一. 什么是Lambda
in1rDN%Vi 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
oLoc jj~T 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,
"&={E{pQ 4;YP\{u QGpj$ _b
N?qETp -: class filler
_x.2&S89 {
.+9*5 public :
.:?v;rYk{ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
E>_Rsw * } ;
4~}NB%, 4V:W 8k 9D x:)H Ii q/ 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:
+^BThrB 6(QfD](2} p(RF
B!+c74 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
9Kd=GL_ 8ae`V!5 li%@HdA! 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
0cmd +` /l7 %x. 4#(/{6J OL\-SQ& 二. 战前分析
A-r;5?S 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。
h ;uzbu 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
YhH3f VM zbFy3-R P E 3'I; for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Pn9". /* --------------------------------------------- */
Vo"G@W)lZ vector < int *> vp( 10 );
"e-Y?_S7R8 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
.JKH=?~\ /* --------------------------------------------- */
fn<dr(Dx sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
yP]>eLTSd /* --------------------------------------------- */
/H<{p$Wd int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
HAH\#WE /* --------------------------------------------- */
*<^C0:i( for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
b]u=Iza /* --------------------------------------------- */
r%;|gIky for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Y7S1^'E
3 dz@+ jEV Vs"b
P.YT/ 看了之后,我们可以思考一些问题:
5mAb9F8@ 1._1, _2是什么?
+k6`
tl~* 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
C
O6}D 2._1 = 1是在做什么?
4S42h_9 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
3rRIrrYO Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
7Q!ksp [7><^?t
V diXWm-ZKL 三. 动工
#f(a,,Uu' 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
"7sv@I_j BQfnoF )Cdw_Yx L!JC)p. template < typename T >
Pjh;;k|V class assignment
BZ\="N#f {
KOg,V_(I T value;
o135Xh$_>' public :
i5 r<CxS assignment( const T & v) : value(v) {}
rT R$\ [C template < typename T2 >
\Hb!<mrp T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
;I5P<7VW } ;
-+){ ;, {EZR}N +\+j/sa 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
NzZ(Nz5 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
p{oz}} pq0Z<b;2 .+>fD0fW7Y fmYx class holder
GpPM ? {
i?B<&'G public :
T
?Om]:j template < typename T >
7s%D(;W_Mo assignment < T > operator = ( const T & t) const
3z0Bg {
\2u7>fU! return assignment < T > (t);
9z4F/tUq }
Pac ^=|h<q } ;
Y1lUO[F j ,%Z&*/*Oh "L5w]6C4 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:
r Hq1%)B $l)RMP} static holder _1;
[DpOI Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
C+\z$/q MY{Kq;FvRP for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
"`K_5"F 而不用手动写一个函数对象。
#reR<qp&] n$ByTmKxv =9,mt
K~ ]+G\1SN~ 四. 问题分析
Jb{g{a/ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
#_\**%,< 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
@mw1__? 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
n%h009-5 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
z~ Zm1tZs 下面我们可以对这几个问题进行分析。
e|C2/U- hcU^!mp 五. 问题1:一致性
CXn?~m&K 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
EE09 Er%\ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
X,@nD@ @j\;9>I/ struct holder
;|T|*0vY[ {
Z^]Oic/0Oa //
bh"
Caz.(t template < typename T >
zk }SEt- T & operator ()( const T & r) const
5[\g87\ {
bLl
?!G. return (T & )r;
/E/6(c }
6&+dpr&c~= } ;
\Uh/(q7 0F uj-q 这样的话assignment也必须相应改动:
dw#pObH|` HziQ%QR template < typename Left, typename Right >
B_#M)d
O class assignment
E>@]"O)=M, {
tM@%EO Left l;
KdiJ'K. Right r;
E5gt_,j> public :
"/O07l1Q< assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
{uwPP2YD, template < typename T2 >
gT[] "ZT7 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
6jMc|he } ;
gRs@T<k2 %>nAPO+e 同时,holder的operator=也需要改动:
F6{
O _0 [s] template < typename T >
/W>?p@j+K assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
aIT0t0. {
q8_E_s-U, return assignment < holder, T > ( * this , t);
p8]X Ne }
W;Dik%^tg z__{6"^ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
O 8 l`1 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
9XUYy2{G o7tlkSZ return l(rhs) = r;
E0i!|H 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
(CDh,ZN;| 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
\Ogs]4 E08!a template < typename Tp >
r
'ioH"= class constant_t
1=_?Wg: {
4J9Y const Tp t;
>]Mhkf/=) public :
Ye^#]%m constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Yh,,(V6 template < typename T >
aEUEy:. const Tp & operator ()( const T & r) const
heES
[ {
=J-&usX return t;
% T$!I (L& }
*ax&}AHK[/ } ;
}uD*\. ZDK+>^A) 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
FKtCUq,: 下面就可以修改holder的operator=了
CW@EQ3y0 ;[C_ho template < typename T >
yqb$,$ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
c]ll89`|| {
) WkN34Q return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
.$&vSOgd( }
n Fwg pT 6[Mu3.T 同时也要修改assignment的operator()
Kr<a6BEv5 ;Uypv|xX template < typename T2 >
fsKZ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
^AwDZX 现在代码看起来就很一致了。
@ uL4'@Ej Rs]Y/9F;{ 六. 问题2:链式操作
1b7 Q-elG 现在让我们来看看如何处理链式操作。
06af{FXsGb 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。
G`v(4`tA 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。
uMFV^&ZF 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。
BC%V<6JBu( 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
2Zq_zvKUt ;k1VY
Ie} template < typename T >
#%CB`l struct result_1
<7%#RJw e {
Zh:@AFz:R typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
W1}d6Sbg } ;
=b3<}] -!j5j:RR 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:
,PWMl[X 0VgsV; template < typename T >
*%]&5 struct ref
w`Cs, {
{bNKyT typedef T & reference;
n7#}i2: } ;
Cj)*JZVG template < typename T >
-C*UB struct ref < T &>
.A6Jj4`- {
?Ql<s8 typedef T & reference;
|dqAT . } ;
K}dvXO@=|c D<4cpH 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
.L3D] v00w
GOpW template < typename T >
J.,7d , typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
U)S!@2(4 {
>
8!9 return l(t) = r(t);
a[BIY&/Q }
QlnI &o 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。
$=!_ !tr 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
OLJ|gunA# H1ox>sC 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
UDgUbi^v|D _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
%c&<{D}r _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
'oM&Ar$ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
/pgn?e'lk 最后的布局是:
yMe; Add
DUs0L\ / \
,h9N,bIQg Divide 5
)O6_9f_ / \
eBlB0P
_1 3
LyT[ 似乎一切都解决了?不。
pTcN8E&Unz 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。
D7,{p2<2T 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。
&Y8S! W@4 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:
d+6-ten qJJ~#W) template < typename Right >
&Ht5!zuW, assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
vy5SBiK Right & rt) const
VL@eR9}9K {
\yo)oIi[p return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
7,D6RP(b }
R` >z>!) 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
}woNI 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。
-* piC( 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。
.^FdO$" 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
oAq<ag\qV 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
=8 Jq'-da 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
/HM0p 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
/-C6I: /: }"Z b template < class Action >
~`CWpc: class picker : public Action
4wx_@8 {
k9oLJ<.k public :
e_t""h4D
picker( const Action & act) : Action(act) {}
af;~<oa // all the operator overloaded
J*r%b+ } ;
Xp_G9I,+ %D<>F&h Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
{w VJv1*l 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
&/]g@^h9 )p+6yH template < typename Right >
\m3ca-Y picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
0r'<aA`=I {
4X:S#z
return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
KIHr% }
^@AIXBe ]c$)0O\O Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
;{K/W.R 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。
A@#D_[~ nG !6[^D template < typename T > struct picker_maker
}SBpc{ch {
^@n?& typedef picker < constant_t < T > > result;
o"e]9{+< } ;
x`gsD3C template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
4^AdSuV {
Qj',&b typedef picker < T > result;
.l ufE } ;
e"ur+7 |qX[Dk 下面总的结构就有了:
)i*- j= 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。
4lpkq 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。
s&~i S[ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
-}Q^A_xK 至此链式操作完美实现。
qK12: je^=g nq $Z{Xt* 七. 问题3
2<8JY4]!] 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。
' lMPI@C6r `\5u/i'Ca! template < typename T1, typename T2 >
?*2Uw{~} ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
zDx*R3% {
};s8xGW:k3 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
7xy[; }
1;N5@0%p E [b6k&A 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:
l5esx#([*R zY&/^^y template < typename T1, typename T2 >
qA5PIEvdq struct result_2
Ij9ezNZT= {
%[H|3 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
[BzwQ 4 } ;
YVS~|4hu?i SdQ"S-H 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?
rq_0"A 这个差事就留给了holder自己。
[,As;a*o LP-_i}Kq /D&7 \3} template < int Order >
/r@~"Rx ' class holder;
h;?H4j template <>
4<Q^/-W class holder < 1 >
`c%{M4bF\ {
x|`o7. public :
)$7-CNWr~ template < typename T >
[$AOu0J struct result_1
bAZx*qE= {
!,zRg5Wp4 typedef T & result;
TW5Pt{X=f } ;
N9=1<{Z template < typename T1, typename T2 >
kcN#g-0 struct result_2
v3/l=e?u {
TG@ W:>N( typedef T1 & result;
2UJjYrm } ;
)7}f. template < typename T >
>* >}d% typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
RDWUy(iX {
]'!$T72 return (T & )r;
1O@
D }
6A,-?W'\ template < typename T1, typename T2 >
sbV
{RSl typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
5T- N\)@ {
P{gy/'PH, return (T1 & )r1;
\:@yfI@ }
4fa2_ } ;
w_lN[u-L _@:O&G2nB template <>
P!K;`4Ika class holder < 2 >
HHcWyu {
oQ"J>`', public :
~|5B template < typename T >
#<EMG|&( struct result_1
>0Gdxj]\ {
/<-@8CC< typedef T & result;
@dx$&;w } ;
C])b 3tM,7 template < typename T1, typename T2 >
\1R<GBC4 struct result_2
QkU6eE<M* {
(D1$ & typedef T2 & result;
1'Y7h;\~\ } ;
QdtGFY4f, template < typename T >
GB\1' typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
h#Q Sx@U6 {
>hsvRX\_` return (T & )r;
y|(C L^( }
eB,eu4+- template < typename T1, typename T2 >
?vr9l7VOi typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
h<I C
d'! {
U,2H) {l/ return (T2 & )r2;
(&^k''f }
;N;['xcx; } ;
T>qI,BEY +o[-ED Bq4^nDK 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> >。
g886RhCe 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
I("lGY 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
g;To}0H j'M=+ return l(i, j) = r(i, j);
*j"u~ NF 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
FQW{c3%qZ *p Q'w return ( int & )i;
Vnvfu!>( return ( int & )j;
vE<z0l 最后执行i = j;
GZCX m+ 可见,参数被正确的选择了。
5nSi29C x}B_;&>&"_ >3&Oe ?@YABl S?K x:] 八. 中期总结
$$f89, h 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:
5eJMu=UpR 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
09L"~:rg 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Q$XNs%7w5, 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
(N
0kTi]b gof'NT\c %&Q9WMo U+2U#v=< -gK*&n~ vn5O8sD 九. 简化
odaCKhdk 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
L2<IG)oXU 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
HBp$
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:
<7R+p;y 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
ayK?\srw +-*/&|^等
q\]"}M8 2. 返回引用。
vn(ji= =,各种复合赋值等
}Md5a%s< 3. 返回固定类型。
%]1.)j 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
vtu!* 7m 4. 原样返回。
Y6w7sr_R operator,
Wv7hY" 5. 返回解引用的类型。
iPeW;=-2Wk operator*(单目)
[8v>jQ) 6. 返回地址。
Um2RLM% operator&(单目)
_6!@>`u~ 7. 下表访问返回类型。
&$L6*+`h# operator[]
N3$%!\~O 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
poU1Q#+4p* operator<<和operator>>
V''?kVJ x*7Q 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。
@/f'i9?oM` 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
`% ulorS f@7HVv& template < typename Left >
J_`a}ox struct value_return
aPRXK1 {
%|AXVv7IN> template < typename T >
VV$4NV&`Q struct result_1
EV.F/Wh {
zz**HwRt typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
[
@ASAhV^+ } ;
&w'1 e gdbv template < typename T1, typename T2 >
;6AanwR6 struct result_2
#ni:Bwtl{ {
G5,g$yNs typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
?ytY8`PC } ;
a>8&B } ;
ec3zoKtV J5"d|i <19A= 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
_MLbJ v9
*WM3 下面我们来剥离functor中的operator()
L"Dos + 首先operator里面的代码全是下面的形式:
%Kzu&*9Hb Vf#g~IOI return l(t) op r(t)
o*sss return l(t1, t2) op r(t1, t2)
[!ilcHE) return op l(t)
+%!'~ return op l(t1, t2)
,,=VF(@G return l(t) op
F!7\Za, return l(t1, t2) op
?A]/
M~3B return l(t)[r(t)]
$w+()iI return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
^d@ME<mb ifI0s)Pn 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
FFq8LM8 单目: return f(l(t), r(t));
^@HWw@GA return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
31&;3?3> 双目: return f(l(t));
-^ R?O return f(l(t1, t2));
)K!!Zq3;| 下面就是f的实现,以operator/为例
w\lc;4U \N[2-;[3 struct meta_divide
>J) 9&? {
Uu[dx}y template < typename T1, typename T2 >
\5P 5N]] static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
x T1MW {
]O&\P n0q return t1 / t2;
3Pgld*i7 }
^y.|KA3[ } ;
!S#K6: LARMZoyi 这个工作可以让宏来做:
k@P?,r I3;03X<2 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
;pt.)5 template < typename T1, typename T2 > \
hV}C.- 6h static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
zK>}x= 以后可以直接用
h@CP DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
aIo%~w 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
uNf97*~_ (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
e7r3o,! 9c{T|+] 5;@2SY7, 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
F60?%gg C;0VR template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
V;d<S@$ class unary_op : public Rettype
U8OVn(qV {
$CDRIn50 Left l;
nhy:5eSK public :
#H;1)G(/ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
m+QZ| cJ#n<Rsz template < typename T >
M'nzoRk typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%$'Z"njO& {
E<'V6T9bi return FuncType::execute(l(t));
5}TTf2&Xo# }
"Pl.G[Buc- U;#G$ template < typename T1, typename T2 >
s\ e b typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%?Q< {
HdRwDW@7= return FuncType::execute(l(t1, t2));
#xh
M&X }
cb }OjM F } ;
j[4l'8Ek xg;vQKS6 ; sAe#b 同样还可以申明一个binary_op
V3<#_:; 8&SWQ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Q})&c.L class binary_op : public Rettype
h{:
]'/@~ {
tuJ{IF Left l;
kTA4!654 Right r;
%wco)2 public :
y#FFxSH> binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
%-<6Z9otc rP IAu[],g template < typename T >
Kf# iF* typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
X*M2 O%g`L {
{Ga=;0 return FuncType::execute(l(t), r(t));
nd"$gi }
]fSpG\yU vr4{|5M template < typename T1, typename T2 >
U~w8yMxX typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
KGGJ\r6 {
R-tZC9
@ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
y1B'_s }
S@Aw1i p } ;
Z|xgZG{ kAs=5_?I "gt1pf~y 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
_6 @GT 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
|3g'~E?$ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
%$N,6}n 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
?3gf)g= 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
DDj:(I?,w 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
AWg'J 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
"A0y&^4B@ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
Bm;:
cmB0e 下面是修改过的unary_op
9W&nAr Bm 4$ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
3|%058bF class unary_op
<j1r6.E) {
"JE->iD Left l;
%~[@5<p pJIJ"o'>.9 public :
o%*C7bU H.[nr: unary_op( const Left & l) : l(l) {}
%<`sDO6Q? >J#/IjCW template < typename T >
P 1 struct result_1
^91Ae!)d {
#'n.az=1 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
BS%pS( } ;
e ^ZY )Myx(w"S template < typename T1, typename T2 >
yd[4l%G(zS struct result_2
|uI~}pSG {
@}pcj2K# typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
iU~xb?,, } ;
i(kx'ua? <o/l K\> template < typename T1, typename T2 >
Vi>P =i typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.>S1do+ {
J>"qeR
/ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
@"H7Q1Hg!* }
7~);,#[ky Eqi;m,) template < typename T >
pG22Nx typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
JvNd'u)Z< {
3p]\l ]= return OpClass::execute(lt(t));
/qFY$vj }
= ?BhtW #CcEI } ;
t{,e{oZx !?lvmq M(I%QD 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
)G-u;1rd 好啦,现在才真正完美了。
Wiw~oXo 现在在picker里面就可以这么添加了:
>!%+9@a} 6n~)R template < typename Right >
Q(O0z3 b picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Tp.:2[ {
_#
cM vlk return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
KD]`pqN9 }
nm_4E8&X 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
^=8/I w wd3OuDrU QEMT'Cs *j=58d`n ]wfY<Z 十. bind
9_8\xLk 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
85$ WH 先来分析一下一段例子
ZXXJ!9-&+J ]Inu'p\ ))<vCfuz2 int foo( int x, int y) { return x - y;}
qJ2Z5 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
X_!km-{ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
h50]%tp\ 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#MUi1 我们来写个简单的。
<"}t\pT] 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
iP@FXJJ 对于函数对象类的版本:
,v`03?8l( ?9>wG7cps7 template < typename Func >
]68FGH struct functor_trait
.jiJgUa7 {
] ^?w0A typedef typename Func::result_type result_type;
C6Cr+TScH } ;
Ikw.L 对于无参数函数的版本:
lnK k7j[tB# template < typename Ret >
(F9e.QyWb struct functor_trait < Ret ( * )() >
D!ASO] {
# ,97 ] typedef Ret result_type;
|'I>Ojm } ;
hwA&SS 对于单参数函数的版本:
KP
6vb@(6 O#p_rfQ template < typename Ret, typename V1 >
9XKqsvdS struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Ep:hObWG) {
Bs|Xq'1M!; typedef Ret result_type;
%yd(=%)fMB } ;
y4$$*oai& 对于双参数函数的版本:
Xfbr;Jt"< B/o8r4[80 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
C+"c^9[ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
HF"TS* {
8aKS=(Z!j typedef Ret result_type;
o7WAH@g } ;
ijvDFyN> 等等。。。
6RguUDRQ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
>P:U9
b k+*pg4' template < typename Func >
|QMmF" 0 struct func_return
`&'{R<cL {
#9Fk&Lx template < typename T >
m )rVzL struct result_1
wwQ2\2w>Hm {
NHe)$%a=H typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
byMy-v; } ;
)l.uj *j,bI Y&se template < typename T1, typename T2 >
)=`DEbT struct result_2
`'>~(8&zE {
R
eb.x_ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
>Vg [A } ;
fM|s,'Q1x } ;
}q'IY:r U OGjil{. v*FbvrY 最后一个单参数binder就很容易写出来了
vLBuE
+ u*Pi template < typename Func, typename aPicker >
;#S]mso1 class binder_1
t;/uRN*. {
<m\<yZ2aa Func fn;
*wY+yoj aPicker pk;
~WORC\kCW public :
AzSu_ IG{Me template < typename T >
f6Lc"b3s1 struct result_1
#5kclu%L$ {
*uf)t,% typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
>;R`Q9s7 } ;
.MRN)p 5f?GSHA} template < typename T1, typename T2 >
*W`7JL, struct result_2
)UpVGT) {
u[PG/ploc typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
aXG|IN5 *m } ;
i+_=7(e "Da-e\yA binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
VzIZT{ HY1K(T template < typename T >
=S\^j" typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8F[ ;ma>Z8 {
4nP4F+ return fn(pk(t));
;|Hpg_~%> }
6R^32VeK($ template < typename T1, typename T2 >
nw, .I [ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>~]|o {
R4R\B return fn(pk(t1, t2));
:T?WN+3 }
C22h*QM* } ;
&4sz:y4T> CTKw2`5u 'q_ Z
dw% 一目了然不是么?
0Zp5y@V8 最后实现bind
US3)+6 9I2&Vx=DSt .-![ ra template < typename Func, typename aPicker >
],[<^=| picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
SZLugyZ2Y {
m@+QC$6S return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
@: =vK?8L }
8~t8^eBg
27+faR 2个以上参数的bind可以同理实现。
@ext6cFe3< 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
4c{j9mh Eu~1t& 4 十一. phoenix
o<txm ?+N Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
,H,[)8
f+!J1 for_each(v.begin(), v.end(),
Y?7GFkIP$ (
OFmHj]I7= do_
LAnC8O [
!OQ5AF$
cout << _1 << " , "
@t1pB]O: ]
q5hE S .while_( -- _1),
mSYm18
cout << var( " \n " )
>5Lp; )
`q*p-Ju' );
B8"c+<b @#hvQ6u 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:
=M4:nt 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
iR./9}Ze operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
=T6 ~89 那么我们就照着这个思路来实现吧:
^b`-zFL7 O9_1a=M (n:A`] template < typename Cond, typename Actor >
XNfl class do_while
lF.kAEC {
9ZU^([@D Cond cd;
f=Pn,.>tIz Actor act;
_deEs5i public :
/SS~IhUX template < typename T >
J?X{NARt struct result_1
fe`_0lxj {
_[rQt8zn typedef int result_type;
M|h B[ } ;
j$XaO%y) v=hn# U do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
xyM|q9Gf@ _h \L6. template < typename T >
&Wb"/Hn2 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"u^vBd[} {
.U@u | do
~$C<^?"b {
Gos#=H act(t);
m%[/w wL }
AkW>*x while (cd(t));
BY[7`@ return 0 ;
t2OBVzK }
ok:L]8UN3 } ;
B0)|sH EirZ}fDJzB #}@8(>T 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
8q{|nH 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。
tu$rVwgM 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。
DUl+Jqn4B 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。
[wm0a4fg 下面就是产生这个functor的类:
1:^Xd~X r,Xyb` XMkRYI1~ template < typename Actor >
){#INmsF class do_while_actor
pg7~%E4 {
JrLh=0i9 Actor act;
|te=DCO public :
[a!AKkj do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
6("bdx;! # |(>UM\ template < typename Cond >
Z : xb8]y picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
G'}N ?8s1 } ;
dL'oKh, I;E?;i d_pIB@J 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
.*9u_2< 最后,是那个do_
/ILd|j(e eIF6f&
F >lQa"F= class do_while_invoker
[?9 `x-Q {
}i^|.VZZ public :
VY8cy2 template < typename Actor >
^t7u4w! do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
]>Z9K@ {
||wi4TP return do_while_actor < Actor > (act);
zng.(]U/?H }
,vf#e=Z } do_;
'm6bfS^T =M*pym]QSY 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
nr
-< mQ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
!DSm[Z1 最后来说说怎么处理break和continue
82EvlmD 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。
D QxuV1 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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