一. 什么是Lambda
*r[V[9+y-D 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
0;@>jo6,! 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,
`"[qb ?z ^"p. 3Hy VBix8| I |c!:4 class filler
Xp9I3nd| {
)XavhS~Ff public :
NJE*/_S void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
6WT3-@d } ;
TE$6=; ZfX$q\7 UimofFmI% 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:
7l$
u.[ 9unRMvE u {| hg3R~A ~##FW|N) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
h@NC#Iod |hw.nY]J g)^s+Y 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
PuREqa\_[ [520!JhZY \eNB L[ ~
z3J4s 二. 战前分析
>W8"Ar 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。
7 s{vou 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
UO&$1rV CEI"p2 * 30K}&T for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
O=V_7I5 /* --------------------------------------------- */
RqGX(Iuv vector < int *> vp( 10 );
aVHIU3 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
?RS:I%bL /* --------------------------------------------- */
te2vv]W1 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Kcp YHWCa. /* --------------------------------------------- */
+|d]\WlJ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
[.fh2XrVM /* --------------------------------------------- */
qe#5;# for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
GJZjQH-#P /* --------------------------------------------- */
bY.VNA for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
ZSK_Lux> c'tQA (m,H 5 [
5}Q 看了之后,我们可以思考一些问题:
Nj3iZD| 1._1, _2是什么?
u%e~a] 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
Pb>/b\&JS 2._1 = 1是在做什么?
YLQ0UeDN' 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
ws5Ue4g| Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
KS93v9| 3sdL\ {Ba& 三. 动工
y)&K9 I 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
H}5WglV. vE'{?C=EM <^Vj1s :=;{w~D template < typename T >
}R#W<4: class assignment
Ve|:k5z {
GnW MI1$ T value;
;j/$%lC public :
aH{)|? assignment( const T & v) : value(v) {}
ltgtD k template < typename T2 >
J??AU0vh T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
lP`BKc, } ;
\alV #>J5 O7VEyQqf5 Ch>F11kC 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
9;U?_ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
t kj Y /_CPY dREY m}1 3r kcIVO class holder
`"&Nw,C {
A_oZSUrR public :
$xZ ~bE9 template < typename T >
Pn OWQ8= assignment < T > operator = ( const T & t) const
`L`+`B {
{owuYVm return assignment < T > (t);
K-C,n~- }
WV$CZgL } ;
|}
b+$J \6&Ml]1 d6QrB"J` 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
9m$;C'}Z <Pt?N2]A| static holder _1;
ZAgXz{!H( Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Blzvn19'h '1ySBl1> for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
g) u%?T 而不用手动写一个函数对象。
E^F<"mL* 50N4J ~SQxFAto ~h@@y5<4 四. 问题分析
0W*{ 1W 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。
L/tn;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。
7amVnR1f 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
|cma7q}p 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
,sAAV%"> 下面我们可以对这几个问题进行分析。
@Uez2? TsaQR2J@ 五. 问题1:一致性
Z*co\ pW 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?|
11yXI[ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
1W{N6+u yKV{V?h? struct holder
'/.Dxib {
B]"`}jn //
^_bG{du template < typename T >
aP T & operator ()( const T & r) const
t
Y {
V[nPTYO4 return (T & )r;
\QK@wgu }
S"Cz.
bv } ;
{g%N(2 +r8bGS]ki 这样的话assignment也必须相应改动:
,D+ydr [#Y
L_*p template < typename Left, typename Right >
H>EM3cFU class assignment
%MjoY_<:_ {
{'O><4 Left l;
SO0\d0?u Right r;
Q[j| 2U public :
!RmVb}m assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
}%jF!d template < typename T2 >
R#d~a;j T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Zok{ndO@|f } ;
={:a
N) .Ix3wR9 同时,holder的operator=也需要改动:
X=$Jp. :*''ci template < typename T >
(G"'Fb6d assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
`Y?VQ~ci> {
K.)!qkW-%S return assignment < holder, T > ( * this , t);
n(F!t,S1i }
r.H`3m.0q )r9 9zdUk 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。
2^WJ1: A 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
d+JK")$9C l'+3
6 return l(rhs) = r;
'cs(gc0 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
YO7U}6wBt 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
jfxNV2[ 6ZQ |L=Ytp template < typename Tp >
QQ3<)i class constant_t
>j5\J_(;D {
m+Ye`] const Tp t;
7=6:ZSI public :
q9/v\~m constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
AFz:%m template < typename T >
s:U:Dv const Tp & operator ()( const T & r) const
03 @aG {
5CkG^9 return t;
K~
eak\= }
D|LO!,=b } ;
JtL>mH %v0M~J}+ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
XNYA\%:5S 下面就可以修改holder的operator=了
Hy.u6Jt*/ A5XMA|2_ template < typename T >
(0$~T}lH assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
}\"EI<$s {
3Zb%-_%j return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
a('0l2e<u9 }
&GP(yj] /s\ mV 同时也要修改assignment的operator()
}T?X6LA$I8 4era5= template < typename T2 >
) O0Cz n T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
8MJJ w; 现在代码看起来就很一致了。
;p(h!4E @j46Ig4~b 六. 问题2:链式操作
Y=mr=]q 现在让我们来看看如何处理链式操作。
oPSPb(. 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。
;.>*O
oe& 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。
Cy~ IB [ 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。
|p|Zv H 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Ds`e-X)O;\ smn"]K template < typename T >
MpCPY"WLL struct result_1
nQF&^1n {
11H`WOTQF typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
NdXHpq; } ;
c+:ZmrP/ #dauXUKH 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:
.hT>a< O =Z}DGa+ template < typename T >
.a%6A#<X struct ref
*[Hp&6f {
m%HT)`>bg typedef T & reference;
p*g Fr hm } ;
02J/=AC5 template < typename T >
t;8)M$
p struct ref < T &>
DzZF*ylQ5P {
uF7vba$ typedef T & reference;
t7Q$ } ;
Y)rK'OY'
R3>q ] 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
}LUvh F&Md+2 template < typename T >
xIM,0xM2 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
CNB
weM {
I,?NYIG"( return l(t) = r(t);
%_!/4^smE }
C;BO6$*_e 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
a"#t'\ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
;d?BVe? 'P.y? 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
-)V0D,r$[ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
BZeEZ2" _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
pzF_g-B +5 调用divide的对象返回一个add对象。
T\6Qr$t 最后的布局是:
X`8<;l Add
A(y6]E! / \
1-kuK<KR Divide 5
V3,C5KKk&z / \
9jal D
X _1 3
`G\
qGllX 似乎一切都解决了?不。
N*IroT3 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
%'2P4( 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
1$*8F 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:
6uRE9h| +ai3 template < typename Right >
> X~\(|EM assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Tuvs} Right & rt) const
N_%@_$3G] {
,:S#gN{U return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
`m 5\ }
_/>ktYo: 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
"aGmv9\ 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。
rZUTBLZ`j 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。
(kL"*y/"p 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。
4
]oe`yx 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。
x?i
wtZ@ 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?
(B#FLoK 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:
R@\fqNq bJ2-lU% ;2 template < class Action >
cW3'057 class picker : public Action
wSR|uh {
49FP&NgK public :
XDK Me} picker( const Action & act) : Action(act) {}
{4+/0\ // all the operator overloaded
:!i=g+e] } ;
p{E(RsA U6JD^G=qR, 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。
U]Q5};FK 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:
3W'fEh5 ;MfqI/B{ template < typename Right >
|$
PA picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
uQdeKp4( {
f1NHW|_j return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
wBt7S!>G }
-Mo4`bN |q4=*X q Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
dv.
77q 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。
TOiLv.Dor {aE[h[=r template < typename T > struct picker_maker
u6C_*i{2 {
fw %p_Cm typedef picker < constant_t < T > > result;
TQ\#Z~CbK{ } ;
%DuPM66r template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
L,zx\cj?z {
dV$[O`F*b typedef picker < T > result;
a" s2N%{ } ;
091m$~r* 60{G
4b) 下面总的结构就有了:
oyVT 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。
jTwSyW 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。
CH7a4qL` picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
3[#^$_96b 至此链式操作完美实现。
PTHxvml cc${[yj) s}JifY` 七. 问题3
'v'[_(pq 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。
0LW3VfvToN u?>},M/ template < typename T1, typename T2 >
8jCho ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9DBX.| {
ij:xr% FJ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
,DEq"VW_ }
.BxI~d^ WD4"ft 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:
:r{-:
/CALXwL template < typename T1, typename T2 >
YusmMsN? struct result_2
MTt8O+J?P~ {
vU *: M8k typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
g?v/u:v>W } ;
Q]5_s{kiz jP+{2)z"W 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?
d8Vqmrc~ 这个差事就留给了holder自己。
km>ZhsqD /Ey%aA4v =U84*HAv template < int Order >
$`OyGeq"T class holder;
{"jtR<{) template <>
@o[ZJ4>* class holder < 1 >
m
70r'b] {
xkf2; public :
N-N]BS6 template < typename T >
p#c41_?'e struct result_1
YUSrZ9Yg {
<=CABWO. typedef T & result;
-sHX } ;
t7-r YY( template < typename T1, typename T2 >
~_BjcY struct result_2
?uCL[ {
fFEB#l!oUb typedef T1 & result;
&CRgi488b } ;
o0AT&<K template < typename T >
+M.BMS2A<l typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
86LE
)z {
5XT^K)' return (T & )r;
z81dm }
~F@p}u8TV template < typename T1, typename T2 >
bD)"Jy typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
0x*1I1(c {
q1HJ_y return (T1 & )r1;
KrP?*yk }
;Q3[} ]su } ;
62;xK-U nK< v template <>
(e_<~+E class holder < 2 >
= ~s+<9c] {
o(}%b8 K public :
!Th5x2 template < typename T >
XFTqt] struct result_1
F<h+d917 {
{$t*XTY6R typedef T & result;
%1
RWF6 } ;
:~vg'v~C template < typename T1, typename T2 >
{KDN|o+% struct result_2
;t>4VA {
=LY`K# typedef T2 & result;
9PV]bt, } ;
C-ORI}o template < typename T >
dU_;2d$ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
FD!8o {
$+2QbEk&- return (T & )r;
>/RFff]Fh0 }
E
el* P M template < typename T1, typename T2 >
M8:i ] typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
D,*|:i {
.dYv.[?hL return (T2 & )r2;
5{W Aw ! }
erv94acq } ;
nN.Gn+Cl l(x0d Zs|Ga,T 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> >。
]Vj($O: 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
@=z.^I30 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
4cy,'B ^?]-Q*w3Qs return l(i, j) = r(i, j);
a/s5Oit2'X 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
k:7Gb7\ a:GM|X return ( int & )i;
Qm7];, return ( int & )j;
Uufig)6 最后执行i = j;
?zP
2
可见,参数被正确的选择了。
t+d7{&B |d~'X%b% M^OYQf ^6{op3R_ <!G\%C 八. 中期总结
A*:|d~ 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:
feS$)H9- 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
% u VTf 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
e[Vk+Te7 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
u,:hT]
~+ GL>YJ% Yx,E5}- _'G'>X>}WU G3y8M|: ]7TOA$Q 九. 简化
UsA fZg8 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。
E ,ilJl\ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
5|jY 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:
+VQD' 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
:Hb`vH3x +-*/&|^等
/?
d)01 2. 返回引用。
pdFO!A_t =,各种复合赋值等
|Wa.W0A 3. 返回固定类型。
'Qg!ww7O 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
g-! 4. 原样返回。
*@^@7`W operator,
K:XP;#OsP 5. 返回解引用的类型。
`#<UsU,~Lu operator*(单目)
|RD)pvVM 6. 返回地址。
R#YeE`K operator&(单目)
o,?G( 7. 下表访问返回类型。
vP#*if[V5 operator[]
B R 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
4 7mT operator<<和operator>>
ZXo;E 7*M-? 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。
_UZPQ[ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
N)D+FV29y ckV\f({ template < typename Left >
KkTE -$- struct value_return
T(Yp90'6 {
G0Z5 h template < typename T >
Vg,nNa3 struct result_1
\K"7U {
ZDL1H3;R typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
+w.$"dF! } ;
F
=*4]O }%PK %/ zI template < typename T1, typename T2 >
o_b3G struct result_2
rZ n@i {
F_-xp1| typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
8oI|Z= } ;
/;}%E } ;
|.m)UFV 4sORp^t'Q '
=5B 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
smQl^
6a A15Kj#Oy 下面我们来剥离functor中的operator()
Lj GZp"&{ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
1,h:| 479X5Cl return l(t) op r(t)
M?My+o T return l(t1, t2) op r(t1, t2)
2z#S|$ return op l(t)
cNwHY
Z' return op l(t1, t2)
~@6l7H6{ return l(t) op
}[lP^Qs return l(t1, t2) op
W 2[]m>; return l(t)[r(t)]
k{vbi-^6rf return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
AWMJ/E*T n6t@ e^ 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:
hQY`7m>L 单目: return f(l(t), r(t));
{PxFG<^U return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
5rbb
,* 双目: return f(l(t));
+XO\#$o>W return f(l(t1, t2));
-n[(0n3c 下面就是f的实现,以operator/为例
}
)Lz%Z 7$g$p&,VX struct meta_divide
w1-P6cf {
K, !
V _ template < typename T1, typename T2 >
Z- a static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Djc-f {
U+>M@!= return t1 / t2;
_4)z:?G5 }
&wY$G! P } ;
RjvW*'2G =9 )k:S( 这个工作可以让宏来做:
ZQfPDH= y9d"sqyh #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
`#l3a template < typename T1, typename T2 > \
(57!{[J static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
[|c%<|d2 以后可以直接用
j-R*!i DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
y2jw3R 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
7p]Izx8][ (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。。。)
*IWW,@0 WG6
0 2YKa <?_ 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
&qdhxc4 A&Aj!# template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
0mUVa=)D class unary_op : public Rettype
QM3DB {
z#o'' Left l;
Y2 J-`o$5 public :
@>VVB{1@,] unary_op( const Left & l) : l(l) {}
jy2gR1~ pk.\IKlG] template < typename T >
/; Bmh= typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
UsFn! !+ {
.S-) return FuncType::execute(l(t));
&R@([=1 }
EmcLW74 !YjxCx template < typename T1, typename T2 >
7CuZ7!>$ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ZGR5"el! {
f4Y)GO<R] return FuncType::execute(l(t1, t2));
HW~-GcU-o }
qT(6T P } ;
P][jB D 6y,Q jci,]*X4 同样还可以申明一个binary_op
hF0,{v YVDFcN9v template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
io+V4m
class binary_op : public Rettype
]nB|8k=J {
\298SH(!7 Left l;
; iia?f1 Right r;
y{hy7w' d public :
RhHm[aN binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
U3V5Jor# 1s.2z[B~ template < typename T >
|SjRss:i+ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;mk[! {
}H\I[5* return FuncType::execute(l(t), r(t));
\_8wU'7 }
xxu rniM[7K template < typename T1, typename T2 >
[DM0'4 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^
UmYW {
z.SC^/\o| return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
7:<w)Al! }
s<FBr, } ;
LQ# E+id& I8
:e`L s4"OsgP+ 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?ISF2 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
v wEbGx DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
nlNk 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。
qt~=47<d 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
~.%HZzR6& 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。。。
<ErX<(0`ig 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
)|lxzlk 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)
pqfX}x 下面是修改过的unary_op
R^*baiXVI }LT&BNZj template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
dg24h7|] class unary_op
>SK:b/i {
(6S'wb Left l;
+1y$#~dl c lB K public :
ccHf+= zOs}v{8" unary_op( const Left & l) : l(l) {}
PVo7Sy!'H 9aJIq{ `E template < typename T >
l&qnqmW< struct result_1
y'K2#Y~1e {
Z]]Ur typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
!,m } ;
CP~ZIIip" \x}\)m_7M< template < typename T1, typename T2 >
cg MF?;V struct result_2
sF{aG6u {
X@\W*
nq typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
DpT9"?g7 } ;
C_Ewu*T7 'k X8}bx template < typename T1, typename T2 >
H&)}Z6C" typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Db,"Gl {
-^xbd_' return OpClass::execute(lt(t1, t2));
@x}"aJgl }
@&ZQDi yWi-ic
[n template < typename T >
DW. w=L|5R typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
RSp wU;o6z {
.$18%jH# return OpClass::execute(lt(t));
$8=|<vt }
} a9Ah:.7/ nF,F#V8l } ;
%y6(+I#P Qq<@;4 gc.Lh~ 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
#J"xByQKK 好啦,现在才真正完美了。
c1yRy| 现在在picker里面就可以这么添加了:
I,{YxY[$7 SO$Af!S:bB template < typename Right >
LjI`$r.B picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
X8$i*#D {
.:$(o& return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
8W\yM;' }
_}R[mr/ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
zt(lV 6:ettdj _=GjJ~2n q>$MqKWM 51jgx,-|$ 十. bind
KewW8H~tb 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。
X4
Arn, 先来分析一下一段例子
AE0uBv r)*23 &Ojs fMUcVTFe int foo( int x, int y) { return x - y;}
lG7PM^Eb bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
=,6H2ew bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
MiT0!6Pg 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。
SYCL\b 我们来写个简单的。
-&1(~7 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
nkW})LyB\ 对于函数对象类的版本:
vI{aF-
# W[ l template < typename Func >
.XJ'2yKof struct functor_trait
QyD0WC}i {
'hpOpIsHa typedef typename Func::result_type result_type;
+%JBr+1#\ } ;
5=pE*ETJ 对于无参数函数的版本:
Q^(CqQo!< P.Z:`P) template < typename Ret >
\}Jznzx; struct functor_trait < Ret ( * )() >
!dLu($P {
2J7|y\N, typedef Ret result_type;
U#jz5<r } ;
0!hr9Y]Lx 对于单参数函数的版本:
x-BU$bx5 w% %q/![uy template < typename Ret, typename V1 >
`6Bx8CZ'I struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
R}nvSerVb {
0*gvHVd/l typedef Ret result_type;
7>N~l } ;
|P
>"a` 对于双参数函数的版本:
'f5
8Jwql !eW1d0n'+f template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
K:,V>DL struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
xfYKUOp/ {
PkvW6,lS typedef Ret result_type;
G4*
LO } ;
m\&|#yq 等等。。。
a-{|/
n% 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
ingG
{VcRur}&Y8 template < typename Func >
=zkN63S struct func_return
-DI
>O/ {
GX>8B:]o| template < typename T >
1m*)MZ) struct result_1
EA"hie7 {
W$4$%r8 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Coi[cfg0 } ;
0<,{poMM 8 A>OQR template < typename T1, typename T2 >
#l=yD]tPU struct result_2
1djZ5`+ {
6{h\CU}" typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
GG%b"d- } ;
"#1 \ uoH } ;
2W,9HSu8 ^O07GYF r,6~%T0 最后一个单参数binder就很容易写出来了
> mb}~wx` F&d!fEHU template < typename Func, typename aPicker >
U=Ps# class binder_1
.j]tzX {
i|eX X)$ Func fn;
X +`Dg:: aPicker pk;
Na0^csPm public :
+kL7" aI=p_+.h template < typename T >
'S`l[L:.8 struct result_1
uNyU]@R<W {
AdDX_\V,* typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
c!EA>:;(< } ;
tOIqX0dWd on_h'?2 template < typename T1, typename T2 >
3#7V1 struct result_2
Qi18q|l8v {
]
K$YtM^ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
7^eyO&4z } ;
JipNI8\r ?;XO1cs binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Rl?1|$% .9J^\%JD template < typename T >
y``\^F typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ha
:l-<a {
S\GWMB!oF return fn(pk(t));
8E%LhA. }
#(^<qr template < typename T1, typename T2 >
|AYii-g typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4 &bmt {
7:4c\C0 return fn(pk(t1, t2));
4.O) /0sU }
)OI}IWDl } ;
TU|#Pz7n-Z 2F4<3k!& f_c\uN@f 一目了然不是么?
o,7|=.-b 最后实现bind
T?8BAxC?K _XZ
Gj:V lp`j3) template < typename Func, typename aPicker >
@Jd&[T27Lr picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
*AH`ob} {
T`#nn| return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
yYz{*hq }
|`T7}U -.D?Z8e 2个以上参数的bind可以同理实现。
v=k+MvX 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。
i}m'#b d{fd5jv; 十一. phoenix
lR?y
tIY Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
!tq]kKJ3: &y?
|$p\;/ for_each(v.begin(), v.end(),
ex>7f%\ (
d"|_NG` vr do_
PQaTS*0SXJ [
dz^HN`AlzC cout << _1 << " , "
}qWnn>h9xv ]
a6Vfd& .while_( -- _1),
a*p|Ij cout << var( " \n " )
13?:a[~=Y )
*7AB0y0k );
Ii0\Skb B^2r4
9vC 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
5{=+S] 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
]]|#+$ ~ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
rN1]UaT 那么我们就照着这个思路来实现吧:
;hQ[- j/t%7, 6u_i>z template < typename Cond, typename Actor >
^q-%# class do_while
DOWWG!mx {
q0ktABB Cond cd;
gSFZ>v*6 Actor act;
8F[];LF> public :
CR [>5/:M template < typename T >
DuC#tDP struct result_1
K~:SLCv
E% {
4)iP%%JH typedef int result_type;
%pVsafV } ;
"}()/ qc(e3x do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
)>~jjR 3EY Ed39E template < typename T >
z</C)ObL typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"L.k
m {
B Ewa QvQ! do
7;Ze>"W> {
+3o
vO$g act(t);
2/3yW.C }
>/-H!jUF] while (cd(t));
$}vk+.!*1 return 0 ;
tav@a) }
d>[i*u,]/ } ;
<y7{bk~i X3sAy(q (Z<@dkO?) 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
|&K;*g|a 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。
y A5h^I 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。
:2j`NyLI. 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。
RQ=rB9~:ZN 下面就是产生这个functor的类:
U*+-# 18X?CoM~ h1S)B|~8 template < typename Actor >
(?Ko:0+* class do_while_actor
Ucv7`W
gr {
h] ho? K Actor act;
;?u cC@ public :
pj_W^,*/ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
@PM<pEve D2VYw<tEA template < typename Cond >
;BuMzG:tmZ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
&en2t=a } ;
|kZ!-?9Z 8s22VL ObM/~{rKx 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
}`CF(Do 最后,是那个do_
)ThNy:4 C9+rrc@4 (-yif& class do_while_invoker
"]jN'N(. {
G+#bO5 public :
tD`^qMua template < typename Actor >
wfO-bzdw do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
o|>=<l {
="]lN return do_while_actor < Actor > (act);
|8E~C~d }
r.)n>
} do_;
yLf9cS6=
!RJ@;S 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
ItLR|LO9 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
l!}gWd,H 最后来说说怎么处理break和continue
AyQ5jkIE^{ 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。
vRtERFL 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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