一. 什么是Lambda
3BZa}Q_ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
^cz4nW< 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,
2@Nt6r 3 P=I)q H1t`fyri2 cko^_V&x class filler
wB(X(nr {
!&eKq?P{j public :
|&oTxx$S void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
M1mx {<]A } ;
{py"Ob_ g7UZtpLTm Xf YbWR 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
MwuRxeRO- WR.>?IG2E q+Ec|Xd
e %&5PZmnW for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
/g]NC? IDY2X+C#U !,cLc}a 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
6"L,#aKm^ "*bP @W o#Viz: <G_71J`MLC 二. 战前分析
zk;'`@7 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
5Ic'6AIz 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
sU$<v( `" ufi:aE=} L%`MoTpKq for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Z}AhDIw!G /* --------------------------------------------- */
<r1/& RW, vector < int *> vp( 10 );
b|DiU} transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
v,L@nlD] /* --------------------------------------------- */
T!jMh-8 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
W; zzc1v /* --------------------------------------------- */
?u4t; int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
9*2Q'z}_ /* --------------------------------------------- */
=T- jG_.H for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
]:r(U5 # /* --------------------------------------------- */
V q[4RAd^P for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
*}'3|e4w} S]Qf
p, }Pm;xHnf& S8,e`F 看了之后,我们可以思考一些问题:
:\]qB& 1._1, _2是什么?
u_=^Bd 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。
_u9bZ' 2._1 = 1是在做什么?
}rQ0*h 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。
JKF/z@Vbe\ 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。
pt%*Y.)az !"LFeqI$lr )tv~N7 三. 动工
[y&uc 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
<dKHZ4 .O&[9`"' xdgbs-a) 6W/uoH=; template < typename T >
;w<r/dK class assignment
HoO1_{q" {
}F';"ybrU) T value;
_oE 7< public :
=X;h _GQ assignment( const T & v) : value(v) {}
)agrx76]3w template < typename T2 >
v:gdG|n" T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
(XNd]G } ;
+[`
)t/ m^o?{
(K "
V4@nv 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
N5b^ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
pHzl/b8 v[\GhVb = G>Y9Sc +,zV
[\ class holder
?BRZ){) {
2t;3_C public :
P#9Pq,I template < typename T >
~^J9v+ assignment < T > operator = ( const T & t) const
8I7JsCj {
G2dPm}s ZG return assignment < T > (t);
;qs^+ }
i
2 ='> } ;
p+;;01Z+_ 6~O;t'd f{-,"6Y1 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
z
.+J\ #G\Ae:O static holder _1;
-U{!'e8YiN Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
ETm:KbS
N8)]d for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
d~KTUgH'< 而不用手动写一个函数对象。
GA"vJFQ
0v|qP `-g$
0lm7 w19OOD 四. 问题分析
w>4( hGO 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。
Q2'`K|T 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。
/jSb^1\ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
kbSl.V%) 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
n]8*yoge 下面我们可以对这几个问题进行分析。
jfYM*% 5`QfysR5 五. 问题1:一致性
kyf(V)APPu 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?|
LX}|%- iv 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
y*E{X l%qfaU2 struct holder
Ckhwd {
em2Tet //
JyePI:B&)j template < typename T >
>#y1(\e T & operator ()( const T & r) const
8l<~zIoO {
;?Q0mXr return (T & )r;
f\z9?Z(~ }
v}=pxWhm } ;
k>=wwPy >:OP+Vc 这样的话assignment也必须相应改动:
zVis"g` _TyQC1 d template < typename Left, typename Right >
iV:\,<8d class assignment
AD>/#Ul {
bYYjP.rcF Left l;
s>=$E~qq Right r;
]dT]25V public :
}tJMnq/m($ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
orFB*{/Z template < typename T2 >
7
6HB@'xY T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
!iAZEOkRR } ;
= gcZ RoL fVYv 2 同时,holder的operator=也需要改动:
O O-Obg^ b/4gs62{k template < typename T >
N6v*X+4JH assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
y2PxC. - {
m/WDJ$d return assignment < holder, T > ( * this , t);
!lKDNQ8>[" }
\}Kad\) N@"e^i 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。
r<;Y4<,BZ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
F#o{/u?T <)+;Bg return l(rhs) = r;
(kx>\FIK* 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。
=H"%{VeC5 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
&VxK
AQMxN ZJQkZ_9@2 template < typename Tp >
crJNTEz class constant_t
@^`5;JiUk {
iHWt;] const Tp t;
R(2MI}T public :
T{
lm
z<g constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
oTA'=<W?D template < typename T >
lEpPi@2PK const Tp & operator ()( const T & r) const
17VNw/Y {
`Mo%)I<`= return t;
G~NhBA9 }
-./Y } ;
+EZr@ we?t/YB= 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
! &V,+}>) 下面就可以修改holder的operator=了
eXdH)|l,\ r<*Y1;7H' template < typename T >
HPK}Z|Vl assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
XlGB`P>?KD {
/sl#M return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
TSsx^h8/ }
^1ks`1 6,]2;' 同时也要修改assignment的operator()
mW)"~sA C|rl",& template < typename T2 >
'YEiT#+/ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
e co=ia 现在代码看起来就很一致了。
NmN:x&/ jw]IpGTt 六. 问题2:链式操作
lqKwjJtX 现在让我们来看看如何处理链式操作。
qche7kg!a 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。
73M;-qnU 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。
^N~Jm&I 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。
1xwq:vFC. 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
*OZO} i \g|;7&%l3 template < typename T >
!v 3wl0 struct result_1
F#{PJ# {
r3.v ^ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Iq47^ } ;
>2)!w zyI4E\ 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:
& l~=c2 =`%%* template < typename T >
{XYf"ONi struct ref
&S#bLE {
~K|o@LK typedef T & reference;
%P]-wBJw } ;
UmQ'=@^kR template < typename T >
ZP%Bu2xd struct ref < T &>
WTh|7& {
?/ s=E+ typedef T & reference;
L G9#D } ;
PiIILX{DuH @aGS~^Uh 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
,<-a 6 &nZ.$UK< template < typename T >
j8p'B-yS typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
?r~](l {
k<S!| return l(t) = r(t);
0 .p $q }
AwL;-|X 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
3!B3C(g 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
BcoE&I?[m| <kor;exeJ 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
%u|qAF2uS _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
~LzTqMHM _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
k)USLA +5 调用divide的对象返回一个add对象。
r,dxW5v. 最后的布局是:
^A$~8?f Add
BF6H_g / \
ihhnB Divide 5
3'2}F%!Mv / \
oApI/o _1 3
l@YpgyqaL 似乎一切都解决了?不。
& ~[%N
O 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。
Wkv**X} 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。
Afa{f}st 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:
J XnPKAN c5rQkDW template < typename Right >
PZl(S}VY assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
=U".L Right & rt) const
u]cnbm {
UoxF00H@! return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
s^{j }
9~mi[l~ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
`0Q:d' 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。
aa1XY&G"! 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。
;7<a0HZ5! 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。
9tC8|~Q 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。
UwQ3q 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?
Vt4}!b(O 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:
tg5jS]O \>/:@4oK template < class Action >
I_ .;nU1xA class picker : public Action
A1f]HT {
T}]Ao public :
(A&@
< picker( const Action & act) : Action(act) {}
0KT{K( // all the operator overloaded
hOMFDfhU } ;
ddHIP`wb qkUr5^1 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。
@+X}O/74 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:
c)E[K-u I}v'n{5( template < typename Right >
j)IK picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
n7q-)Dv_U {
?3z+|;t6C return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
IL:"]`f* }
A1ebXXD) p r0V) C6 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
]:E]5&VwV} 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。
FvI`S> L
kq>>?T= template < typename T > struct picker_maker
(Fgt #H(B {
Jp-ae0 Ewa typedef picker < constant_t < T > > result;
kdYl>M } ;
HIa$0g0J template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
MthThsr7 {
47K5[R typedef picker < T > result;
Yg]f2ke } ;
#!D5DK@+ <7]
z'
下面总的结构就有了:
nG%j4r ; 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。
}C&c=3V 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。
8rpN2M3h picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
My`%gP~%g 至此链式操作完美实现。
P/PS(` 49zp@a }\*Sf[EMD 七. 问题3
rzBWk 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。
!3&vgvr 1aT$07G0 template < typename T1, typename T2 >
d|NNIf ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"DN `@ {
3CHte*NL= return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
U; q)01 }
'Lw\nO. zm .2L 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
86I* 0?h .X=G template < typename T1, typename T2 >
(_08?cN struct result_2
jw[`_ {
O46/[{p+8 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
`cv:p|s } ;
5UM[Iz LGMFv 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
fIcv}Y 这个差事就留给了holder自己。
2Ls<OO PYf`a`dH n{yjH*\Z template < int Order >
mHMej@ class holder;
vPsX!m[# template <>
XN0Y#l class holder < 1 >
U+i[r&{gb {
gPi_+-@ public :
}Tef;8d template < typename T >
J@TM>R struct result_1
3*TS
4xX {
}00e@a typedef T & result;
fytx({I
.a } ;
e](=)h| template < typename T1, typename T2 >
,{50zx2 struct result_2
z,7^dlT {
W*m[t&; typedef T1 & result;
tVcs r } ;
wg1pt1 ` template < typename T >
HlSuhbi'@ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
!!86Sv {
I{PN6bn{> return (T & )r;
;hvXFU }
ckk [n template < typename T1, typename T2 >
O?WaMfS[1 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
B<RONQj_ {
:qp"Ao{M return (T1 & )r1;
Nw2 bn }
%E\%nTV } ;
kt#W~n h,+=h;! template <>
z>:7}=H0 class holder < 2 >
<X |h* {
t_rDXhM public :
]`XuE-Uh template < typename T >
4Dia#1$:J struct result_1
}BrE|'.j' {
gNd
J=r4 typedef T & result;
dL`
+^E> } ;
,f+5x]F?m template < typename T1, typename T2 >
9gg,Dy struct result_2
}(K6 YL {
hI8C XG typedef T2 & result;
g4X,*H } ;
d"UW38K{ template < typename T >
,no:6 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
WLLv a<{ {
$hQg+nY. return (T & )r;
}A7qIys$4 }
}6>J template < typename T1, typename T2 >
[BBKj)IK typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
F/SsiUBS {
e;5Lv9?C8 return (T2 & )r2;
rk |(BA }
b2e a0 } ;
=.hDf<U
1}E@lOc
A*~1Uz\t 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
{UBQ?7.jE 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Bed jw =B 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
]P$DAi <\g&%c, return l(i, j) = r(i, j);
~,68S^nP)H 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
CJixK>Y^ ~bTae =FP return ( int & )i;
-<!17jy return ( int & )j;
1>VS/H` 最后执行i = j;
qo-F9u1J 可见,参数被正确的选择了。
f](uc(8Z :5{@* }>~>5jc/Pg &2=KQ\HO d %W}w. 八. 中期总结
!u}3H|6~ 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:
J*!:ar 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
;-GzGDc~0 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
pHB35=p28 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
FraW6T}_ d$rUxqB. o}+Uy 78CJ |u r~s$8y- /2Lo{v=0[ 九. 简化
[=6~"!P} 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
@:9fS 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
>Ryss@o 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
v-fi9$#^ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
aSkx#mV +-*/&|^等
cC^C7AAq^ 2. 返回引用。
;kW}'&Ug =,各种复合赋值等
F ssEs!# 3. 返回固定类型。
#pQ"+X 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Df~p'N-$ 4. 原样返回。
(Q8?) operator,
|p -R9A*>h 5. 返回解引用的类型。
OsL%SKs| operator*(单目)
Vnj/>e3 6. 返回地址。
*X
l<aNNx operator&(单目)
}FiN 7# 7. 下表访问返回类型。
,i?!3oLT operator[]
hdtnC29$ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
\41)0,sEy operator<<和operator>>
1DLG]-j} K6{bYho 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。
4ylDD|) rO 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
AY'?Xt -^4bA<dCCE template < typename Left >
>2CusT 2 struct value_return
uy _i{Y| {
VNrO(j DUv template < typename T >
rgdQR^!l6 struct result_1
Eu/y">;v# {
72ViPWW typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
aXbNDj
][ } ;
B UQn+;be D5!K<G?-K template < typename T1, typename T2 >
%7>AcTN~ struct result_2
3V
Mh) {
CQjZAv
typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
4m~7 ~- h } ;
s"',370 } ;
`}~)1'(#/
Q
A)9 {jM<t 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
"bR'Bt |\%F(d330 下面我们来剥离functor中的operator()
3> \fP#oQ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
C8qTz".5$ 0L0Jc,(F+ return l(t) op r(t)
3Wb2p'V7$? return l(t1, t2) op r(t1, t2)
+*_fN ]M return op l(t)
)'!ml return op l(t1, t2)
mvTyx7h= return l(t) op
G?-`>N-u return l(t1, t2) op
Vv]$\`d# return l(t)[r(t)]
Q5y
q"/=[a return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
~+<xFi oB0 8 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:
] `B,L*m6 单目: return f(l(t), r(t));
;Lsjh# return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
GL5^_`n 双目: return f(l(t));
|rxKCzjm return f(l(t1, t2));
mC:X4l]5 下面就是f的实现,以operator/为例
A3"1D umm \r&]A struct meta_divide
*"ykTqa
{
L8:]`MQ0 template < typename T1, typename T2 >
chO'Q+pw static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
hg&w=l {
]^; b return t1 / t2;
R 5K-KSvW }
u%=bHg } ;
niYz9YX jy!f{dsC 这个工作可以让宏来做:
Eg`R|CF }$|%/Y #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
3q#"i& template < typename T1, typename T2 > \
|I}A>XG static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Kd/[Bs% 以后可以直接用
Ehb?CnV#J DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
T/wM(pr'
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
Mu'^OX82 (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。。。)
/[Bl }%!FMXe Lf^5Eo/
5A 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
(Bt;DM#> .'5'0lR5 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
8Wdkztp/S class unary_op : public Rettype
Ii~; d3. {
NV8]#b Left l;
[|a(
y6Q public :
uX<+hG.n} unary_op( const Left & l) : l(l) {}
h4XcKv+ WYwzo V- template < typename T >
_x\-!&[p typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+R
"AA_A? {
r7Nu>[r5 return FuncType::execute(l(t));
j6tP)f^tD }
m\6SG' X
09 template < typename T1, typename T2 >
0rk u4T typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
u}Ei_
O<z {
-l-AToO4 return FuncType::execute(l(t1, t2));
=<[7J]% }
t/JOERw } ;
fDU+3b :
cFF <ZigCo w 同样还可以申明一个binary_op
PM~bM3Ei s8t f@H4r template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
5R,la\!bQ class binary_op : public Rettype
f\h%; X {
,dHP`j ? Left l;
[#7y[<.P Right r;
lir&e
9I+ public :
D3%l4.h binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
T@(6hEmP, LKqRvPnh template < typename T >
cJP'ShnCh typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`aO.=:O_ {
>65
TkAp return FuncType::execute(l(t), r(t));
`0yb?Nk `: }
g9DG=\*A \HCOR, `T template < typename T1, typename T2 >
r~)VGdB+ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
UG6M9 {
McEmd.S<n return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
ob0~VEH- }
7 ,$ axvLw } ;
R `;o!B}[ H \r `7 +->\79<#V( 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
4$%`Qh>yA 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
65lOX$*{- DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
pz$_W 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
-{!&/;Z 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
:tKbz
nd/ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
"\`>2 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
L<0=giE 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
w3<Z?lj: 下面是修改过的unary_op
+d =~LQ}* 7.%f01/i template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
-<O JqB class unary_op
)j\r,9<K+5 {
9#u }^t Left l;
{U(Bfe^a, `Gf{z%/ public :
SLSF
<$ YjFWC!Qj$ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
=]T|h
+q7qK* template < typename T >
b 1cd&e struct result_1
V{KjRSVf= {
O8gfiQqF& typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
?3[tJreVj } ;
pXssh {&uT3*V1 template < typename T1, typename T2 >
9 >%+bA( struct result_2
\ZqK\= {
}gCG&7C typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
U%L
-NMe } ;
j?( c}!} ?J<T template < typename T1, typename T2 >
:H{Bb{B% typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
i9KTX%s5^ {
{-Yee[d<? return OpClass::execute(lt(t1, t2));
<p09oZ{6 }
[qiOd! INOH{`}Ew template < typename T >
M]1; typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
GN0duV {
^ZR8s^X return OpClass::execute(lt(t));
O"qR }W }
97!H`|u < 2@fa
rx: } ;
WI6(#8^p >ZX|4U[$P jSB'>m] 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
1ADv?+j)A/ 好啦,现在才真正完美了。
^L ]B5,}- 现在在picker里面就可以这么添加了:
N^lAG"Jao[ wajZqC2yg template < typename Right >
4x(F&0 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
bhn5Lz$z {
w m19T7*L return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
mdaYYD=c% }
# J]~ 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。
;t|,nz4kJ aF!WIvir M"B@M5KT <z',]hy +ZX.1[O 十. bind
Y3<b~!f 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 CzXS. 先来分析一下一段例子
+|9f%f6vp AO $Wy@ hl**zF int foo( int x, int y) { return x - y;}
5\&]J7( bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Uh}+"h5 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
nW11wtiO. 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。
4b=Gg 我们来写个简单的。
\KCWYi] 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
lr0M<5d=p 对于函数对象类的版本:
zXjwnep AxEc^Cof template < typename Func >
rEmwKZF' struct functor_trait
Si]X
rub {
gn^!"MN+g typedef typename Func::result_type result_type;
;7L ; } ;
3
&Sp@, 对于无参数函数的版本:
k1RV' /eb-'m template < typename Ret >
!O 8.#+ struct functor_trait < Ret ( * )() >
IhfZLE., {
cN5"i0xk typedef Ret result_type;
wh*:\_!0\ } ;
BtzYA" 对于单参数函数的版本:
F*,5\s< mVt3WZa template < typename Ret, typename V1 >
ncj!KyU struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
#hy+ L {
\qB6TiB/ typedef Ret result_type;
>P<'L4; } ;
W6i3Psjsw 对于双参数函数的版本:
~TM>"eB b >O3IfS(l template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
V,vc_d?,_o struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Bh,Q8%\6 {
pjdo| typedef Ret result_type;
d+e0;!s~O } ;
ni<[G0#T 等等。。。
/e(W8aszi 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
AX K95eS (7~%B" template < typename Func >
UhdqY] struct func_return
:T5A84/C {
Fo(y7$33* template < typename T >
uRpBeH]Z" struct result_1
S2Vx e@b) {
F)7j@h^ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
HD H } ;
lCHo+>\Z ?aFZOc4
template < typename T1, typename T2 >
5aG5BA[N struct result_2
(2tH"I {
},s_nJR:8 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
[[X+P 0`r } ;
%mu>-h ac } ;
'-.wFB; zIm-X,~I$ pZjpc#*9N 最后一个单参数binder就很容易写出来了
=9<$eLE0 \?dTH:v/E template < typename Func, typename aPicker >
nd.hHQ class binder_1
7 OWsHlU {
#
M>wH`Q# Func fn;
+|0 t aPicker pk;
>:$"a public :
x;(g 6bUl>4 template < typename T >
bS%C?8 struct result_1
tpGCrn2w> {
%I0}4$ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
&Sa~/!M } ;
x)5LT}p kV+ R5R template < typename T1, typename T2 >
MyFCJJ/ struct result_2
_ Mn6 L= {
wPgDy typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
SiR\a!, C } ;
h1-Gp3# B!uxs binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
He<;4?: &`@lB (m template < typename T >
T%~SM5 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
| k}e&Q_/G {
="2/\*.SL return fn(pk(t));
G
B&:G V }
aj
v}JV&: template < typename T1, typename T2 >
?BsH{QRYQ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_Jy,yMQ^[_ {
vpV$$=Qwp return fn(pk(t1, t2));
R[Nbtbv9Q }
5*1#jiq } ;
61>f(?s N iISJWk6' `;/XK,m- 一目了然不是么?
S (tEwXy 最后实现bind
R"{l[9j4> `I#`:hj lRH0)5` template < typename Func, typename aPicker >
aaT5u14% picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
,5.
<oDH {
|*fNH(8&H return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
,Z5Fea }
%"+4
D,'l yzg9I 2个以上参数的bind可以同理实现。
y!hi"! 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。
Km"&mT $ {G%3*=?,j 十一. phoenix
Y;g% e3nu Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
v#F-<?Vv 3a^)u-9,x for_each(v.begin(), v.end(),
mw"}8y (
+4HlRGH do_
5us^B8Q [
Kr]W
o8dWy cout << _1 << " , "
x{?sn ]
5{>>,pP& .while_( -- _1),
{#9,j]< cout << var( " \n " )
`-u7 I )
:*cHA );
ThiN9! Y xU:4Y0y8 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:
`0z/BCNB 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
OEI3eizgH operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
XR+rT 那么我们就照着这个思路来实现吧:
9t0Cj/w} ` yYvYc :cdQ(O.m template < typename Cond, typename Actor >
~b#OFnyG class do_while
PT05DH {
ftaBilkjp Cond cd;
:G0+;[?N Actor act;
1OP"5f public :
k:mlt: template < typename T >
]LVnt-q struct result_1
Z)5klg$c {
k,lqT>C typedef int result_type;
+ ~~ Z0.[ } ;
4&]%e6,jH iJ4<f->t do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
BCBU b #fN/LO template < typename T >
L^)qe^%3 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
C/ {
4]EvT=Ro do
Rf?%Tv0\ {
mtIMW9 act(t);
0Nt%YP }
.*:h9AE7vo while (cd(t));
|,{+;: return 0 ;
8m|x#*5fQl }
*W%'Di } ;
y
qkX:jt 7PA=)a\ "*t6t4/Q 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
A6Q c;v+ 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。
JSRg?p\ 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。
v4D!7t&v" 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。
s.KOBNCFa 下面就是产生这个functor的类:
/k)
NP d=F)y~&' I:HV6_/^-G template < typename Actor >
$YPQC class do_while_actor
#r(a~ {
c8q G\\t[ Actor act;
F'XlJ M public :
tI'e ctn do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
\QiqcD9Y _Qg{ ; template < typename Cond >
aoK4Du{ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Txu>/1N, } ;
>j-
b5g"g ],Ab cTX 'z~KTDX 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
dX0x
Kk%# 最后,是那个do_
0S_Ra+e K)Ge GajI\_o class do_while_invoker
3}yraX6r! {
h~ZNHSP: public :
"~Us#4> template < typename Actor >
0OEtU5lf`y do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
7F~xq#Wi# {
j ~.u>4 return do_while_actor < Actor > (act);
jWhD5k@v }
r&=r/k2 } do_;
WFXx70n ${e -ffyy 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
ijg,'a~3E 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
w2'
3S#nZ 最后来说说怎么处理break和continue
/lru"R D 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。
x7Eeb!s0f, 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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