一. 什么是Lambda
VG_xNM 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
BtrMv6 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,
RiZ)#0 22/"0=2g c_T+T/O UPy 4ST class filler
EXsVZg"# {
'cqY-64CJZ public :
SLz;5%CPV void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
&2nICAN[ } ;
L[^.pO y@(EGfI 7+;.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:
M8R/a[ -A i&q_h>ZTg 8g {;o7 'p[*2J"K4 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
z.|[g$F OF0v0Y/a jx}7/ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
&b'{3o_KN ZnBGNr %~:@}C%A 9iV9q]($0 二. 战前分析
[P|kY 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
ibn\&}1 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
;xL8W oB(9{6@N #O{cplh, for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
w"O{@2B3:H /* --------------------------------------------- */
^{YK'60 vector < int *> vp( 10 );
{v"Y!/
[z transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Jn%Etz- /* --------------------------------------------- */
e8M0Lz#} sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
DVt^O[ /* --------------------------------------------- */
#qARcxbK| int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
_>bk'V7 /* --------------------------------------------- */
TK0WfWch for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
7m %[$X` /* --------------------------------------------- */
BMtk/r/ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
shEAr*u N85ZbmU~
FNs$k=*8 @{Dfro 看了之后,我们可以思考一些问题:
FOhq&\nkU 1._1, _2是什么?
qDcoccEf 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。
$b[Ha{9(v 2._1 = 1是在做什么?
8|nc($}~ 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。
x`Wb9[u8 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。
&Ez+4.srkh Q!r&vQ/g ^Rtxef 三. 动工
IBUFXzl 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
X3][C s@E)=;! nvA7eTO6C $wyPGok template < typename T >
q VavP6I class assignment
"YAnGGx)LZ {
^M\X/uq$E T value;
\}\#
fg public :
#xfav19{. assignment( const T & v) : value(v) {}
EnmMFxu< template < typename T2 >
qDqy9u:g T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
#guK&?Fye } ;
G .$KP fQ1Dp a|(|!= 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
5A^8?,F@ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
$inKI j\NCoos z "z Mf !S'\ class holder
vY"I {
o2;Eti public :
i'10qWz template < typename T >
%&0/Ypp= assignment < T > operator = ( const T & t) const
~YenH {
TRJTJM_k return assignment < T > (t);
]+b?J0|P< }
n/`!G?kvI } ;
.Yvy37n(( lANi$
:aE ,tDLpnB@; 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:
pMY7{z [XH,~JZJj static holder _1;
aHb&+/HZ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
IwOL1\'T4 S(^YTb7 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
&kn?=NW 而不用手动写一个函数对象。
BS?i!Bm 7 72/ bC -8vGvI> 'T(Q 四. 问题分析
|onLJY7) 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。
{NcJL< ;tS 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。
VbTX;? 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
|`pBI0Sjo 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Dm$SW<!l| 下面我们可以对这几个问题进行分析。
4.Fh4Y:$' um%s9 五. 问题1:一致性
mY[*Cj3WJ 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?|
atW^^4: 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
t~)4f.F: df {\O*6 struct holder
Ujqnl>l {
@' %XdH //
i[MBO`FF template < typename T >
y~Yv^'Epf T & operator ()( const T & r) const
SL`; `// {
}_-tJ. return (T & )r;
!VXy67 }
+Z-{6C } ;
X-Ev>3H :fnJp9c 这样的话assignment也必须相应改动:
.JTRFk{W }D`ZWTjDay template < typename Left, typename Right >
Ui-Y` class assignment
4=`1C-v?q {
t=My=pG Left l;
V|F/ynJfA Right r;
s&+`> public :
q(WGvl^r assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Lsai8 B template < typename T2 >
|eg8F$WU T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
xi4b;U j } ;
G$)tp^%] PW iuM=E 同时,holder的operator=也需要改动:
.:4*HB Nq^o8q_ template < typename T >
Hyenn assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
,Z
:2ba {
eD3\>Y.z return assignment < holder, T > ( * this , t);
mkPqxzxbrL }
MiKq| M= |is*t 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。
]Nw]po+ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
m5a'Vs O/$41mK+! return l(rhs) = r;
>|gXE> 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
8r:T&)v 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
wDSwcNS v-^<,|vm2f template < typename Tp >
GMkni'pV class constant_t
?R4u>AHS@ {
lqgR4 ! const Tp t;
N)a5~<fBG public :
;CoD5F! constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
T00sYoK template < typename T >
\TnK<83 const Tp & operator ()( const T & r) const
{X<_Y< {
;Jb%2?+=! return t;
PMX'vA` }
2P${5WT } ;
;j[gE
ux*G*QZ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
*b!.9p K 下面就可以修改holder的operator=了
3u 7A( j|qdf3^f template < typename T >
?' mP`9I assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
W5()A,R {
EP<{3fy return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
?B)e8i<[f }
%&lwp QNv5CQ& 同时也要修改assignment的operator()
53.jx38xS T-lP=KF= template < typename T2 >
Uqx@9z( T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
j~=<O<P 现在代码看起来就很一致了。
sFvYCRw
/ n=0^8QQ
六. 问题2:链式操作
u-bgk(u 现在让我们来看看如何处理链式操作。
,%zE>^~ 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。
{w,<igh 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。
7|bBC+;( 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。
F9(jx#J~t 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
4x=sJ%E ^5>W`vwp template < typename T >
qI
tbY% struct result_1
7Up-a^k^` {
:uqEGnEut typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
!Htl e % } ;
Jy[rA<x$ P1]F0fR 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:
.:B0(4Mj a3z_o)" template < typename T >
>MhZ(&iD struct ref
q1 BpE8 {
(JE&1 @ typedef T & reference;
usu{1&g } ;
q[Ey!h)xq template < typename T >
hY *^rY' struct ref < T &>
6Bd:R}yZP7 {
0C"2?etMx typedef T & reference;
1Mx2% } ;
. S;o#Zw*R *_Ih@f H 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
74(bo\ V' i@N template < typename T >
<h<_''+ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
!+YSc&R_fW {
1gvh6eE
F return l(t) = r(t);
hh.`Yu L }
AT2D+Hi=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。
31%3&B:Ts 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
l Dwq[ I]w 9\E];~"iP 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
*$JS}Pax _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Q&PEO%/D _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
;Yg/y +5 调用divide的对象返回一个add对象。
p^p1{%= 最后的布局是:
hu}uc&N)iE Add
&t'P>6) / \
@00&J~D Divide 5
)U0I|dx / \
5l(@p7_+ _1 3
7E?60^Tve 似乎一切都解决了?不。
goD#2lg 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。
o?3C -A| 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。
:Fh _Ya0 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:
DIhV;[\ QYAt)Ik9q template < typename Right >
)IIWXN2A assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
gy#G; 9p Right & rt) const
_?bF;R {
$z5C+K@ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
KEq48+j }
D6\k}4n- 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Tv%
Z|%* XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
Np.<&`p! 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
=~dXP 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
q^QLNKOH" 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
(8~Hr?1B 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
3#F"UG2,_ 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
y>r^ MQ N~(?g7 template < class Action >
/de~+I5AB~ class picker : public Action
8p/&_<mnW {
hsI9{j]f public :
8lCo\T5" picker( const Action & act) : Action(act) {}
vv`53 Pbw) // all the operator overloaded
;jlI>;C;V } ;
q _:7uQ /q"8sj/ Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
)G#O# Yy 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
COH>B1W@ Ik=bgEF template < typename Right >
ag!q:6& picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
rC ,ZRFF {
Z[\nyj return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
),-MrL8c% }
_M- PF$ i*+N[#yp Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
XNl!?*l5?l 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。
i[vOpg]J Dd)L~`k{) template < typename T > struct picker_maker
o4aFgal1 {
_o>?\ :A typedef picker < constant_t < T > > result;
T{F
' Y% } ;
T@r%~z template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
QKt{XB6Y {
$n::w c
typedef picker < T > result;
&>}f\ch/ } ;
zogl2e+ 9tCF m.m 下面总的结构就有了:
b X/%Q^Y functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
-}H
EV#ev picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
=~k#<q1^ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
5F1P|t# 至此链式操作完美实现。
zZPXI&, 4z qO!nk u#$sO;8s 七. 问题3
"z{rC} 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。
KU.F4I8}q w?R#ly template < typename T1, typename T2 >
R^JtWjJR ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
QY1|:( {
"^VPe[lA return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
(;++a9GK }
^'hh?mL *1U"uJno 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:
D<bHRtP l9{.~]V template < typename T1, typename T2 >
G"*ch$: struct result_2
YH0utc {
Ve[&_(fP typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
6>Is-/hsy } ;
}FC(Z-g 'L
veCi_ 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?
:g)`V4% 这个差事就留给了holder自己。
hx;0h&L
wD $sKd %9T|"\ template < int Order >
vu_ u\2d class holder;
IoHYY:[- template <>
-W1Apd%> class holder < 1 >
()(/9t {
b./MVz public :
#]s&[O43 template < typename T >
cGv`% struct result_1
EN@<z; {
e>b|13X typedef T & result;
.^[{~#Pc* } ;
C\1x3 template < typename T1, typename T2 >
XWf1c ~J struct result_2
9Cq"Szs {
W JG8E7 typedef T1 & result;
%OT?2-d } ;
:qK^71gz template < typename T >
`"eIzLc%o6 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
`it {
[xl+/F7 return (T & )r;
RJ$x{$r[ }
U^9#uK6GM template < typename T1, typename T2 >
3TNj*jo typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
xn2f!\%p {
l1"* return (T1 & )r1;
y-@{ }
m+pFU?<| } ;
|j!U/n.%w $6*6%T5} template <>
x^6b$>1 class holder < 2 >
hixG/%aO {
je5GZFQw public :
:<R"Kk@ template < typename T >
]+@I]\S4 struct result_1
#;s5=aH {
rLI);!^- typedef T & result;
pXoT@[} } ;
n_P2l<F~/x template < typename T1, typename T2 >
I_iXu;UX struct result_2
xC -&<s {
_{y4N0 typedef T2 & result;
e<HHgC#J } ;
o@DlK` template < typename T >
>1NE6T typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
1p
COLC%1 {
[?moS! return (T & )r;
1YvE/<6 }
L(_bf/@3 template < typename T1, typename T2 >
ac#I$V- typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
VK^m]??s_ {
?m:,hI return (T2 & )r2;
75*q^ui }
G
q2@37U } ;
i'uSu8$'* vALH!Kh L31#v$;4 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> >。
] 5:0.$5 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
8\$u/(DX 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
m 9.BU2. L IRdWGQ4 return l(i, j) = r(i, j);
Vae=Yg=fw 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
iJ!p9E*( wdQ%L4l return ( int & )i;
9<-7AN}Z return ( int & )j;
ExZ|_7^< 最后执行i = j;
+`'> 可见,参数被正确的选择了。
>4]y)df5 [^eQGv[S T6I$7F raB',Vp SuFGIb7E 八. 中期总结
,!oR"b! 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
o$KW*aDp 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
y}GFtRNG 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
BFn4H%1 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
b!c2j I9O%/^5^[w T1g3`7C3 J6RzN'j ,^uQw/ 3&KRG}5 九. 简化
wlw`%z-B2 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。
yp"h$ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
_j}jh[M
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:
7'idjcR 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
%>!$eCX +-*/&|^等
R 9b0D>Lxt 2. 返回引用。
^H~g7&f9?N =,各种复合赋值等
gfly?)V nF 3. 返回固定类型。
] Wx?k7T 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
ytyB:# J 4. 原样返回。
9y{R_ operator,
DW0N}>Gp* 5. 返回解引用的类型。
L(t!C~3 operator*(单目)
NM0s*s42 6. 返回地址。
Fu[<zA^ operator&(单目)
5LJ0V 7. 下表访问返回类型。
q cGsx2 operator[]
-DL"Yw} 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
dd:vQOF; operator<<和operator>>
ZXC_kmBN/ /<T3^/ ' OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
s&F&
*5W 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
';KWHk8C 84A:Rd'k3) template < typename Left >
't3&,:Y struct value_return
I T?~`vi {
);=0cnr3 template < typename T >
s|!lw struct result_1
1Ms_2 {
8M8Odz\3 q typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
X|dlVNL8p } ;
kV@?Oj.&I, eNu]K,rT template < typename T1, typename T2 >
c)4L3W-x= struct result_2
PM`iqn)@ {
;C,t`( typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
JiFB<Q\ } ;
tX~*.W: } ;
<7_s'UAL! ?ZP@H
_w6} tui5?\ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Hd57Iw L'u*WHj|v 下面我们来剥离functor中的operator()
<HH\VG\H6 首先operator里面的代码全是下面的形式:
: 22)` ;0 B,U|V return l(t) op r(t)
YT'olk return l(t1, t2) op r(t1, t2)
P71] Z return op l(t)
_f"KB=A_x return op l(t1, t2)
rVZl v3 return l(t) op
tP4z#0r2 return l(t1, t2) op
z>z9xG' return l(t)[r(t)]
:pvB}RYD return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
=d#(n M* {JQCfs 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
D-LQQ{!D5 单目: return f(l(t), r(t));
a g6[Nk return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
H @5dj} 双目: return f(l(t));
vOo-jUKs return f(l(t1, t2));
m,V"S(A 下面就是f的实现,以operator/为例
Q%x-BZb~ `PZcL2~E struct meta_divide
"xAIK {
m2[]`Ir^@ template < typename T1, typename T2 >
aRy" _dZ2 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
ko~D;M: {
Egmp8:nZl@ return t1 / t2;
^J'O8G$ }
%#TAz7 } ;
T'!p{Fbg; 7ygz52 这个工作可以让宏来做:
^~^=$fz h?p!uQ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
{LBL8sG template < typename T1, typename T2 > \
mC}
b>\ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
wizLA0W 以后可以直接用
eI98J"h%? DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
@*BVS'\ 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
z||FmL{ (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。。。)
||Vx:(d7D& Qt>Bvu Q $kc cM&B 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
`#4q7v~>oe VUC_|=?dL template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
/sr.MT class unary_op : public Rettype
yVWt%o/ {
cCs@[D#O1 Left l;
~d-Q3n?zR public :
+ cZC$lo unary_op( const Left & l) : l(l) {}
kgd
dq JqV}$E"M2 template < typename T >
SB,#y>Zv? typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ce:wF#Qs {
>Se-5QtLcf return FuncType::execute(l(t));
Kx02 2rgDU }
/0b7"Kr N
;Cs? C template < typename T1, typename T2 >
+/ ?oyC+Z typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
qtuT%?wT@Z {
kRV]`'u, return FuncType::execute(l(t1, t2));
dF7`V J2 }
W&HxMi } ;
(_AU) z9w]{Zd_,d NIHcX6Nw 同样还可以申明一个binary_op
U/ax`_ pnUL+UYeM template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
wLxuSs| class binary_op : public Rettype
.Hg{$SAC(w {
g){gF( Left l;
4U3 `g Right r;
<5zr|BTF]F public :
Zt}b}Bz binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
-$I$z o EAHdt=8W{ template < typename T >
OZ/"W)
typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5%+epzy {
G 2uM 6 return FuncType::execute(l(t), r(t));
Z/q'^PB
p }
yji>vJHu =3PZGdWD template < typename T1, typename T2 >
lo-VfKvy typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'sTc=*p/ {
,{_56j^d, return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
-`$J& YU }
&yI>A1 } ;
*VaQ\]:d +_jM$?:F} 3Xy~ap>Y 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
r@PVSH/ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
?;A\>sP DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
GC|V>| tz# 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
iFZ.a.NDc 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Ym6v 4k!@O 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
_Td#C1g3 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
NTSIClm}U 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
qcge#S> 下面是修改过的unary_op
>8&fFq nELY( z template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
BU|)lU5)z class unary_op
PP]7_h^2 {
C3~O6<,Jh Left l;
&UO/p/a b5?k gY public :
V9cj _|{Z850AS unary_op( const Left & l) : l(l) {}
5g.Kyj| 9P*f template < typename T >
wUL 5"\ struct result_1
3GrIHiCr {
(B%[NC6 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
{XV'C@B } ;
!_oR/) (M{>9rk8 template < typename T1, typename T2 >
. BX*C struct result_2
TaF;PGjVw {
&8I*N6p:%/ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
_C19eW' } ;
T7o7t5* q
s:TR template < typename T1, typename T2 >
NC iBn>=: typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
SiJ{ {
6PC?*^v return OpClass::execute(lt(t1, t2));
wOLV?Vk }
"U$](k.<VA %*RZxR): template < typename T >
o_5[}d typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
n/e ,jw {
#o,FVYYj return OpClass::execute(lt(t));
cucT|y }
PDLps[a jv6>7@<G } ;
1=e(g#Ajn\ lXEnm-_ ; P$ _:-C 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
qn'TIE. 好啦,现在才真正完美了。
Sr_hD5! 现在在picker里面就可以这么添加了:
F{_,IQ]U ~Q5]?ZNX template < typename Right >
[)il_3t picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
{s8g;yU5 {
JIqg[Mao return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
@Kw&XK e` }
4,?beA 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。
@ZrNV*&< )*Wz5x tu/4 j?g#8L;W\w QL2 `X2 十. bind
HrMbp 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。
EQX<<x" 先来分析一下一段例子
"-j96
KD x(p/9$.# m\E=I5*/ int foo( int x, int y) { return x - y;}
`cIeqp bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
E,cQ9}/ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
o 9(x\g 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
j8]M}Q$ 我们来写个简单的。
P>$+XrTE 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Om_ "X6 对于函数对象类的版本:
"KSdC8MS U??OiKVZ+ template < typename Func >
C5jt(!pi struct functor_trait
A
PrrUo {
M
9NT%7Il typedef typename Func::result_type result_type;
.F[5{XV } ;
d/awQXKe7 对于无参数函数的版本:
P0U&+^W"9 4ElS_u^cP7 template < typename Ret >
M(uJ'Ud/! struct functor_trait < Ret ( * )() >
73_-7'^mQ {
;e9&WEG_\ typedef Ret result_type;
+_QcLuV, } ;
XQmg^x[,A 对于单参数函数的版本:
P"Z1K5>2L g@pK9R%wH< template < typename Ret, typename V1 >
J HV struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Q'?VLv|@ {
!89hO4 0r typedef Ret result_type;
gvL*]U7 } ;
S,f#g?V 对于双参数函数的版本:
woF{O)~X JXR]G template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
1/6}E]-F struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
DF-.|-^9I {
sP~xe( typedef Ret result_type;
/CbiYm } ;
_a_T`fE&de 等等。。。
NLUO{'uUW 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
t**d{P+ *i!t&s template < typename Func >
1u(n[<WtT_ struct func_return
{Z
Ld_VGW {
IGab~`c-[ template < typename T >
DJqJ6 z:' struct result_1
I :bT"N {
}]<|`FNc typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
jM-5aj[K } ;
{A5$8)nl| 1N5lI97j template < typename T1, typename T2 >
-.L )\ struct result_2
U!E}(9
tb {
2Uu!_n}tNF typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
KuL+~ } ;
"|R75m,Id } ;
OI3j!L2f OKk"S_` zZey 最后一个单参数binder就很容易写出来了
d#W^S[[ Lf%}\0: template < typename Func, typename aPicker >
,4B8?0sH| class binder_1
}r;=<mc,O {
%c%`<y<~L Func fn;
ZCMH?> aPicker pk;
8@RJ> public :
LvZ',u} $@L2zl1 template < typename T >
WMWUP ZsGS struct result_1
:h!'\9 {
NW*#./WdF8 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
qG9j}[d' } ;
$D D esy3 /s+S\
djk template < typename T1, typename T2 >
-"^xg" struct result_2
rhly.f7N=A {
;E>#qYC6 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
LB9W.cA
} ;
T21?~jS `0MQL@B binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
!|- U, zJ:%iL@ template < typename T >
A>HCX 4i typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
wM3m'# xJ {
-lAY*2Jg return fn(pk(t));
hTcU
%Nc }
7r.~L template < typename T1, typename T2 >
t~44ub6GN` typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/-WmOn* {
4gUx#_AaG return fn(pk(t1, t2));
"/2kf)l{4 }
2iO{*cB } ;
kg,\l9AM K8_\U0 K <s$T7Zk 一目了然不是么?
FN (O 最后实现bind
:2')`xT zE?dQD^OD 2v#gCou template < typename Func, typename aPicker >
q:iu
hI$~G picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
UnEgsfN {
!41"`D!1 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
p{``a= }
bD|VT Pf?15POg&B 2个以上参数的bind可以同理实现。
4 ?[1JN> 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
joZd 8pp;"
"b 十一. phoenix
S2W@;XvV Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
^\Q%VTM ZvO1=*
J, for_each(v.begin(), v.end(),
~`B]G (
W/CZ/Mc do_
ta
PqRsvu [
vb`aV<MhH cout << _1 << " , "
Q~P|=* ]
GhjqStjS&l .while_( -- _1),
{K?e6-N(z cout << var( " \n " )
>J)4e~9EJ2 )
'iDkAmvD );
jpTk@ oL<5hN*D 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
_#{qDG= 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
XdOntP *a operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
G|"m-.9F 那么我们就照着这个思路来实现吧:
UISsiiG( .3cD.']% % I2JS template < typename Cond, typename Actor >
gFfKK`)}D' class do_while
\ Z5160 {
O'3/21)|y Cond cd;
P97i<pB Y_ Actor act;
gkKNOus public :
BW`;QF< template < typename T >
U)Tl<l< struct result_1
{ 9\/aXPS {
2t45/:, typedef int result_type;
^uVPN1}b^@ } ;
b.kV>K"X3 lIO#)> do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
5j9%W18 o=xMaA template < typename T >
0<fQjXn typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
nQa:t. rC {
YQD/vc~8G do
~@[<y1g?nG {
@l5GBsLK act(t);
9jNh%raG| }
R|wS*xd , while (cd(t));
JLjs`oqh return 0 ;
}_@p`>|)rB }
-9o7a_Z } ;
+RkXe;q K,*-Y)v2W -7%dgY( 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
R|Uu 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
kX:1=+{xg 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
W`TSR?4~t? 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
`gJ$fTi& 下面就是产生这个functor的类:
T,PN6d <p2\;\?4z l7IF9b$c template < typename Actor >
2pP"dX class do_while_actor
k5+ Fxf {
t'.:"H8BI Actor act;
}9;mtMR$ public :
b' ~WS4xlD do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
U9awN&1([ eYUq0~3 template < typename Cond >
lk
/Ke picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
|_ U!i } ;
q]SH'Wd Z$6B}cz< ];N/KHeZ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
N3oa!PE 最后,是那个do_
av:%wJUl,$ ld 1[Usaq <JvYCWX` class do_while_invoker
cjd-B:l {
S?VKzVDB.S public :
ocp template < typename Actor >
78?cCj{e do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
-mLu!32I< {
Wvl'O'R return do_while_actor < Actor > (act);
B[+b%a3 }
u^WZsW } do_;
%|j`;gYV MfKru,LSh 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
P:1eWP 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
6KPjZC< 最后来说说怎么处理break和continue
TB84} 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。
QA)W( 1 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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