;
,0LU~AGe
%D * OO{ template < typename T1, typename T2 >
?IpLf\n- struct result_2
_YRE (YZ/ {
y!xE<S&Y typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
{z|;Xi::" } ;
jlxpt)0i } ;
2#k5+?-c61 .9.2Be .YuJJJv 最后一个单参数binder就很容易写出来了
u{L!n$D7 ElUEteZ template < typename Func, typename aPicker >
|fo0 class binder_1
!W?gR.0$= {
f5 `g Func fn;
"jw<V,, aPicker pk;
T1H"\+ public :
fDSv?crv c*~]zR>s! template < typename T >
}\C-}
Q struct result_1
&\_iOw8 {
-44l^}_u typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
c [5KG} } ;
f7}*X|_Y Dl}$pN template < typename T1, typename T2 >
a0Zv p>Ft struct result_2
RD.V'`n" {
tor!Dl@Mo typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
,~._}E&9I } ;
%; D.vKoh G+F:99A binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
71l%MH rXHv`ky template < typename T >
VH:]@x//{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#^]n0! {
Si~vDQ7" return fn(pk(t));
~ar=PmYV7 }
CJhL)0Cs template < typename T1, typename T2 >
t]e;;q=L. typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0#MqD[U( {
//aF5:Y# return fn(pk(t1, t2));
{%C7EAq* }
K^R,Iu/M } ;
I"`M@ % 9VbOQ {8 e#k<d-sf6 一目了然不是么?
@/1w4'M 最后实现bind
XO'l Nb. .rf"
(lM L{c q, jk template < typename Func, typename aPicker >
T'~!9Q picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
)l#E}Uz {
[n/hkXa$\ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Q1z;/A$Al }
y.q(vzg\_ x+]\1p 2个以上参数的bind可以同理实现。
I&YSQK:b 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。
F,'exuZ ?y!E-& 十一. phoenix
/S lYm-uQ+ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
7>~5jYP of@#:Qs for_each(v.begin(), v.end(),
k]I0o)+O. (
3@]SKfoo1 do_
7t*"%]o [
ZGd!IghL cout << _1 << " , "
OiP!vn}k ]
b?'yAXk .while_( -- _1),
+j4"!:N}B cout << var( " \n " )
Tq~=TSD )
i _%Q`i );
s@7H1)U M^]cM(swK5 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:
x_dy~(* 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
B9J&=6`) operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
~JH:EB: 那么我们就照着这个思路来实现吧:
>_LDMs[-p Tq4-wE+ j.@\3' template < typename Cond, typename Actor >
f@c`8L@g class do_while
~b2wBs)r {
\0gM o& Cond cd;
D~\$~&_]= Actor act;
c[ ]4n public :
'Un" rts template < typename T >
@W9x$ struct result_1
\(vY%DL1: {
>HS W]"k typedef int result_type;
Zp#v Hs } ;
0/oyf]HR `FC( do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
:dqn h =i7`ek template < typename T >
2Roc|)-47 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"^]cQ"A {
eh5gjSqx do
0p\@!Z H {
1N>|yQz act(t);
+o51x'Ld* }
=%BZ9,l while (cd(t));
\R;`zuv return 0 ;
Ez-[
)44/ }
2]ape !( } ;
QhK#Y{xY
({=gw9f ;/rXQe1 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
RSfzRnhmr 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。
;y2/-tL? 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。
oTuOw|[ 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"Bg\le,^ 下面就是产生这个functor的类:
[ra_ 2R x HhN ;{%\9nS template < typename Actor >
9^p;UA class do_while_actor
^:Gie {
n= u&uqA* Actor act;
byfJy^8G public :
6<ZkJ:= do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
2j[&=R/. ~7zGI\=P@ template < typename Cond >
!!? Mw picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
d|yAs5@ } ;
}-6)gWe CtS l K]0JC/R6(@ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
5)MS~ii 最后,是那个do_
gjAIEI xsMBC
~'CE[G5 class do_while_invoker
#: [<iSk {
*9{Z$IA9w public :
7F{3*`/6 template < typename Actor >
6gs01c,BA do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
D'Y-6W3 {
>b{q. return do_while_actor < Actor > (act);
%eO0wa$a }
LMAE)]N } do_;
sU{NHC)5 vsl]92xI 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
9^G/8<^^> 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
T]=r Co 最后来说说怎么处理break和continue
+lMX{es\O 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。
Oz%>/zw[h 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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