一. 什么是Lambda
5\eM3w'd 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
=-|,v* 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,
8P3"$2q ?mJ&zf|B8 "Z*u2_ H /#I~iYPe class filler
rRzc"W}K+ {
{pyTiz#JY public :
r5S5;jL%t void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
fjm(C#^- } ;
N.@@ebuE ]:r6 |#?:KvU97E 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
n(tx'&U"R MGE8S$Z yRv4,{B}X> X{G&r$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
;_Z[' % 7S]<?>* -oR P ZtW 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
M=Cl| *$yU|, Ne9S90HsB6 YecV+K'p: 二. 战前分析
GjH$!P=. 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。
@pkQ2OM
2 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
::R5F4 H^r;,Q$9 * faG0le for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
c$#7Kp4 /* --------------------------------------------- */
5l[&-:(Lh vector < int *> vp( 10 );
JsD|igqF- transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Q.Xs%{B /* --------------------------------------------- */
e-Ma8+X\ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
,A9_xdv5 /* --------------------------------------------- */
K|sk]2. int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
f1,VbuS9I /* --------------------------------------------- */
"cD MFu for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
7w51UmO /* --------------------------------------------- */
KIXp+Z for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
:^H2D=z@ wlsq[xP ~6Pv5DKq &5d~ODO 看了之后,我们可以思考一些问题:
q@[UeXu?pZ 1._1, _2是什么?
[D_s`'tg 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。
Fv$oXg/ 2._1 = 1是在做什么?
;fe~PPT 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。
[]b=
xRJM 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。
</]a`h]
tg6iHFa C8t;E` 三. 动工
as3*49^9 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
>0E3Em<(}l .oH)eD H;{IOBo ^?5HagA template < typename T >
c"lblt5 class assignment
sWv!ig_ {
10IX84 T value;
:Lu 9w0>f public :
U(/8dCyyY assignment( const T & v) : value(v) {}
)|wC 1J!L template < typename T2 >
J_ 7#UjGA, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
;a 6Z=LB } ;
QD^q\9U[ yb6gYN V 5D8z 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
p^k*[3$0 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
&}r-C97 r;_*.|AH x%W% GIhX2EvAS class holder
#'dNSez5 {
apjoIO-< public :
"0LSy x template < typename T >
'x6rU"e $J assignment < T > operator = ( const T & t) const
tMH2 {
A|YiSwyy return assignment < T > (t);
EY^?@D_< }
9[R+m3V/` } ;
q$PO.# Rj3ad 3z'E <%.lPO]&E 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:
OwPXQ 3S 57KrDxE} static holder _1;
hP}-yW6] Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
1zgM$p kB.CeG]tk for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Rn)fwGC 而不用手动写一个函数对象。
\5}*;O@ vNju|=Lo /U})mdFm |K" nSXzk 四. 问题分析
>qBJK)LHOv 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
g7{:F\S 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
%aV~RB# 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
D#A6s32a 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
R90#T6^ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
"'C5B>qO >pp#>{} 五. 问题1:一致性
Shv$"x:W 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?|
k136n#KN1 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
uPxJwWXO &8I}q]'k struct holder
Sp2DpGs~ {
b
+Z/nfS //
zp5ZZcj_ template < typename T >
\_YDSmjy T & operator ()( const T & r) const
J=&}$ {
ym+Ezb#o return (T & )r;
;/t~MH }
V(8,94vm } ;
@1xIph<z :5BCW68le 这样的话assignment也必须相应改动:
nSRNd
A 7dv! template < typename Left, typename Right >
bDm7$ ( class assignment
Lz!JLiMEET {
+prUau* Left l;
1wm`a Right r;
xkU8(= public :
slhMvHOk- assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
mHV{9J template < typename T2 >
evpy%/D T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
d3Y;BxEz } ;
tfu`_6 <EQaYZY= 同时,holder的operator=也需要改动:
O#t[YP JU.!< template < typename T >
!XM<`H/ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Zw _aeJ {
CyS%11L return assignment < holder, T > ( * this , t);
Pouo# 5 }
W#E(?M[r ?@7!D8$9 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。
^G2M4+W| 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
!tcz_% 5Zd oem return l(rhs) = r;
o"FR%% 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。
'2hy% 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
: p)R,('g (wu ciKQ template < typename Tp >
=m F"D:s* class constant_t
}2;iIw` {
aSu^ const Tp t;
/!^,+ public :
8aIqc constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
UCK;?] template < typename T >
W$2\GPJt const Tp & operator ()( const T & r) const
1G.?Y3DC< {
l
U8pX$ return t;
+/l@ou' }
Shn=Q } ;
vd(S&&]o1 [7d(PEQL` 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
U\B9Ab 下面就可以修改holder的operator=了
/e[m;+9^& t72u%M6 template < typename T >
ACi,$Uq6R assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
aL*MC gb' {
|JF,n~n return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Y]KHCY }
LU+SuVm *~shvtq 同时也要修改assignment的operator()
r5ldK?=k+* ?jUgDwc(w template < typename T2 >
i{TPf1OY`M T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
yYYP;N?g4k 现在代码看起来就很一致了。
H#D:'B j29 @&`^#pok 六. 问题2:链式操作
w8R7Ksn( 现在让我们来看看如何处理链式操作。
\8!CKnfs 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
T#i;=NP" 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
yP"}(!~m 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
q~
ZUtF 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
sR>>l3H 5,s@K>9l; template < typename T >
%&&)[ struct result_1
#::+# G {
#n{4f1TZ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
"_\"S } ;
pZopdEFDK| _AX,}9 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
=pi,]m R:&y@/JY8[ template < typename T >
l+>Y struct ref
du$M {
VBPtM{g typedef T & reference;
PN?;\k)" } ;
}xt^}:D template < typename T >
ym%` l! struct ref < T &>
1uN;JN
`_ {
%q3`k#?< typedef T & reference;
b way+lh } ;
dWiNe!oY2 poW%F zj 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
r>ed/<_>m; o*/;Zp== template < typename T >
l$\B>u,> typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
*(1<J2j {
}:c~5whN return l(t) = r(t);
&.DRAD) }
h[iO'Vq 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
^gx~{9`RR 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
u8KQV7E ~mt{j7 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
Cy uRj[;B _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
,)*[Xa_n _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
\3^V-/SJf +5 调用divide的对象返回一个add对象。
}=R0AKz!Cv 最后的布局是:
Mz(?_7 Add
n.8870.BW / \
y*X.DS 1(w Divide 5
WHBGhU / \
syg{qtBz^ _1 3
<a$!S 似乎一切都解决了?不。
4[x`\ 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。
qGH[kd 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。
0]*W0#{Zj 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:
N atC}k eL"'-d+] template < typename Right >
%vy,A* assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
q?mpvpLG Right & rt) const
"]G'^ {
!y~nsy:&7x return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
IFew3!{\ }
Ew{*)r)m 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
M0lJyzJ 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。
h_P[B 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。
oqh@(<% 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。
7J5jf231 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。
hQe78y 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?
Q`'cxx 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:
J`0dF<<{[y :TP4f
?FA template < class Action >
hM!g6\ w class picker : public Action
!:5'MI@ {
RAu(FJ public :
Q%q;=a picker( const Action & act) : Action(act) {}
eP:\\;
; // all the operator overloaded
6p&2A } ;
`a[fC9 #W/Ch"Kv 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。
{`*Fu/Upb 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:
BjPU@rS.U !mqIq}h template < typename Right >
XY6Sm{ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
1>\V>g9 {
<>$CYTb return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Z-4/xi7 }
zBq&/? J9tV|0 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
A:y^9+Da 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
ztHx)
! wsQuJrG template < typename T > struct picker_maker
l?_Fy_fBt {
2#yDVN$ typedef picker < constant_t < T > > result;
95j`^M)Q } ;
&+k*+ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
>0iCQKq {
tUOY`]0 typedef picker < T > result;
Crj7n/mp]s } ;
7Q Ns q h$9ut@I 下面总的结构就有了:
kd"nBb= 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。
NLx TiyQy 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。
pZ*%zt]-a picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Ylu\]pr9|C 至此链式操作完美实现。
6XCFL-o- jK[*_V j$lf>.[I 七. 问题3
sz/^Ie-~ 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
| X#!5u 9(!AKKrr; template < typename T1, typename T2 >
`jOk6;Z[ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:r
"GZ {
kmu`sk" return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
fdwP@6eh }
j+
L:Ao tEo-Mj5: 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
:HrFbq ?tqJkL# template < typename T1, typename T2 >
~UeTV?) struct result_2
[.Fq
l+ {
W)T'?b'. typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
FZ]+(Q"]: } ;
Eld[z{n" d@a<Eq 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
I#;dS!W"' 这个差事就留给了holder自己。
R6;#+ 1D Wuk8&P3 S|@/"?DC template < int Order >
W4k$m2 class holder;
t18j2P>` template <>
;&}z
L.!jo class holder < 1 >
/~;!Ew|q {
$-t@=N@vO? public :
a8Xwz@ M template < typename T >
d2gYBqag struct result_1
{m{nCl)y {
r7?nHF typedef T & result;
qbS6#7D } ;
$YY{|8@kjv template < typename T1, typename T2 >
0QfDg DX struct result_2
oyk&]'> {
XSK<hr0m typedef T1 & result;
9c,/490Q } ;
&hL2xx= template < typename T >
6P>}7R} typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
X2%(=B {
%t!S 7UD return (T & )r;
Lr8|S }
]'Ho)Q template < typename T1, typename T2 >
~$[fG}C.K typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
8c9<kGm$E {
]sVWQj return (T1 & )r1;
f#GMJ mCQs }
@>~\So| } ;
(&v|,.c^)1 `]6<j<'
, template <>
Nz`v+sp class holder < 2 >
GU@#\3 {
A4#FAFy public :
`0M6<e]C template < typename T >
Rj>A", struct result_1
y6[ le*T {
U2W Hs3 typedef T & result;
zYY]+)k? } ;
w4TQ4
Y template < typename T1, typename T2 >
>.K%W*t struct result_2
iZeq
l1O {
S`FIb'J typedef T2 & result;
2;
,8 u } ;
)mBYW}} T template < typename T >
h\3-8m typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
DQXcf*R {
3rMJC\h return (T & )r;
.lP',hn }
^5TVm>F@3 template < typename T1, typename T2 >
G'-#99wv. typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
~ *"iLf@, {
T7.SjR6X> return (T2 & )r2;
IHd
W!q }
$rr@3H+
} ;
QdQ1+*/+U (Ll'j0]k> 0\ (:y^X 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> >。
4E=v)C' 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
BYM6cp+S 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
{en'8kS $,, PF/N8c return l(i, j) = r(i, j);
>JS^yVk 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
jED.0,+K! 457{9k return ( int & )i;
I%a-5f$0 return ( int & )j;
BPt? 3tC 最后执行i = j;
Bz-jy. 可见,参数被正确的选择了。
$;q
}jvo L98T!5) .|R4E _r\M}lDh* C7NSmZ 八. 中期总结
!vR Zh('R 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
I(pq3_9$ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
?%Nh4+3N> 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
ztSQrDbbb4 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
^-k"gLg wxh\CBxG o68i0aFW Zc1x"j QE[<Y3M ~d]v{<3 九. 简化
X=]utn 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。
fy"}#
2 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
9_:"`)]3B 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:
\N0vA~N. 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
<nbklo +-*/&|^等
5<ruN11G 2. 返回引用。
>{Hg+/ =,各种复合赋值等
$ -1ajSVJ 3. 返回固定类型。
BM /FOY; 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
sS}:O d 4. 原样返回。
Ju47} t%HB operator,
63u%=-T%a
5. 返回解引用的类型。
|@JTSz*Or operator*(单目)
raPOF6-_rH 6. 返回地址。
'|ntwK*f operator&(单目)
gp`@dn'; 7. 下表访问返回类型。
ftPps- operator[]
S^pb9~ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
*FC8=U2\X operator<<和operator>>
&]n }fq X13+n2^8] 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。
:zKW[sF 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
=figat :Pdh##k template < typename Left >
M+
%O-B struct value_return
3/n?g7B {
}/1^Lqfnz template < typename T >
6L8nw+mEK struct result_1
Cb{D[ {
qK%N{ro[{? typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
u9S*2' } ;
}NC$Ce Y0,{fw< template < typename T1, typename T2 >
(v/L struct result_2
/8qR7Z^HZ {
Hl8-q! typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
mnM]@8^G } ;
sX~E ~$_g } ;
|(%<FY$ D|ze0A@ u/j\pDl. 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
#1J,!seJ G)<B7-72; 下面我们来剥离functor中的operator()
Fw&ImRMk 首先operator里面的代码全是下面的形式:
G^d3$7 !u]@Ru34 return l(t) op r(t)
#(614-r/ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
<<d # return op l(t)
np^&cY] return op l(t1, t2)
-rcEG! return l(t) op
P
I"KY@>H return l(t1, t2) op
xFp$JN return l(t)[r(t)]
O.Pp*sQ^ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
o
i'iZX yy{YduI 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:
$5 G(_ 单目: return f(l(t), r(t));
4Px|:7~wT8 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Nxe1^F33 双目: return f(l(t));
`e'wWV return f(l(t1, t2));
:(US um 下面就是f的实现,以operator/为例
c+3(|k-M *.nSv@F struct meta_divide
ir.RO7f {
u
$-&Im< template < typename T1, typename T2 >
bxh-#x
& static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
$Be hU {
m@kLZimD return t1 / t2;
O
MQ?*^eA }
^9,^BHlC0 } ;
Wx-0Ip'9 26aDPTP $< 这个工作可以让宏来做:
Y({
R\W| >U*p[ FGW #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
,TWlg template < typename T1, typename T2 > \
$>#0RzU static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
P0>2}/;o 以后可以直接用
w3q'n% DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
tm5{h{AM 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
A^).i_ (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。。。)
!aUYidd L<=Dl fWJpy#/^*K 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
?u:`?(\ ^=^\=9"
b template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
TsT5BC63 class unary_op : public Rettype
G8vDy1`q6 {
I\_2=mL Left l;
6HBDs: public :
u3qxG3 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
(y;
6H a6vej template < typename T >
%`k [xz typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}&/>v' G {
55s5(]`d return FuncType::execute(l(t));
[c=P)t7
V }
P6kDtUXF yq|yGf(4& template < typename T1, typename T2 >
roc DO8f typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Y _`JS; {
KE"6I return FuncType::execute(l(t1, t2));
Lqxhy s }
rM.Pc?Z } ;
N9|J\;fzT ;MNUT,U #&)H&H} 同样还可以申明一个binary_op
&c!6e<o[p RK-bsf template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
?3K~4-!?/ class binary_op : public Rettype
!0hyp |F:> {
^G`6Zg;
Left l;
D"aK;_W@h Right r;
'8zd]U public :
)nf%S+KV binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Q/3*65 D$4GNeB+# template < typename T >
%XN;S29d5W typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;b65s9n^b {
vdn)+fZ;
return FuncType::execute(l(t), r(t));
75p9_)>96 }
Dks n \?t8[N\_[( template < typename T1, typename T2 >
>b"@{MZ@t typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
TYD( 6N {
j[i*;0) | return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
8tSY|ME }
_Ycz@Jn } ;
@mZK[*Ak<* kSEA ssQ1u.x9 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
'Up75eT 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
BMO,eQcB DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
`^{G`es 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。
SaGI4O_\s 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
0
N7I:vJ 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。。。
0vLx={i 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
9~j"6wS 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)
Gi-pi=#&cs 下面是修改过的unary_op
"Cxj_V@\ 5P #._Em template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
t)8crX}P class unary_op
z =H?@z {
MHWc~@R Left l;
"k+ :!D z)KoK`\mE" public :
(9( xJ) *-]k([wV unary_op( const Left & l) : l(l) {}
9Oj b~ }P%gwgPK template < typename T >
;Co"bP's struct result_1
rMWvW(@@D {
2&'uO'K typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
_Q^jk0K8ga } ;
\I i#R yD3vq}U! template < typename T1, typename T2 >
9{nU\am!\ struct result_2
o/
\o-kC} {
N%:uOX8{ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
u*iqwm. } ;
!^L}LtqHI S|u5RU8*"| template < typename T1, typename T2 >
k(>J?\iNW typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
NY?iuWa*g {
}T902RL0 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
~qb?#IY]` }
0j;|IU\ "AJ>pU3 template < typename T >
/-<]v3J typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Jnt
r"a-4 {
UBM8l return OpClass::execute(lt(t));
jj `0w@ }
Np9Pae' z&GGa`T" } ;
D//58z& 4byh,t *X|%H-Q:H` 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
*Z"Kvj;>u 好啦,现在才真正完美了。
uTbMp~cYB 现在在picker里面就可以这么添加了:
cEJ_z(\=hr E.VEW;= template < typename Right >
Qw%0<~< picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
@J@bD+Q+0 {
5hCfi return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
[MC}zd'/ }
y;9K 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。
; zy;M5l5. Pt;\]?LVrD H<b4B$/ SR)@'-Wd 5o(=?dXm4 十. bind
NX+
eig</- 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
x~yd/ R 先来分析一下一段例子
ER$~kFE2yP
93` qn\>(& int foo( int x, int y) { return x - y;}
pk=z<OTb bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
{24Pv#ZG#^ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
uoBPi[nK 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。
483vFLnF 我们来写个简单的。
|@)ij c4i 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
/%N~$ &wW 对于函数对象类的版本:
WUi7~Ei} wY}+d0Ch template < typename Func >
.~8IW,[ struct functor_trait
0P53dF {
WqU$cQD" typedef typename Func::result_type result_type;
C{S6Ri } ;
MN)<Tr2f 对于无参数函数的版本:
a. 5`Q2 9p$q@Bc template < typename Ret >
Bp6Evi struct functor_trait < Ret ( * )() >
+~/zCJ;F {
`0 F"zu typedef Ret result_type;
p|bpE F=U } ;
!!K=v7M 对于单参数函数的版本:
+l3
vIN d ly 0874 template < typename Ret, typename V1 >
O "h+i>|l struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
(}qLxZ/U {
O 1X
! typedef Ret result_type;
`") I[h } ;
bKaV]Uy 对于双参数函数的版本:
;~q)^.K3 n<$I, IRE template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
T<=\5mn struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
,^,J[F {
q
B2#EsZ typedef Ret result_type;
=gqZ^v&5U } ;
wb9zJAsc 等等。。。
jH G(d$h 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
e
O}mZN bcE DjLXq template < typename Func >
=f p(hX" struct func_return
WL~`L!_. A {
y|mR'{$I template < typename T >
dk ?0r struct result_1
p 5'\< gQ {
5~?
J typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
cK } Qu } ;
{gn[
&\ P$QfcJq&c* template < typename T1, typename T2 >
_[7uLWyC9 struct result_2
&Gt9a-ne {
:4Vt typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
#75;%a8 } ;
1WKDG~ } ;
KKzvoc?Bt G7<X l} ;vx9xs?6 最后一个单参数binder就很容易写出来了
v]!7=>/2 3^a"$VW1 template < typename Func, typename aPicker >
Ui.F<,E class binder_1
m}E$6E^~O {
"8I4]' Func fn;
wtKh8^:YD aPicker pk;
Ww~0k!8,t public :
$} Myj'`r )qIK7; template < typename T >
FRW.
struct result_1
1d"P) 3dQ {
SOL=3hfb^ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
|<0@RCgM } ;
+*q@= P, [8w2U%}] template < typename T1, typename T2 >
`dZ|}4[1 struct result_2
mI%/k7:sf {
$\
'\@3o typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
5PPpX =\ } ;
u"jnEKN0y 2'U9!.o binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
<GN?J.B jlBCu(.,_ template < typename T >
F{,O+\ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
08a|]li {
o{p_s0IX;S return fn(pk(t));
,GIqRT4K }
(T01hR& template < typename T1, typename T2 >
lijy?:__ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
aw1J#5j`n {
KoJG!Rm return fn(pk(t1, t2));
|5Pbc&mH8A }
N}G(pq} } ;
beE%%C]X Gu).*cU z%tu6_4j 一目了然不是么?
:\_MA^< 最后实现bind
p%1m&/`F
h$\hPLx ;[ueNP%*y| template < typename Func, typename aPicker >
>>zoG3H! picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
gUA}%YXe {
em}Qv3*# return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
{2^@jD }
0pa^O$?p |81N/]EER 2个以上参数的bind可以同理实现。
v!A|n3B]p 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
Els= :4 %)Dd{|c 十一. phoenix
/8\&f%E Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
0K0=Ob^(e :OaQq@V for_each(v.begin(), v.end(),
M) XQi/ (
LW5ggU/ do_
RLNuH2y; [
4ZpF1Zc4B cout << _1 << " , "
\'Kj.EO{?$ ]
Lu.tRZ`$38 .while_( -- _1),
C)p<M H< cout << var( " \n " )
_C=[bI@ )
h\\2r> );
~j#6 goKn ^)^|;C\` 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
G;c0 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
k+GnF00N^8 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
14!a)Ijl 那么我们就照着这个思路来实现吧:
p+UHJ& ./ y[<e #'J7Wy template < typename Cond, typename Actor >
{}&f\6OI% class do_while
aw%vu {
_|wY[YJ[ Cond cd;
fUKdC\WL Actor act;
>@"3Q` public :
o\;"|O} template < typename T >
%aE7id>v6 struct result_1
4$DliP {
}6,bq`MN typedef int result_type;
s1 ^mk] } ;
_QUu'zJ @3TkD_B& do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
}rA+W-7 Q*&aC|b& template < typename T >
7cP[o+ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`e'o~oSu {
\{=`F`oB= do
~EWfEHf*BJ {
r,@X>_} act(t);
Dw/Gha/ }
= *;Xc-_ while (cd(t));
Fp6[W5>(- return 0 ;
IL2Gsj)M }
^r$iN %&~ } ;
d7tD|[(J | ]!Ky[P lPcVhj6No% 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
FDd>(!> 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
s!;VUr\ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
<AAZ8#^ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
;ko[(eFN@ 下面就是产生这个functor的类:
cYWy\+ EfBVu 0.BUfuuh template < typename Actor >
*v
nxP9< class do_while_actor
5ih"Nds[H {
ZH$sMh<xg Actor act;
q'Pz3/mk public :
Bpm5dT; do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
ZYA.1VrM mQ^@ \s template < typename Cond >
{Sr=SE picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
VmOFX:j!, } ;
S-LZ(o{ZL BvZ^^IUb I~]Q55 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
@
Zgl> 最后,是那个do_
4/`h@]8P +>!B(j\gx rxy{a class do_while_invoker
]Ic?:lKN {
J%\~<_2ny public :
s*)41\V0 template < typename Actor >
^QXw[th!d
do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
[C+Gmu {
yA?ENAM return do_while_actor < Actor > (act);
y3KcM#[ }
sR>`QIi(a } do_;
gaw4NZd)0 vlPl(F1 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
e:$7^Y,U/ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Xb<DpBrk 最后来说说怎么处理break和continue
|YE,) kiF 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。
V{T{0b"\U 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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