一. 什么是Lambda
_
s 3aaOL 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
EB3/o7)L 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,
I bD
u+~) |b\a)1Po: ^]o
H}lwO ~>@~U] class filler
bPTtA;u {
0Z2XVq~T$ public :
oXZWg~&l^ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
o(tJc}Mh+( } ;
vv)q&,<c z?DCQ lf-.c$.> 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
:}N heRi B2NIV7 AJ\gDjj< ~7b#BXzP for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
+(!/(2>~ u0W6u} 4; kI"9T`owR 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
y{M7kYWtHV Jj)J5S / E]Mx<7;\. ^P,Pj z 二. 战前分析
fgqCX:SWz 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
S:{xx`6K 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
+X#6dv$
,hf W2} (c0L@8L for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
4Q!%16
P /* --------------------------------------------- */
w<~[ad} vector < int *> vp( 10 );
!n;3jAl&$ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
&B5&:ib1D /* --------------------------------------------- */
@q!T,({kx sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
B9,39rG/7+ /* --------------------------------------------- */
TFOx=_.%i int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
[.&JQ /* --------------------------------------------- */
Q&0`(okb for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
dA~_[x:Z /* --------------------------------------------- */
;39b.v\^ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
v2tVq_\AMx Zb_A(mnzh h1?xfdvGd .RmFYV0, 看了之后,我们可以思考一些问题:
zf8SpQ2~ 1._1, _2是什么?
xq.kH| bH 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。
.,6o): 2._1 = 1是在做什么?
8Vz!zYl 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。
/*;a6S8q 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。
E!ZLVR.K <#8}![3Q auGK2i 三. 动工
&bq1n_ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
[*u\ S &~;M16XM,e _N:$|O# }Tk:?U{ template < typename T >
8VG}- class assignment
8+Tv@ {
rMVcoO@3 T value;
Xl1% c7r.1 public :
N?t*4Y assignment( const T & v) : value(v) {}
<V)z{uK template < typename T2 >
9BP'[SM%), T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
t]Ln(r } ;
t{B@k[| y=pW+$k MA_YMxP.' 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
?f9M59(l 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
EZ>(} Vo^J2[U =c 9nC;C /tG as class holder
+5I5 {
ZD]{HxGL! public :
[>>_%T\I template < typename T >
q_^yma assignment < T > operator = ( const T & t) const
@C^x&Sjm {
TDZ==<C return assignment < T > (t);
;F-
mt( Y }
~$>JYJj } ;
z9&j FO(QsR=\s 0827z 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
%CYo,
e Y=|20Y\K static holder _1;
|wJdp,q R Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
L_9uwua.B~ M
hW9^? for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
b3_P??yp 而不用手动写一个函数对象。
ah<p_qe9| |5`ecjb.
BUwL? LEjq<t1& 四. 问题分析
|AE{rvP{@ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
byE0Z vDM 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
"oiN8#Hf 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
jP/Vqe%%8 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
AH/^v;- 下面我们可以对这几个问题进行分析。
LCS.C(n, ` ;mQ"lO 五. 问题1:一致性
8EkzSe 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
)TVd4s(e 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
yKrbGK*=_ #J3}H struct holder
dZIbajs' {
e(0cz6 //
M `q|GY
template < typename T >
3rFku"zT$ T & operator ()( const T & r) const
Dz$w6d {
!%}n9vr!}\ return (T & )r;
G"m0[|XH }
cy(w*5Upu } ;
4Zu1G#(zP _kRc"MaB 这样的话assignment也必须相应改动:
N2 3:+u<)E V;R gO} template < typename Left, typename Right >
NTX0vQG class assignment
%U}6(~
{
7neJV Left l;
stfniV Right r;
qHgtd+
I public :
<Qv/#
k assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
( sl{Rgxe* template < typename T2 >
JAjiG^] T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
NBasf
n } ;
f{L;, QGOkB 同时,holder的operator=也需要改动:
~.G$0IJY aqk$4IG template < typename T >
KI#v<4C$P assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Oprfp^L {
@$5~`? return assignment < holder, T > ( * this , t);
@}Ry7H0O }
Go:(R {P NL
` 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
-le^ 5M7 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
V D7^wd9 <G<5)$
S return l(rhs) = r;
GK,{$SC+= 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
ZRc^}5}WA 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
44~ReN}` XW8@c2jN\7 template < typename Tp >
5CcX'*P class constant_t
z}-R^"40 {
Z/: yYSq const Tp t;
^|vk^`S public :
SfPQ;s' constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
r6Vw!^]8u8 template < typename T >
GwDOxH' const Tp & operator ()( const T & r) const
]<YS7.pT {
_8K8Ai-~.> return t;
7;'UC',' }
]Z\ W%'q+ } ;
ND?"1/s Z)~?foe' 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
6A5.n?B{ 下面就可以修改holder的operator=了
!WGQ34R { [ywF!#'){ template < typename T >
S?i^ ~ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
NRG~ya > {
[bo"!Qk% return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
91&=UUkK? }
hTZ6@i/pS a9^})By& 同时也要修改assignment的operator()
Yyd}>+|<, 't8!.k template < typename T2 >
'
ZTRl+ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
yVn%Bz'
[ 现在代码看起来就很一致了。
am.d^' <bCB-lG*Kb 六. 问题2:链式操作
CiHx.5TiC 现在让我们来看看如何处理链式操作。
B/lIn'= 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
# Dgkl 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
q0>9T 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
IN1n^f$: 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
B3[X{n$px T$r/XAs template < typename T >
B&59c*K struct result_1
buzpmRoN) {
>zJk G9a typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
LHOt(5VY } ;
!}U3{L- s2N'Ip 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:
+J| LfXgB KdHkX+-R template < typename T >
VY~*QF~P struct ref
6z~ [Ay {
(kK8
Ox fF typedef T & reference;
c"`HKfL } ;
MxGQM> template < typename T >
PPpaH!(D struct ref < T &>
*qL2=2 {
K]>4*)A: typedef T & reference;
d1^5r
31 } ;
1+M
!EW 32J/ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
g .:ZMV ZZ!6O /M template < typename T >
Eqny'44 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
at*DYZBjDB {
E:\#Ur2 return l(t) = r(t);
+ZE"pA^C }
*}(B"FSO 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。
h=YTgJ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
FRPdfo37 X&49C:jN 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
{}"
< _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
#gf0*:p _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
bccf4EyQ
Y +5 调用divide的对象返回一个add对象。
8h}1t4k 最后的布局是:
+W[{UC4b Add
.bh7 / \
UNrO$aX!1' Divide 5
vPy."/[u / \
0H}O6kU _1 3
5?j# 似乎一切都解决了?不。
9dp4&&Z+F 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
a{ByU% 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
5wvh
@Sc\ OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
brCL"g|} h;cw=G template < typename Right >
b|k(:b-G&. assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
YO@~y*, Right & rt) const
5HAAa I {
a*_"
nI&lr return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
PP_ar{|7 }
KmD#Ia 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Y|-&= XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
rXGaav9 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
{FN4BC`3+ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
raP9rEs 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
mI^S% HT 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
^v3J
ld 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
+-hfl/$ ="g9> template < class Action >
#V[Os!ns class picker : public Action
H5gcP11r {
mI;\ UOh' public :
S*ie$}ZX picker( const Action & act) : Action(act) {}
v+d`J55 // all the operator overloaded
V)oKsO } ;
d=HD!
e b|.<rV'BTt Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
CSFE[F63 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
^w
jM u5f E,A9+OKxJ template < typename Right >
4%jQHOZ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
a{}8030S {
|L
< return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
w(odgD }
}%,LV]rGEZ O3p<7`K<4 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
kxY9[#:<fB 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
<Um 5w1 xUB{{8B:L template < typename T > struct picker_maker
k,/2]{#53d {
:-+j,G9t typedef picker < constant_t < T > > result;
OK:YnSk " } ;
*W4~.peoE template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
'"V]>) {
j|r$!gV typedef picker < T > result;
-wnBdL } ;
OL@' 1$/A P[P]oT.N
下面总的结构就有了:
sFRQFX0XoY 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。
l27J 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。
B!1L W4^ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
`{nzw $ 至此链式操作完美实现。
4+N9Ylh T FK#ign 69``j{Z+ 七. 问题3
)dRBI)P 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。
6"o@d8>v
;.d{$SO template < typename T1, typename T2 >
+tv"j;z ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\r\wqz7 {
!4+@b
s return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
D{]9s }
tfd!;` B '&iAPc4= 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:
N6/;p]| Y:5Gp8Vi template < typename T1, typename T2 >
V_H0z struct result_2
b5UIX Kim {
^A t,x typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
9Ui|8e~= } ;
XCE<].w @Yzb6@g" 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?
od]1:8OF 这个差事就留给了holder自己。
!MD uj P<R'S @@+BPLl template < int Order >
]=sGLd^)E class holder;
0d #jiG template <>
<Lfo5:. class holder < 1 >
_n!W4zwi {
[hKt4]R public :
.OvH<%g!. template < typename T >
NvjKB)J struct result_1
)E=~
_`XO {
sj% \lq typedef T & result;
b:6e2|xf? } ;
kntn9G template < typename T1, typename T2 >
sFonc struct result_2
:3 By7BZgj {
sKGR28e typedef T1 & result;
Z oQPvs7_ } ;
OC_i, template < typename T >
,
Y cF~ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
[X'u={ {
s7na!A[ return (T & )r;
1<&nHFJ;[ }
HT=-mwa_] template < typename T1, typename T2 >
#P-T4R typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
[[vb w)u {
$}Ky6sBnvO return (T1 & )r1;
B-EDVMu }
R\n*O@E
v3 } ;
Uk= L?t g,""j` template <>
@N+6qO} class holder < 2 >
M07==R7 {
?<eH!MHF public :
Id40yER template < typename T >
s_Gf7uC struct result_1
SW*Yu{ {
jij-pDQnv typedef T & result;
RI-)Qx&!f } ;
j+QE~L template < typename T1, typename T2 >
f|-%., struct result_2
n~G-X
{
WeRX ~ typedef T2 & result;
J:Ncy}AO } ;
R}Z2rbt template < typename T >
i[a1ij= typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Wd/m]]W8Q {
cuo'V*nWQ return (T & )r;
])uhm)U@ }
c:sk1I,d~^ template < typename T1, typename T2 >
?9m@ S#@ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
/U =eB?> {
o<nkK+=Afm return (T2 & )r2;
~xV|<; }
S|v")6 } ;
rk .tLk 6=i@ttAK [nG@
3n 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
X*Cvh| 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
[ _wenlkm 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
KJ;NcUq eIY![..J/N return l(i, j) = r(i, j);
T9=55tpG9 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
BP`'1Ns OXCf return ( int & )i;
%+e%
RZ3 return ( int & )j;
g6Nw].{ 最后执行i = j;
0)T`&u3! 可见,参数被正确的选择了。
GtSvb6UNn hj|P*yKV NM:\T1 [[;vZ f+iM_MI 八. 中期总结
>@wyiBU 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
vgvJ6$# 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
tWN hFQ' 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
^J{tOxO=l 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
/!L#cUog P]b *hC A,'JmF$d
;&v~tD7 ^jxV ~Dz`O"X3 九. 简化
gV-x1s+ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
?YTngIa 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
xesZ7{ o 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
NHjZ`=Js 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
4W$t28) +-*/&|^等
b ?-VZA: 2. 返回引用。
mcB8xE =,各种复合赋值等
x."/+/ 3. 返回固定类型。
sq~9
l|F 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
cun&'JOH?U 4. 原样返回。
hwR_<'! operator,
UZ` <D/ 5. 返回解引用的类型。
#ovmX operator*(单目)
xOAA1# 6. 返回地址。
4$^\s5 K operator&(单目)
FhkS"y 7. 下表访问返回类型。
sWc_,[b operator[]
+>uiI4g 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
wQV[ZfU^h operator<<和operator>>
9< $n'g B<p -.tv 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。
71GyMtX 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
QSxR@hC -4!9cE template < typename Left >
2[8C?7_K0? struct value_return
~Os1ir. {
c'8pTP%[ template < typename T >
>m-VBo struct result_1
m\hzQ9 {
6|-V{ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
#rkz:ir4 } ;
".Q``d&X qij<XNZU"& template < typename T1, typename T2 >
x]=s/+Y struct result_2
-J<{NF {
p]-\\o} typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
#!i& } ;
Q*J8`J:#^R } ;
;`f14Fb &*4C{N 4N- T=Ig 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
kU
{>hG4 Zr%,F[j? 下面我们来剥离functor中的operator()
~7$4w# of0 首先operator里面的代码全是下面的形式:
$gv3Up"U &I|\AG"X} return l(t) op r(t)
h'tb return l(t1, t2) op r(t1, t2)
dN%*-p( return op l(t)
m/T3Um return op l(t1, t2)
pp2,d`01[L return l(t) op
5S
EyAhB return l(t1, t2) op
Ddr.kXIpo return l(t)[r(t)]
m 3Y@p$i5 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
O_kBAC-|R( !G8=S'~~ 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:
k"z ~> 单目: return f(l(t), r(t));
a
At<36{? return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
U_8 Z& 双目: return f(l(t));
e@ mjh, return f(l(t1, t2));
xRI7_8Jpyn 下面就是f的实现,以operator/为例
!*tV[0i2 ,DZoE~ struct meta_divide
OABMIgX {
A%[BCY_ template < typename T1, typename T2 >
S /kM# static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
%wDE+&M {
`+\6;nM return t1 / t2;
S#{jyU9 ] }
L/Ytk ag } ;
+&*D7A>~p J_|LGrt}) 这个工作可以让宏来做:
]VCVV!G_=n tpY]Mz[J #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
%2;Nj;
J$ template < typename T1, typename T2 > \
X>la!}sV static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
/FthT 以后可以直接用
6${=N}3Kw DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
4m:D8&D_M 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
ms]r1x" (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
V`WSZ Z0'&@P$ mM $|cge" 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
44x+2@&1 Xt.ca,`U template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
'-l.2IUyT class unary_op : public Rettype
++=f7yu {
_u{z$; Left l;
ixY[ HDPq public :
1
O?bT,"b unary_op( const Left & l) : l(l) {}
v:1DNR4 Ym8
V) template < typename T >
[KMNMg typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:u9OD` D {
M/mm2?4 return FuncType::execute(l(t));
yp!7^ }
B" 0a5-pkr Mp7X+o/ template < typename T1, typename T2 >
>lV'}0u) typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+Zg@X.z {
Bc*FH>E return FuncType::execute(l(t1, t2));
*yZ `aKfH }
t+ vz=` } ;
! }>CEE Ab
In\,x ,gdud[&|; 同样还可以申明一个binary_op
W>j@E|m$ 4o<rj4G> template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
@g5qcjD'[ class binary_op : public Rettype
3OB=D{$V {
aJ"m`5]=% Left l;
KK}ox%j Right r;
sR4B/1'E public :
oMNSQMlI binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
[Qqomm.[\w {[)n<.n[g template < typename T >
dSI<s^n typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.]e_je_ {
Z0[d;m* return FuncType::execute(l(t), r(t));
]5r@`%9 }
ntntB{t P?ms^ template < typename T1, typename T2 >
#\8"d typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
VTa% {
2e9.U/9 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
hS1I ;*t }
?2%;VKN4 } ;
tE#;$Ss q5G`q&O5 Ae[fW97 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
=NmW}x|n 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
akFT 0@9 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
1,(WS
F 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。
*XOLuPL>6) 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
v5\5: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。。。
T&4f}g/ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
nb.|^O? 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)
wF9L<<&B 下面是修改过的unary_op
$^_6,uBM[ %Gl1Qi+Po_ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
=4$ErwI_dm class unary_op
fx-8mf3 {
4f&"1: Left l;
& 'CUc/, J&iSS9c public :
?rjB9AC_;t c5_/i7 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
S=gby 2qot(Zs1i template < typename T >
I~;w Q struct result_1
F{4v[WP) {
"BVp37m;? typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
tpblm|sW } ;
!TivQB W*Si"s2 template < typename T1, typename T2 >
>(-A"jf struct result_2
n.rn+nuwv {
z-qbe97 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
tY>Zy1hlI } ;
O}w%$ mq ):_@i template < typename T1, typename T2 >
5rmU9L typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;NH^+h {
?5jLN&A3 G return OpClass::execute(lt(t1, t2));
*NG\3%}%|@ }
r6nnRN/S= e_|Z& template < typename T >
@H<*|3J typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
sPG500=) {
"X^<g{] return OpClass::execute(lt(t));
v3aPHf }
-r_,#LR!l `KN>0R2k } ;
qY$ [2] S@Rd>4 X i1|% 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
W7Y@]QMX 好啦,现在才真正完美了。
S2e3d 现在在picker里面就可以这么添加了:
TZ+ p6M8G ^86M94k template < typename Right >
bU}v@Uk picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
,~=]3qmbR {
w|6/ i/X return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
)AxD|A }
p_g`f9q6D 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。
Scx!h. \5 8}m J)9<7 lOp.cU ol*,&C:{ +C8O" 十. bind
ROmmak(y8 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*ZjoU 先来分析一下一段例子
s~].iQJ{B 3i7EF. 0cE9O9kE int foo( int x, int y) { return x - y;}
>x JzV bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
uE41"?GS bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
u\Ylo.)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。
xa@$cxt 我们来写个简单的。
=T,Q7Dh 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
ZX` \so,&, 对于函数对象类的版本:
K<wFr-z
k9f|R*LM template < typename Func >
mpug#i6q struct functor_trait
CYLab5A {
?W{+[OXs typedef typename Func::result_type result_type;
H oABo: } ;
R\5,H!V9n 对于无参数函数的版本:
fwv^dEe Rey+3*zUb template < typename Ret >
} Xo#/9 struct functor_trait < Ret ( * )() >
7%i'F=LzT {
-n&&d8G^s typedef Ret result_type;
~c35Y9-5 } ;
?!P0UTe~ 对于单参数函数的版本:
le\-h'D 'EiCTl template < typename Ret, typename V1 >
ANFes*8j struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
AQUAQZc {
<rj'xv typedef Ret result_type;
K2zln_W } ;
#\w N2`" W 对于双参数函数的版本:
@W>@6E l.o/H| template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Q38+`EhLA struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
T0tX%_6` {
7.hBc;%2u typedef Ret result_type;
q$:7j5E } ;
+PjTT6 等等。。。
'vd&r@N 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
N!(mM;1X) bW6| &P}X template < typename Func >
j~k,d.17M struct func_return
Nn[*ox#i {
(p[#[CI9 template < typename T >
N l@G\_ struct result_1
m"n74cxS {
%]_: \! typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
H54RA6$> } ;
wHj1+W }QCnN2bV template < typename T1, typename T2 >
x"Ky_P~ struct result_2
tTy !o= {
T]De{nH u typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
R'k`0 } ;
vTK%4=|1}! } ;
<-v
zS; HDHG~<s [=>=5'- 最后一个单参数binder就很容易写出来了
l<+[l$0# PY5 &Fwjc template < typename Func, typename aPicker >
!i;6!w class binder_1
uvbVb"\"Yk {
bFG~08Z ,d Func fn;
z$?F^3> aPicker pk;
Mk}T public :
y|6n:<o XGB\rfvS template < typename T >
a<<4gXx struct result_1
xJCxzJ {
kkq1:\pZ]a typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
`j>5W<5q\ } ;
|SkQe[t Keh=>K)T template < typename T1, typename T2 >
j;3I` : struct result_2
|Mb{0mKb {
"U}kp#) typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
;7P'>j1?U } ;
spV7\Gs.@
Z_q+Ac{p binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
sF
{,n0<8 n5$#M template < typename T >
S~Gse+* typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
PFJ$Ia| {
+HS]kF H return fn(pk(t));
i(j/C }
l{[@Ahb}? template < typename T1, typename T2 >
gK rUv0&F typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
R(wUu#n$ {
oPKLr31zt return fn(pk(t1, t2));
?8-Am[xH }
"
@D } ;
OS z71;j KnG7w^ no*) M7 一目了然不是么?
T?7u
[D[[ 最后实现bind
aFTWzz O52/fGt >jI.$%L$ template < typename Func, typename aPicker >
0fOhCxtL@ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
}X)vktE+| {
cXb*d|-|N return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
1@|+l!rYF }
E#J})cPzw pQiC#4b 2个以上参数的bind可以同理实现。
7X>IS#W] 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。
$XF$ n#ua u}5CzV ` 十一. phoenix
KqFI2@v
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
U ]<l-~| .ck?JXg for_each(v.begin(), v.end(),
gQeQy (
E.K^v/dNdq do_
)]P(!hW. [
1&MCS%UTL cout << _1 << " , "
t /+;#- ]
Cab.a)o .while_( -- _1),
r)^sHpK:` cout << var( " \n " )
Y^+x< )
3]*Kz*i );
G8av5zR 4LTm&+(5 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:
d>p' A_ 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
m]n2wmE3n operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
,:t,$A 那么我们就照着这个思路来实现吧:
^^b'tP1> 0/GBs~P ng%[yY template < typename Cond, typename Actor >
r9ulTv}X class do_while
]rv\sD`[ {
e0`z~z]6& Cond cd;
cB uuq Actor act;
^-"Iwy public :
u9"=t template < typename T >
ZO<,V struct result_1
\;&;K'
{
=|?`5!A typedef int result_type;
;E.]:Ia~ } ;
wMVUTm a}yb~:TC do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
`>sOOA =dGp&9K,fw template < typename T >
So1TH% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Q a (Sb {
roQI;gq^ do
oP,*H6)i {
,`HweIq( act(t);
^2kjO/ }
gy.UTAs
N while (cd(t));
GB$`b'x@S return 0 ;
z x-[@G }
<U3X4)r } ;
=Kkqk
'FXM7D MH.+pqIv^ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
uRb48Qy2 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。
2_wue49-l 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。
F*KQhH7Gf 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。
DzpWU8j 下面就是产生这个functor的类:
0b{jox\!B vqeH<$WHvy tc'iKJ5) template < typename Actor >
T1d@=&0" class do_while_actor
)V1xL_hx/ {
)k(K/m Actor act;
rCw4a?YS public :
C!+D]7\j do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
t<v.rb GJ%^hr`P template < typename Cond >
k?fz @H8D( picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
m \)B=H!bz } ;
in1rDN%Vi FDl/7P`b( ;U'\"N9 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
HUx`RX0> 最后,是那个do_
0S5xmEzop Y(Qb)>K ')q0VaohC class do_while_invoker
M`&t=0D {
4FaO+Eo,8 public :
77M!2S_E template < typename Actor >
RW&o3_Ua do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
qraXAQ {
'UX^] return do_while_actor < Actor > (act);
D|zuj] }
$]|3^(y`` } do_;
Dl/ C?Fll }`w(sec:3 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
A"7YkOfwH 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
5ngs1ZF@ 最后来说说怎么处理break和continue
?6_]^:s 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。
Y!M0JSaM 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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