一. 什么是Lambda
:S(ZzY
Q 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
%GIr&V4| 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,
F^fdIZx 2T[9f;jM' $a ` G <yg F( class filler
&XUiKnNW {
tIS<U(N; public :
QnX(V[ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
*EwR!L* } ;
0S$N05 =zs`#-^8 t9IW/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:
57'4ljvYi U_c *6CK 7W.~ yyy|Pw4:Z for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
,izO{@We2{ 6Sn .I1Wy r0 uwPf 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
0}dpK $. Tc3yS(aq liz~7RY4 WvZ8/T'x 二. 战前分析
0NX,QD 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。
4tmAzD 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
l0i^uMS delu1r D*|Bb? for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
! #2{hQRu /* --------------------------------------------- */
ayF\nk4b vector < int *> vp( 10 );
uOdl*| T? transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
b<gr@ WF /* --------------------------------------------- */
>!)DM]Ri sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Jma1N;d /* --------------------------------------------- */
P\)iZiGc int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
l_%6 /* --------------------------------------------- */
g_COp"!~9 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Q6I:"2u1 /* --------------------------------------------- */
n#_$\
p>Yd for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
nwCrZW &W6^sj*k5U ."y1_dDql "AGLVp.zT 看了之后,我们可以思考一些问题:
WX6&oy> 1._1, _2是什么?
L5:$U>H( 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。
Alw3\_X 2._1 = 1是在做什么?
%z4Nl$\ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
'F#KM1s Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
B~Xw[q mUF,@>o p0<\G 三. 动工
<B8!.|19 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
0b(N^$js' K:30_l< OX\F~+ ;q6Ki.D template < typename T >
"C0Q(dr/n class assignment
b(O3@Q6[ {
y:qUn!3 T value;
7o5BXF public :
j]/RC(;? assignment( const T & v) : value(v) {}
fMyti$1~ template < typename T2 >
oIj#>1~c% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
]}2ZttQ? } ;
'}bgLv ;cN{a& >[=^_8M 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
9j:"J` ' 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
C#Iybg )gy!GK HEc+;O1< XFV!S#yEZ class holder
)
M BQuiL {
w%BL public :
M} v/tRI template < typename T >
|64~K\X assignment < T > operator = ( const T & t) const
YcK|.Mq': {
=h73s0] return assignment < T > (t);
F;0}x;:> }
L AAHEv } ;
oj_3ZsO V-L"gnd&2 %UCr;H/ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
oWo-
j< =D#bb<o static holder _1;
:$BCRQ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
um>6z_" ^\&e:Nkh for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
!9P';p}2 而不用手动写一个函数对象。
2JcjZn *w0%d1 |3yL&" oJ|j#+Ft 四. 问题分析
SPmq4 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。
eb"5-0 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。
mmRJ9OhS 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
=k`Cr0aPF 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
h6`6tk 下面我们可以对这几个问题进行分析。
UVIKQpA]A uT7B#b7 五. 问题1:一致性
gz#i.- 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?|
q 2:6QM& 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
h
Pa_VrH I->Ss},U struct holder
qfRH5)k {
5 -RsnF //
6h,(wo3Y template < typename T >
RMWHN:9 T & operator ()( const T & r) const
e@*
EzvO {
?\s+EE&- return (T & )r;
/9pwZ%:< }
!fR3(=oN } ;
+8d1|cB" vbe|hO"" 这样的话assignment也必须相应改动:
6?~"V #O}
,`[< template < typename Left, typename Right >
0-yp,G class assignment
.j<]mUY {
TXvI4"& Left l;
K\6u9BYG Right r;
!sW(wAy?o public :
^qQZT] assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
UH-*(MfB template < typename T2 >
@{tz:f T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
F Yzi~L } ;
3!oi +_ dD|OSB7I7 同时,holder的operator=也需要改动:
^pF&`2eD QD*35Y!d template < typename T >
[dIXR assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
!1 8clL {
aa#Y=%^ return assignment < holder, T > ( * this , t);
=sJ7=39 }
EZ$>.iy{ "~7>\>UFh 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
22M1j5 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
aYS!xh206 2:7zG"$ return l(rhs) = r;
n+q!l&& 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。
"x*egI 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
PV\+P6aIb ^^as'Dk template < typename Tp >
}Nm#q@o$P class constant_t
jiS_G%G {
fc-iAj const Tp t;
]J$eDbaEjT public :
>\=3:gb: constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
"wnzo, template < typename T >
h"_;IUZ! const Tp & operator ()( const T & r) const
yt=3sq {
:L RYYw return t;
SVs_dG$ }
6NM:DI\% } ;
!y:vLB#q ^2on.N q> 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
vZ&T}H~8 下面就可以修改holder的operator=了
iwp{%FF CpeU5 o@ template < typename T >
4NzwE( assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
-$jEfi4I {
W~~7C,! return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
;HJLs2bP }
W=Mb v)l8@. 同时也要修改assignment的operator()
6S*exw ^O<&f D template < typename T2 >
J|kR5'?x T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
()Y4v 现在代码看起来就很一致了。
TKY*`?ct ,t9^j3Ixg 六. 问题2:链式操作
y 4I6 现在让我们来看看如何处理链式操作。
:'3XAntZA 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。
X=!^] 3zH 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。
iAa.}CI,zB 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。
gVv>9W(' 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
SmdjyK1~8 =`:K{loxq template < typename T >
1V4s<m># struct result_1
-tHU6s, {
.
Z.)t typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
MgOR2,cR } ;
YY)s p% hp*/#D 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:
1#*a:F&re M/ni6%x template < typename T >
|_*O '#jx struct ref
TYmP) {
%Yicg6: typedef T & reference;
CBOi`bEf } ;
L,`Lggq- template < typename T >
;8*`{F[ struct ref < T &>
q<[_T {
FsV'Cu@!U typedef T & reference;
8U>B~9:JO } ;
L[H5NUG! KJ=6 n%6 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
^xHTW g%9 v'qG26 template < typename T >
Co9QW/'i typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
hMUs"
<. {
GCX G/k?w: return l(t) = r(t);
E4W -hq~ }
2FF4W54I 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。
8:>1F, 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
OjF_ %5 u7[ykyV 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
9:,\gw>F _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
|e?64%l5P _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
3'qJ/*]9 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
-/cZeQDPb 最后的布局是:
wS+^K Add
/X(t1 + / \
%K`% *D Divide 5
Y/ee~^YxK' / \
`m?c;,\ _1 3
qT"Q1xU[ 似乎一切都解决了?不。
Jd(,/q 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。
m~Bl*`~M 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。
}L3 oR 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:
]Nl=wZ#` 2viM)+ template < typename Right >
mc_ch$r! assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
9@52Fg;mj Right & rt) const
x2z;6) {
PBxCx3a{ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
X4t s)>"d }
;A'Z4=*~ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
2
:mn</z 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。
I8<,U!$ 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。
!+4cqO 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。
079'(% 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(2]7dRS% 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?
Xn,v]$M! 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:
\X&H;xnC5 6290ZNvr template < class Action >
7#U^Dx\yh class picker : public Action
mG`e3X6@- {
T[4<R 5} public :
2fS[J'-o picker( const Action & act) : Action(act) {}
eDJfU // all the operator overloaded
~aOuG5XK } ;
'+vA\(K w@c87;c 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。
|-
rI@2` 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:
rEv*)W t|<NI+H(e template < typename Right >
~J8pnTY picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
i|}[A {
psC
mbN return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
!]fQ+ *X0g }
q7Dw_< o{EC&- Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
iMFgmM| 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。
OY5OJ* Wg0g/ template < typename T > struct picker_maker
Ns0cgCrhX {
vRxM4O~" typedef picker < constant_t < T > > result;
(_*5oj- } ;
X*Dj[TD] template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
W4U@%b do {
UybW26C;aU typedef picker < T > result;
_uKZ Ml } ;
dT$M y`>
qY$qaM^= 下面总的结构就有了:
*B\H-lp? 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。
Vc%R$E% picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
k`9)=&zX+ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
.8uz 6~ 至此链式操作完美实现。
M$d%p6Cv xD /9F18 ?N=m<fn 七. 问题3
Cb@3M"1: 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。
1q3(
@D5~+ R:AA,^Z template < typename T1, typename T2 >
1>Dl\czn ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5"]~oPK {
P"?FnTbv[ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
7Wa?$6d }
[NIlbjYH ?@t d 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:
pD2<fP_ ,7)C" template < typename T1, typename T2 >
RQB]/D\BO struct result_2
Gqcz<=/ {
L9ap( typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
zT|)uP* } ;
9cx =@ >'5_Y]h4m| 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?
|*X*n*oI 这个差事就留给了holder自己。
K+)%KP zYv#:>C8 |Uk"
{ template < int Order >
q;D+ai class holder;
F@!Td(r2 template <>
-;XKcS7Ue class holder < 1 >
Hiv!BV| {
w pt='( public :
%?hsoj&k template < typename T >
m8JR@!t7 struct result_1
Ty@=yA17 {
Q2];RS3. typedef T & result;
qcJft'>F } ;
Op?OruT[ template < typename T1, typename T2 >
$1zvgep struct result_2
4E[!,zvl {
LrV{j?2@ typedef T1 & result;
1b>C<\ } ;
u@P[Vb template < typename T >
)|<_cwz typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
W Qzj[ {
lhYn5d)DV
return (T & )r;
q*AQq= }
MfBdNdox7 template < typename T1, typename T2 >
gbSt Ar. typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
A+wv-~3 {
o1OBwPj
return (T1 & )r1;
Gy Qm/I }
}Y1>(U } ;
w_4]xgS: @l(vYJ:f template <>
T\# *S0^ class holder < 2 >
Ekm7 )d$ {
6V+ qnUk public :
&>jAe_{", template < typename T >
QIn/,Yd struct result_1
"4j:[9vR\ {
rba;&D; typedef T & result;
v !Kw<
fp| } ;
1fL<&G template < typename T1, typename T2 >
rspayO<]3 struct result_2
]AS"z< {
/Go
K}W} typedef T2 & result;
Uo_tUp_Q } ;
]Lqt(c template < typename T >
p'?w2YN/ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
xaKst
p {
>Dg#9 return (T & )r;
=`C4qC_ }
DV]7.Bm template < typename T1, typename T2 >
l??;3kh1 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
|__=d+M' {
QldzQ%4c\ return (T2 & )r2;
d(*fy} }
W {.78Zi9K } ;
hvt@XZT m>e3vu dYojm1MQ 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> >。
;}.Kb 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
D~&Mwsi 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
iY/KSX^~O o8FXqTUcs4 return l(i, j) = r(i, j);
q cA`)j 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
qturd7 Y
ZaP return ( int & )i;
7/X"z=Q^| return ( int & )j;
:PnSQjV: 最后执行i = j;
8C.!V =@\ 可见,参数被正确的选择了。
I]J*BD#n. /=#~ !m{2WW- 9-bG<`v\E H.O(*Q= 八. 中期总结
[H"#7t.V-~ 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:
)Z@-DA*Q- 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
}Ewo_P&` 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
SLk2X;c]o 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
)3z]f2 dyFKxn`, qG>DTKIU _8h8Wtif bn 4
&O 8]0:1
{@ 九. 简化
qGPb 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。
%bX0 mN 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
"t&{yBQ0u 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:
KLt%[$CTi 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
ij&p4 +-*/&|^等
tnW;E\cR 2. 返回引用。
H=zN[MU =,各种复合赋值等
.)8 3. 返回固定类型。
l@d
gJ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
X#+`e+Df 4. 原样返回。
h[ 6hM^n operator,
H]qq ~bO[ 5. 返回解引用的类型。
mR":z|6 operator*(单目)
0B0G2t&hr 6. 返回地址。
?SUQk55w operator&(单目)
DB&SOe 7. 下表访问返回类型。
I Ru$oF} operator[]
}NX\~S" 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
liNON operator<<和operator>>
Q.(51]' J35l7HH 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。
v`G U09 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
#cEq_[yI sdF3cX template < typename Left >
2Yyb#Ow struct value_return
WhUa^ {
"jU template < typename T >
bBE^^9G=Z struct result_1
}g,X5v?W {
z=?0)e(H, typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
'rV2Bt, } ;
"zZ&n3=@ dV$!JTsd template < typename T1, typename T2 >
x9`ZO<L$ struct result_2
2uo8j F.h {
YbvX$/zGu typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
5|WOBOh>`& } ;
owMuT^x? } ;
/;UTC)cJ P6OM)>C <J# R3{ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
gv` h-b |z7dRDU}] 下面我们来剥离functor中的operator()
c=t*I0-OVS 首先operator里面的代码全是下面的形式:
8D~Dd!~P &y3B)#dIJ return l(t) op r(t)
$o+&Y5: return l(t1, t2) op r(t1, t2)
`p"U return op l(t)
CSL4P) return op l(t1, t2)
*!u? return l(t) op
Rc7.M"wzjX return l(t1, t2) op
mahi7eU
P return l(t)[r(t)]
m0iV m| return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
x[m'FsR4 T^.{9F]*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:
$wXih#7 单目: return f(l(t), r(t));
fle0c^ = return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
\2eFpy( 双目: return f(l(t));
'O1.6*K return f(l(t1, t2));
aT/KT,! 下面就是f的实现,以operator/为例
,(hY%M&\ KS>Fl-> struct meta_divide
J:W'cH$cR {
c20|Cx2m template < typename T1, typename T2 >
.5k^f5a static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
M7H~;S\3IM {
xucIjPi] return t1 / t2;
.%hQJ{vf-^ }
wR1K8b".DC } ;
wG6FS "w1(g=n 这个工作可以让宏来做:
XkoW L ,yi2O]5e>! #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
vcD'~)G(* template < typename T1, typename T2 > \
g&aT!%QvX+ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
W,'3D~g8 以后可以直接用
'h:!m/1 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
(jneEo=vr 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
M7pvxChA (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。。。)
s_` V*`n& 1'OD3~[R 7#/|VQX<A 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
Oylp:_<aT R^?PAHE7 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
j<|6s,& class unary_op : public Rettype
=tP$re";o {
$@4e(Zrmo Left l;
l2M/,@G public :
;W4:#/~14 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
a:xgjUt&5 {N@Y<=+: template < typename T >
JbVi1?c typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6A@Lj*:2m {
VG#$fRrZ return FuncType::execute(l(t));
:EaiM J_= }
{C, #rj ^8U6"O6|X template < typename T1, typename T2 >
ma`w\8a typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)da:&F - {
t)`+d=P return FuncType::execute(l(t1, t2));
=z']s4 }
i!ds {`d } ;
z'v9j_\ pJ$(ozV vzQyE0T/ 同样还可以申明一个binary_op
\c'%4Ao )uuwwz template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
xP{m9_Qj class binary_op : public Rettype
KXDz'9_ {
JiUT\y Left l;
dnLo(<{<U Right r;
N+[}Gb"8q public :
jFS'I*1+ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
se"um5N- (h%|;9tF template < typename T >
*%]+sU typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
iu+zw[f {
jm~mhAE# return FuncType::execute(l(t), r(t));
ge@reGfsB1 }
'II
vub#q ^$ZI>L0+ template < typename T1, typename T2 >
"&s9cO.H typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-!JlM@ {
"
-<}C%C return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
tzP@3+.w }
</2,2AV4q* } ;
1XC*| Zt7hzW CiHn;-b; 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
B1up^(? 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
o4U]lK$ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
0fZ:")&4, 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。
kz3?j< 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
s-Q7uohK 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。。。
cG<Q`(5~ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
H{&a)!Ms 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)
m.|qVN 下面是修改过的unary_op
@DUN;L 4 2"B}} template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
LJ:mJ# class unary_op
7v.#o4nPK {
D6"~fjHh Left l;
[+Yl;3&] (bM)Nd public :
(0Zrfu^ `,hW;p>- unary_op( const Left & l) : l(l) {}
5 >0\e_V 0]/,m4a#n template < typename T >
0#2T0zk struct result_1
xop-f#U* {
BvNl?A@]A typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
v[p/c.p?i } ;
{-:4O\/ w i![0IE ) template < typename T1, typename T2 >
~Tpe,juG_ struct result_2
n$}R/* {
I 0x`H)DA typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
\a9D[wk;@ } ;
OcyiL)tv 5 u-]vK template < typename T1, typename T2 >
g!~-^_F typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5&GQ=m {
p3>Q< return OpClass::execute(lt(t1, t2));
mdmZ1:PBM }
YMd&To 0s a
5~G template < typename T >
/gMa" 5?, typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
OtrXYiKB
{
@+QYWh' return OpClass::execute(lt(t));
9y
d-&yDG }
<Hq6]\< .If"'hMY } ;
)Gu0i7iN F}VS) dM>j<JC= 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
Cw9@2E'b 好啦,现在才真正完美了。
"^e}C@ 现在在picker里面就可以这么添加了:
/\oyPD`(( &Sa_%:*D( template < typename Right >
\.XT:B_ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
"W3n
BaG {
'=Ip5A{S / return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
v '"1/% L }
rH
[+/&w5 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
E.WNykF- 9Y!0>&o DkF@XK0c3 Wme1Uid *_<SWTE 十. bind
Azdz3/ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
P|!/mu] 先来分析一下一段例子
OXa5Jg}= 4jq`No_ \ _-kOS int foo( int x, int y) { return x - y;}
f0N)N}y bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
[1QkcR bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
"`8H:y 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
CIxVR 我们来写个简单的。
DLg `Q0`M5 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Ot4; ,UZ 对于函数对象类的版本:
uHujw.H/y y5Z<uwXc template < typename Func >
wj";h Aw struct functor_trait
!`d832 {
Hz;jJ&S typedef typename Func::result_type result_type;
&zg$H,@Qp } ;
v3VLvh2)n 对于无参数函数的版本:
\M3NasZ b>>=d)R template < typename Ret >
A{u\8-u struct functor_trait < Ret ( * )() >
?*MV
^IY {
C4X{Ps\ typedef Ret result_type;
}.Na{]<gh } ;
C7c|\ T 对于单参数函数的版本:
oto
wvm zwniS6R1 template < typename Ret, typename V1 >
k8t Na@H struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
0W<nE[U {
hD9'`SQ typedef Ret result_type;
X&;] } ;
$
uIwRG
< 对于双参数函数的版本:
pyb}ha I,`D& template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
h9)]N&07b struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
1_dMe%53 {
BW(DaNt^ typedef Ret result_type;
:n%sU*'T } ;
,co9f.(w 等等。。。
V]CK' 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
VE S4x%r= :b3lJ-dB template < typename Func >
uq#h\p| struct func_return
bCac.x#jo {
vY+_tpuEH template < typename T >
QVZ6;/ struct result_1
v#YS`];B {
vSHIl"h typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
"n2xn%t{ } ;
?#{2?%_ T\$^>@ template < typename T1, typename T2 >
LF3GVu, struct result_2
>TJKH^7n {
^VLUZ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
|Bf:pG! } ;
Q1>Op$>h } ;
] l qFht <=GzK:4L /{#_Um0. 最后一个单参数binder就很容易写出来了
#I{Yf(2Z tRrY)eElS template < typename Func, typename aPicker >
w
_6Y+ class binder_1
1{fwr1b {
6w`}+3 Func fn;
(Q
p]0 aPicker pk;
;0_J7 public :
~ dI&> CL A1 s=;qr template < typename T >
;hRpAN struct result_1
owS@dbO {
x#}eC'Q typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
1 0Tg> H } ;
Gv2./<{# PTc\I template < typename T1, typename T2 >
JI#Enh!Lv struct result_2
L|xen*O {
&.bR1wX typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
*U^\Mwp } ;
"GC]E8&>H PAWr1]DI binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
) GT?Wd *t-A6)2 template < typename T >
;g)Fhdy! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Gy Xs{* {
Tk|;5^#H return fn(pk(t));
.)pRB7O3 }
lIc9,|FL template < typename T1, typename T2 >
%Fm;LQa ] typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
k2,oyUT=S {
1NHoIX return fn(pk(t1, t2));
:8!3*C-= }
E1 gTrMo } ;
{3p7`h~ JX,#W!d 1?#p !;& 一目了然不是么?
O.8m%ZjD 最后实现bind
)Ai%wCzw* F p=Q$J| YKxA2`3v% template < typename Func, typename aPicker >
;7=JU^@D@ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
s{EX ; {
ua>~$`@gX return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
/Rcd}rO }
2bG4,M TdOWdPvYj 2个以上参数的bind可以同理实现。
$=QO_t)? 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
%oKc?'L0 lNeF>zz 十一. phoenix
>nW}zkfn Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
m~IWazj;A b2-|e_x for_each(v.begin(), v.end(),
qy(/
(
v^I %Wm do_
o*ED!y7 [
8q[WfD cout << _1 << " , "
zZ0V6T} ]
Cspm\F .while_( -- _1),
kITmo"$K cout << var( " \n " )
ITY!=>S- )
Hh=::Bi );
~W2&z]xD ?D 9#dGK 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:
ph (k2cb 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
b2kbuk] operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
dC|#l?P 那么我们就照着这个思路来实现吧:
"X}F%:HL mSw?iL 9nAK6$/ template < typename Cond, typename Actor >
QN8Hz/}\ class do_while
5va&N<U {
gJ~*rWBK: Cond cd;
U$J_:~ Actor act;
{ RX| public :
jY6=+9Jz5 template < typename T >
rd~W.b_b struct result_1
dnc!=Z89 {
)7mJ+d[ typedef int result_type;
_q}%!#4 } ;
T.N7` 1gK3=Ys do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Dk6\p~q /1
%0A template < typename T >
-2Cf)>`v typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
w/Dm {
zk~ rKQ, do
2l4 i-; {
t|"d#5' act(t);
;9\0x }
Nmq5Tv while (cd(t));
mzR
@P$:36 return 0 ;
=zGz|YI*? }
Rk0rHC6[ } ;
Y[]t_o) {NqGWkGt*b w:@M|O4` 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
<:t\P. 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。
J%B?YO, 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。
zQfxw?~A 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。
yC$7XSr= 下面就是产生这个functor的类:
-T6%3>h >{=RQgGy YAG3PWmD template < typename Actor >
ADUI@#vk class do_while_actor
u<2sb;a {
7ij=%if2@k Actor act;
gZSi\m> public :
OB@t(KNx*P do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
g o Z# `W S
template < typename Cond >
~H~4 fp b picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
~[,TLg
6 } ;
J0plQDe p5BcDYOw` /YR$#&N2 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
/aEQ3x 最后,是那个do_
bx6}zkf& \~1+T `Pbn class do_while_invoker
x" T^>Q {
?OdA`!wE public :
\Nyxi7 template < typename Actor >
l'f!za0 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
%/C[\wp81 {
C(+BrIS* return do_while_actor < Actor > (act);
WR1,J0UU6 }
QX|K(`of } do_;
}'-
) -*r';Mz; 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
E/ )+hK& 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
5E|2S_)G 最后来说说怎么处理break和continue
Z:Am\7 I 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。
<3CrCEPC 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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