一. 什么是Lambda
D{J+}*y 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
-j<g}IG 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,
!K~L&.\T j_I @|1/yQgi *
I{)8 class filler
:/1/i&a {
mK);NvJ! public :
JBCJVWUt void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
{;kH&Pp } ;
QSNLo_z YdT-E r8uc. z2% 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:
t622b?w Z#i5=,Bk ! 54(K6a[ ,M)NC%0X for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
bns([F R06zca R'.YE;leBG 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
jxt^d VHUOI64* 'h:[[D%H` 4 <&8`Q 二. 战前分析
6$l6>A 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
2Q/#.lNL 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
qDPpGI-Y2e Ijs"KAW
? u3Jsu=Nx- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
^&|$&7
/* --------------------------------------------- */
|RdiM&C7 vector < int *> vp( 10 );
n5yPUJK2L6 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
!N::1c@C /* --------------------------------------------- */
3XeCaq'N sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
QvF UFawN /* --------------------------------------------- */
[8sL);pJO int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
X` QfOs#\ /* --------------------------------------------- */
B 3Yj for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
o3mxtE] /* --------------------------------------------- */
)%}?p2. for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
BwN>;g_ gkN|3^ ];|;") #= BU|bo") 看了之后,我们可以思考一些问题:
`T;M=S^y*E 1._1, _2是什么?
=}G `i** 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。
'x-PQQ 2._1 = 1是在做什么?
&;)6G1X1 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。
_*.Wo"[%[X 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|>qv m9Z 3q ; =}12S:Qhj 三. 动工
,B,2t u2 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
tvC7LL NP< @Lj28&4:< (S@H'G" r}gp{Pf7e template < typename T >
+bj[. class assignment
`_+j+ {
lIN`1vX( T value;
#Moju public :
fy|Ae assignment( const T & v) : value(v) {}
mST/u>' template < typename T2 >
fYU-pdWPT T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
#\&jM
-.- } ;
KL4Z||n E+ 65 JQ*CF(9 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
fRTQ5V 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
sf|[oD TV>UD
q 8^H <dR ;tR,w
class holder
D [#1~M {
qYMTud[Vf public :
(>
v1)*r template < typename T >
8: KlU(J assignment < T > operator = ( const T & t) const
V0]6F {
0% return assignment < T > (t);
[-@Lbu-| }
FafOd9>AO } ;
. <|7BHL +^c;4-X
0 >Fzu]G4] 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:
!J}Bv mn=G6h
T}W static holder _1;
(+Yerc.NQt Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Jmln*,Ol7 r+BPz%wM=O for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
& >AXB6 而不用手动写一个函数对象。
;b[% L& ~CQYF,[Th &b 2Vt (~r"N?` 四. 问题分析
o3hsPzOQx 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。
o0>z6Ya< 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。
uC>X;<^ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
5]WpH0kzO 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
* Yr)>;^ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
_RFTm.9& i0($@6Lh 五. 问题1:一致性
Z[baQO 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
)w8h2=l 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
,H3~mq] #:v e3gWl struct holder
-*sDa6L {
Ojx1IL //
oEE*H2l\ template < typename T >
!\a'GO[ T & operator ()( const T & r) const
9HlRf6S {
p;dH[NW return (T & )r;
a
X >bC- }
BzqM$F(
L, } ;
sskwJu1 (Ck|RojC 这样的话assignment也必须相应改动:
6xs_@Vk|d /-wAy-W template < typename Left, typename Right >
kzhncku class assignment
g4WN+y` {
ZB'/DO=i Left l;
.`84Y Right r;
\:
H&.VQ" public :
"CdL?( assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
_5vAnt* template < typename T2 >
[s-Km/ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Uhc2`r#q } ;
yWa-iHWC y!SElKj 同时,holder的operator=也需要改动:
ZM/*cA!" n|vIo) template < typename T >
-X ~VXeg assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
I3QK~ V*j) {
">}l8MA return assignment < holder, T > ( * this , t);
LYPjdp2>"o }
c|[:vin qALlMj--m 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。
/s3AZ j9 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
u@\]r 1 H gMLh* return l(rhs) = r;
+53 Tf 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。
0^4uZeW? 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
ZPWY0&9 ~^QL"p:5| template < typename Tp >
3jIi$X06 class constant_t
=dD<[Iz6 {
?b0 VB const Tp t;
MR/jM@8 public :
\}Jy=[ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
TC1#2nE&T template < typename T >
k:nR'TI const Tp & operator ()( const T & r) const
;7"}I {
^w.x~#zI return t;
JPQ[JD^] }
W is_N3M } ;
wSHE~Xx )A9K9pZj 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
D.H$4[u;j 下面就可以修改holder的operator=了
wt4uzg8 @~0kSA7 template < typename T >
9"g=it2Rh6 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
`#&pB0.y {
.7TQae% return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
> $0eRVL }
h_ef@ZwSw TJ3CXyRq 同时也要修改assignment的operator()
0x!XE|7I Yhl {' template < typename T2 >
3Xgf=yG:M T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
?y82S*sb# 现在代码看起来就很一致了。
AAjsb<P 6'UtB !gr 六. 问题2:链式操作
l/,O9ur- 现在让我们来看看如何处理链式操作。
U`_(Lq%5W 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。
N!>Gg|@~ 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。
F23/|q{{ 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。
ooY2"\o 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Tx%6whd/' [H-,zY template < typename T >
1\:puC\) struct result_1
R{.5Z/Vp6E {
R9Wh/@J] typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
e0%?;w-TL } ;
_Z'j%/-4@D OI"vC1.5 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:
/gZrnd? Qhb].V{utV template < typename T >
0UeDM* struct ref
$e#p -z {
l\7N R typedef T & reference;
'+1<7jl&I } ;
s0"S;{_# template < typename T >
',k0_n?t struct ref < T &>
K*Y.mM) {
:nYl]Rm typedef T & reference;
}R:e[lKj } ;
^& ZlV [OBj2= 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
1TbY,3W VyH'7_aU template < typename T >
y#8|
@? typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
6>ZUx}vYj {
<d~P;R(@ return l(t) = r(t);
DytH} U" }
kD:O$8[J8 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
S0nBX"$u 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Um9Gjd rmmN2+H 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
>=-w2& _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
vwDnz/- _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
k`Nc<nN8 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
l`8S1~j 最后的布局是:
1a4HThDXP Add
PVvNu5k / \
'" LrGvkZ Divide 5
bFk >IifN / \
j(mbUB* _1 3
|
Zx 似乎一切都解决了?不。
X=)Ue 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。
"M5P-l$p} 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
MkZm
=Sf OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
w!o[pvyR$ ;rWgt!l template < typename Right >
ez_qG=J . assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
F2!C^r,~L Right & rt) const
P3se"pP {
>oi`%V return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
\G}EI|Wo }
#UL:#pY 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
22S4q`j 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。
}I<r=? 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。
9X&Xc 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。
8B;wn<O 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。
H%NIdgo} 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?
=jIB5". 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:
T X.YTU [YG\a5QK template < class Action >
@ SaU2 class picker : public Action
s7=CH {
E>f+ E8? public :
B9pro%R1Bo picker( const Action & act) : Action(act) {}
O\;Z4qn2= // all the operator overloaded
d;O16xcM/ } ;
GlYNC&,VL q15t7-Z6 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。
aOHf#!/"sb 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:
d:*,HzG ^lhV\YxJ template < typename Right >
i:W.,w%8 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
[2I1W1pd {
Xh"JyDTj3 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
NfizX!w& }
)*@n G$i99 3wK{? Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
}}y$T(:l 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。
X@KF}x's "Mzb template < typename T > struct picker_maker
c}GmS@ {
k4jZu?\C] typedef picker < constant_t < T > > result;
WrH7tz } ;
AE!DftI template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
-(9>{!",J {
%D_2; typedef picker < T > result;
m UY+v>F } ;
`s93P^% S0().2# 下面总的结构就有了:
$qG;^1$ 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。
cM%I5F+n 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。
8&?Kg>M picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
|Qo`K%8 至此链式操作完美实现。
$5kb3x<W DXu915 FrBoE# 七. 问题3
|PR8P!' 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
l"^'uGB'
Oz(0$c template < typename T1, typename T2 >
NrH2U Jm ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
FJo?~ {
8qGK"%{ ~ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
-t~l!!N( }
ApHs`0=( [4L[.N@ 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:
#DK@&Gv ]OIB;h;3 template < typename T1, typename T2 >
Zp@j*P struct result_2
:YaEMQJ^ {
~<
%%n'xmm typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
l,j7I3&~% } ;
KvENH=oh J'c]':U 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?
_'DT)%K 这个差事就留给了holder自己。
iJ n< x"xl3dRu ?'ID7mL template < int Order >
-xs@rV` class holder;
q5C(/@)^ template <>
0Oy.&C T class holder < 1 >
|Iei!jm {
"ee:Z_Sz public :
ybLl[K(D= template < typename T >
hG~4i:p
< struct result_1
d-/{@
{
3cfJ(%'X typedef T & result;
"(bnr0 } ;
YaiogA template < typename T1, typename T2 >
u^.7zL+ struct result_2
MLwh&I9) {
i) v
] typedef T1 & result;
<q@/Yy32 } ;
@@~OA>^ template < typename T >
fA"N5qQI( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
O@.C.5Ep {
x(oL\I_Z return (T & )r;
.Z%y16)T }
Y'-@O"pK template < typename T1, typename T2 >
OsI>gX> typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
l;{n"F {
%N5gQXg return (T1 & )r1;
:/YHU3 ~Y }
*_feD+rq } ;
o/0cd "#zSk=52z template <>
y!_*CYZ~m class holder < 2 >
S,ZlS<Z# {
MLD1%* &0 public :
@bs
YJ4-V template < typename T >
@yc/1u$r struct result_1
qe. Qjq {
2to~=/. typedef T & result;
|2RoDW } ;
[+,%T;d; template < typename T1, typename T2 >
:
:;YS9e struct result_2
aumWU{j= {
}%e"A4v typedef T2 & result;
%f[0&)1!.v } ;
B=dF\.&Z template < typename T >
]b5E_/P typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
eCejO59F9 {
Cj{+DXT return (T & )r;
p;8I@~dh }
d^uE4F} template < typename T1, typename T2 >
,Dh+-} typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
KX8$j$yW {
\Af25Mcf: return (T2 & )r2;
Qm9r>m6p@N }
>ZRCM } ;
{ #?$p i[ >O0z+tj J)R2O{ z 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> >。
_(A9k{ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
2;8I0BH*' 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
[l~Gwaul> ;MSdTHN" return l(i, j) = r(i, j);
72Zp%a= 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
~>2DA$Ec ?
2#tIND return ( int & )i;
X8(H#Ef[ return ( int & )j;
NT(gXEZ 最后执行i = j;
:Q\Es:y 可见,参数被正确的选择了。
YoC{ t&rY Cn\5Vyrl h>0R!Rl8 r0MUv}p#|L =yT3#A~<G 八. 中期总结
C1V:_- 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
(i3V[H 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
]IF
QD 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
R\i8O^[ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
s,z$Vt"h*K o<1a]M| He&7(mQ0^ 4c})LAwd& *:r6E ?WVp,vP 九. 简化
LUPh!)8 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。
v3zd>fDnRp 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Z~X \Z. 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:
vw.rkAGY 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
oc|%|pmRd< +-*/&|^等
.$ o0$`} 2. 返回引用。
p?@R0] =,各种复合赋值等
&-5`Oln 3. 返回固定类型。
*s=jKV# 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
G
51l_ 4. 原样返回。
XIep3l* operator,
eT!*_.' e 5. 返回解引用的类型。
DHI%R< operator*(单目)
)Z/L 6. 返回地址。
hq[:U?!Tt operator&(单目)
kU75 7. 下表访问返回类型。
rnOg;|u8 operator[]
vk:k ~
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
YGdzA]3> operator<<和operator>>
^-wdIu~p? Xa,d"R~ 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。
r%:Q(|v? 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
X=1Po | h)NZG6R template < typename Left >
/
5\gP//9K struct value_return
7O.?I#
76 {
L- '{ template < typename T >
pqT+lai)# struct result_1
]3 KMFV} {
hRU5CH/! typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
v47S9Vm+ } ;
V(6*wQ`& sxK|0i}6 template < typename T1, typename T2 >
tyI!y~-z struct result_2
$`a>y jma {
>b1#dEY typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
tz^2?wO } ;
',_E;( } ;
Tr6J+hS }CM</ }EMds3< 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
-J6G=+s/ K|Cb6'' 下面我们来剥离functor中的operator()
`SfBT1#5G 首先operator里面的代码全是下面的形式:
;h"St0
B=<Z@u return l(t) op r(t)
hf`5NcnP return l(t1, t2) op r(t1, t2)
VG=mA4Dd return op l(t)
5LX'fL7zU return op l(t1, t2)
#^>Md59N return l(t) op
15l{gbCW return l(t1, t2) op
I$y6N"| return l(t)[r(t)]
w7d<Ky_C return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
o9XT_!Cwg !
^ DQX=1 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:
rYKGBo8" 单目: return f(l(t), r(t));
W'xJh0o return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
\/8oua_) 双目: return f(l(t));
m~f J_ return f(l(t1, t2));
.7K<9K +P 下面就是f的实现,以operator/为例
L,/(^0; [6u8EP0xM struct meta_divide
'JpCS {
E9bc pup template < typename T1, typename T2 >
v<AFcY static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
AE@N:a {
ll^#I/ return t1 / t2;
6rll0c~ }
/>dH\KvN } ;
u}0U! HZl//Uq 这个工作可以让宏来做:
-Pt']07E = }!4%.$ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
IQ]tcSQl template < typename T1, typename T2 > \
sy(8-zbI static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
!uc"|S? 以后可以直接用
+oRBSAg - DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
v;ZIqn" 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
sQ
aP:@ (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。。。)
X4$86 1
k\~% uLq%Nu 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
S2\|bs7;J, &_o.:SL| template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Pw|J([ class unary_op : public Rettype
KB5<)[bs {
KmX?W/%R Left l;
-L6V)aK& public :
)OE!vA unary_op( const Left & l) : l(l) {}
r^Mu`*x* Ls2g#+ template < typename T >
"/g\?Nce typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
DlF6tcoI {
8`Iz%rw&(J return FuncType::execute(l(t));
&<Iz?AVr }
$gPR3*0 ',l}$]y5 template < typename T1, typename T2 >
iebnQf typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
LSlYYyt {
7H$wpn
Zln return FuncType::execute(l(t1, t2));
9k*1_ }
Mrly(*!U"@ } ;
sIz*r Gz :YUQKy GS qt:<Qs 同样还可以申明一个binary_op
G|+naZ B4RP~^ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
/DxeG'O class binary_op : public Rettype
;a9`z+ K {
;NPbEPL[5 Left l;
]1dnp]r Right r;
vD91t/_+ public :
nJr:U2d binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
/s[D[:P_ 1MYA/l$ template < typename T >
TO]7 %aB typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9~|hGo {
PCX X[N return FuncType::execute(l(t), r(t));
h7
c }
.[:2M9Rx bKac?y~S_ template < typename T1, typename T2 >
U6Xi-@XP typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#7BX,jvn> {
\ ~uY); return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
\agT#tTJ }
h/xV;oj } ;
Kn`-5{1B| cqZuG}VR <E1ngG 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
z$b'y;k 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
)Q)H!yin DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
bSm*/Q 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
yN:U"]glC 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
7 P/1'f3 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
i"OY=iw-N 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
S*Hv2sl 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
KlSg0s 下面是修改过的unary_op
)2g-{cYv R$M>[Kjn template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
th]pqhl> class unary_op
4H@K?b` {
g'<ekY+V: Left l;
jlb=]hp8% 0oNy public :
bVW2Tjc: oBI@.&tG} unary_op( const Left & l) : l(l) {}
GSa U:A ~(Xzm template < typename T >
V:>ZSW4,^ struct result_1
?D9>N'yH8 {
i$"M'BG typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
WP ~]pduT } ;
WX}pBmU vf/|b6'y template < typename T1, typename T2 >
Ek,$XH struct result_2
mY0FewwTy {
*]+5T-R% $ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
rpMjDjW } ;
/~}<[6ZGCY }e8u p*#me template < typename T1, typename T2 >
Mx_O'D typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
54>gr1B {
z z2'h> return OpClass::execute(lt(t1, t2));
WOR H4h9 }
bPHtP\) Rpou.RrXR7 template < typename T >
8%#pv} typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]>H'CM4JR {
[*W l= return OpClass::execute(lt(t));
)Nkf'& }
/4%ycr6 @zq]vX-A_ } ;
2Nvb Q 3c5 W*.6'u)9 rlP?Uh 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
ty-erdsP 好啦,现在才真正完美了。
Fz1K*xx' 现在在picker里面就可以这么添加了:
0.!!rq, \
ix&U template < typename Right >
;^9y#muk picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
'FN+BvD {
u~\l~v^mj return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
a~Nh6 x }
~xakz BE 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。
1b`WzoJgH L2`a| T=
7>!Rg~M l2
mO{'|C dH_g:ocA 十. bind
2Wp)CI<\D 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。
g#s hd~e 先来分析一下一段例子
z=pGu_`2 JH`oa1b <
+X,oxg int foo( int x, int y) { return x - y;}
wgFAPZr bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
29kR7[k bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
w3Z;&sFd 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。
%mr6p}E| 我们来写个简单的。
U2HAIV8 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
_8ubo\M~ 对于函数对象类的版本:
i27KuPjC P^J #;{R template < typename Func >
D+('1E? struct functor_trait
_t.Ub: {
M~LYq typedef typename Func::result_type result_type;
JLu>w:\ } ;
=L9;8THY 对于无参数函数的版本:
Wj"GS!5 wLOS,= template < typename Ret >
09sdt;V Q struct functor_trait < Ret ( * )() >
W'}^m*F {
E-"b":@: typedef Ret result_type;
~?<VT
k } ;
^gdv:[m 对于单参数函数的版本:
D9;s% bXRSKp[$ template < typename Ret, typename V1 >
(bD'SWE struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
vR?E'K3 {
SnFAv7_ typedef Ret result_type;
Kl]LnN%A{ } ;
/\u1q< 对于双参数函数的版本:
8G?OZ47k# _ Y8jl,J template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
J*m~fZ^ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
8c5%~}kG {
U~s-'-C/ typedef Ret result_type;
+?bjP6w_g } ;
z,IUCNgM 等等。。。
H:!pFj 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
4$MV]ldUI Q/ ^a( template < typename Func >
Wk-jaz struct func_return
NW`L6wgl {
SeIL template < typename T >
^_!2-QY.~ struct result_1
H-5h-p k {
F |^tRL- typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
#S') i1; } ;
66Bx,]"6 h7cE"m template < typename T1, typename T2 >
2R>!Wj'G+o struct result_2
DhzmC {
KxUO=v<u typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
{D7v[P+ } ;
,pR.HCR#Y } ;
QrRnXlEM8 |eEXCn3{ f/3rcYR;y 最后一个单参数binder就很容易写出来了
+puF0]TR,i `&5_~4T7 template < typename Func, typename aPicker >
<-O^ol,fX class binder_1
eg(1kDMpn {
<jIuVX Func fn;
{^_K
aPicker pk;
A? T25<} public :
v/~Lf i w*krPaT3 template < typename T >
N`rz>6,k1 struct result_1
6<{XwmM {
7 jiy9[ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
*(CV OY~ } ;
$[{YE[a 7Kn}KO!Y8 template < typename T1, typename T2 >
uE-|]QQo struct result_2
~U<=SyZYo {
WIYWql>* typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
dj5@9X } ;
Twq, 6X- `!l Qd}W binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
'A)9h7k} LQXMGgp template < typename T >
`*w!S8} m; typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7 p[NuU*Gg {
(%SKTM return fn(pk(t));
%%qg<iO_ }
Da&Brm template < typename T1, typename T2 >
]Pf!wv typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
iKA}??5e {
Z@6xu;O return fn(pk(t1, t2));
E<r<ObeRv` }
UthM?g^
} ;
KU 98"b5 (65|QA JlhI3`X;/ 一目了然不是么?
uh&Qdy!I 最后实现bind
OSIf>1 x yyEaB qX:YI3:,@ template < typename Func, typename aPicker >
wrAcVR picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
bD<hzOa {
H-jxH,mJmW return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
(Ky$(Ubb#6 }
.'zcD^ `[F[0fY- 2个以上参数的bind可以同理实现。
QR{>]I 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。
,| ~Pa !MEA@^$# 十一. phoenix
cg_j.=M- Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
m
e2$ R>@ CMC9%uq for_each(v.begin(), v.end(),
$mcq/W (
_E8doV do_
g-DFcwO,V [
[1g cout << _1 << " , "
2}U:6w ]
UX@8 .while_( -- _1),
Z=zD~ka cout << var( " \n " )
~$]Puv1V> )
e7M6|6nb );
F`M`c% =PIarUJ 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:
{"mb)zr 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
>N-l2?rE operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
".sRi 那么我们就照着这个思路来实现吧:
B~47mw&b A+ LX37B h]DzX8r} template < typename Cond, typename Actor >
-~ H?R class do_while
{C5-M! D{< {
#D
.hZ=! Cond cd;
Oj#/R?%,X Actor act;
e|eWV{Dsz public :
$Qcr8~+a template < typename T >
q*7:L struct result_1
z,c=."<z {
H -t" Z} typedef int result_type;
s7s@!~
} ;
lX/:e= Y3bZ&G) do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Y{ OnW98 Tzr'3m_ template < typename T >
:&BE-f typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
F5%IsAH {
AYv7-!Yk do
Ypwn@?xeP {
5E0dX3- act(t);
`qhZZ{s)1U }
pReSvF}}C while (cd(t));
M"5S return 0 ;
!NTt'4/F{ }
PE<(eIr } ;
jPEOp#C S^_F0</U, @waY+sqt= 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
S=qx,<J
39 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
2>/}-a 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
QSyPtjg] 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
+u;RFY^ 下面就是产生这个functor的类:
PH>`//D%n? TnJJ& "~3b sZI$t L<j template < typename Actor >
$PFE>=nM class do_while_actor
S3ZIC\2 {
ASUleOI79( Actor act;
EM!9_8 f public :
>r.W \ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
2<tU cBQ+`DXn5c template < typename Cond >
\-CL}Z}S picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
.x][ _I> } ;
l09DH+ i/RA/q Xp0S 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
6-QcHJ>m6U 最后,是那个do_
r=S,/N(1 4rUOk"li
,P^4??' o class do_while_invoker
r>g5_"FL {
U
U@ public :
b)7v-1N template < typename Actor >
(W5JVk_o do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
K[l5=)G0L {
I}u&iV` return do_while_actor < Actor > (act);
qkBCI,X_Y }
oW3|b2D } do_;
DVjwY_nG7 1@xdzKua1 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
zo:NE00 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
o<Qt<* 最后来说说怎么处理break和continue
J*t_r-z 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。
mZ~f?{ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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