一. 什么是Lambda
p-i]l.mT5 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
-`ys pE0? 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,
1 _:1/~R1 nk?xNe4 `h%D\EKeB 3YZ3fhpw class filler
/:c,v- {
UmHJ/DI@ public :
(B?xq1Q void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
&VBD2_T } ;
`HZHVV$~ hdNZ":1s pC?1gc1G 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
2L{:H ^.$r1/U @kgpq JOoLHZQ1v for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
.L5T4) D}
<o<Dk crOtQ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
]Rys=.! dA!fv`,6- HT;QepY3 U Y?]\4Om 二. 战前分析
HS7
G_ 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。
r^Rcjyc1 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
=;-ju@d %RR|QY* ,`B>} for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
}A&Xxh!Fwo /* --------------------------------------------- */
9p0HFri[ vector < int *> vp( 10 );
bD^ob.c.A transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
K=^_Ndz /* --------------------------------------------- */
AK\g-]8
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
07WIa@Q /* --------------------------------------------- */
sN an" int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
sN \}Q#:8 /* --------------------------------------------- */
l`w|o for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
tS.b5$Q /* --------------------------------------------- */
otnY{r* for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
+^3L~? o\V4qekk UBk
5O& U3R`mHr0 看了之后,我们可以思考一些问题:
Jhq5G" 1._1, _2是什么?
1:l&&/Wy 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。
dUVTQ18F 2._1 = 1是在做什么?
QBT-J`Pz 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。
. R8W< 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。
$S-;M0G
x \#*;H|U.x 5O;oo@A:[ 三. 动工
b}{9
:n/SC 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
>|&OcU ba:du
|Ec 5~rY=0t T!eh?^E template < typename T >
.Y Frb+6 class assignment
ofhZ@3 {
`uJ l<kHI T value;
L\'qAfR Z public :
` vmk assignment( const T & v) : value(v) {}
O%h
97^%k template < typename T2 >
C(Gb T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
T/.y(8!0I8 } ;
ra#)*fG,~ RBojT vBQ?S2f 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
TKutO0 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
{_gj>n (1 i{RS/,h4 q9Opa2 )RKhEm%Vr2 class holder
2o7C2)YT$ {
)o(F*v public :
|N3CoB template < typename T >
g,]5&C T3v assignment < T > operator = ( const T & t) const
~w}[
._'#M {
d:WhP_rK9 return assignment < T > (t);
38S&7>0@|q }
Am^O{`r41 } ;
S{|)9EKw -`1L[-<d=/ +?g,&NE 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:
\}Kp=8@nE
l e/#J static holder _1;
?d`+vHK]> Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
hp%Pg & lcJumV=%> for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
/
{bK*A! 而不用手动写一个函数对象。
Z8_gI[Zn :1 P VW9iT+c 0r&9AnnWu+ 四. 问题分析
HbVV]y 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。
nU#q@p)Xg 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。
Qvg"5_26v 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
[5d][1= 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
5'[X&r%# 下面我们可以对这几个问题进行分析。
u\;dUnr ![C$H5 五. 问题1:一致性
&l*dYzqq 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
DG
FvRB 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
<^Nj~+G' Wb(0Szk; struct holder
&\br_ {
1VsEic //
HWAqJb [ template < typename T >
oYM3$.{E T & operator ()( const T & r) const
fmN)~-DV9` {
\} Szb2 return (T & )r;
85~h+Q; }
zt%Fvn4/pF } ;
[gY__ jmNj#R@t 这样的话assignment也必须相应改动:
kO>{<$ x5Pt\/ow template < typename Left, typename Right >
6242qb class assignment
!`U<RlK7 {
2g545r. Left l;
Q 8E~hgO Right r;
E%:zE Q public :
(6^k;j assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
6-YR'ikU template < typename T2 >
nx]b\A T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
R?Q-@N>wE } ;
3k0%H]wt HwK "qq- 同时,holder的operator=也需要改动:
/ kGX 6hh UL"3skV template < typename T >
xT8"+} assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
z1 px^#
{
m?`Rl6!@8\ return assignment < holder, T > ( * this , t);
Qeog$g.HI }
:*nBo ,99G2Ev4c 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
'Mqa2o'M 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
j06oAer 9 Z9^$jw] return l(rhs) = r;
jYZWf `X~ 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。
vw; 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
>u2#<k]1& @S92D6 template < typename Tp >
_x{x#d;L3 class constant_t
+yI^<BH {
8PS:yBkA| const Tp t;
k| o,gcU public :
![tI(TPq constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
@>j \~<% template < typename T >
c[7qnSH const Tp & operator ()( const T & r) const
dVfDS-v! {
DyZ90]N return t;
hj1jY }
:W.(,65c } ;
:wAB"TCt0 4e t#Q 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
^)pY2t<^ 下面就可以修改holder的operator=了
+60;z4y}w rXX|?9' template < typename T >
[{*#cr f assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
%C:XzK-x {
TI return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
'a*IZb-M }
es]m 6A N8vl<
Mq 同时也要修改assignment的operator()
c.WT5|:qw /XB1U[b template < typename T2 >
7A-rF U$ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
7mNskb| 现在代码看起来就很一致了。
^*Fkt(ida M3kE91 六. 问题2:链式操作
`s $@6r$ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
6u}NI!he 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。
7:%K-LeaQu 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。
A-$BB=Ot 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
i=+6R 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
0=DawJ9 <H/H@xQ8G template < typename T >
5?MvO]_ struct result_1
t |h mEHUk {
bwFc>{Wo5 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
!Ua#smZ } ;
GAlO<Mu
KRe=n3 1 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
}D O# {@af @~ L.m}GF template < typename T >
Y."[k&P- struct ref
ja2]VbB {
&i!] typedef T & reference;
)frtvN7 } ;
0oMMJ6"i template < typename T >
TW0^wSm struct ref < T &>
KK?~i[aL {
ffVYlNQ7L typedef T & reference;
3R><AFMY? } ;
(" %yV_R !
N p 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
oH0\6:S 'z'm:|JW template < typename T >
\^cn}db) typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
WXL.D_=+ {
2<|5zF return l(t) = r(t);
m}(DJ?qP }
G#Ow>NJ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
0l6%[U?o 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
~Zm(p*\T CmZ?uo+Y 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
s>X;m.< _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Zn//u<D _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
zU%aobZ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
3a0C<hW 最后的布局是:
;xc Add
0&x)5^lG / \
TxWjgW~ Divide 5
lzuZv$K / \
HChewrUAn _1 3
7d*<'k]{, 似乎一切都解决了?不。
TBco 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。
|D~MS`~qd5 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。
Ft}tIP7 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:
wSK?mS6 hbK+\X template < typename Right >
ElAG~u? assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
e|LXH/H Right & rt) const
DxBt83e {
5a/)| return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
h(sD] N }
cPXvTVvs 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
JoYzC8/r 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。
(ni$wjq=z^ 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。
slx^" BF^ 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。
u=[oo@Rk` 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。
DiX4wmQ 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?
$4"OD"Z Cq 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
.H&;pOf u@HP@>V template < class Action >
oKac~}_KL class picker : public Action
^cNP?7g7 {
mR^D55k public :
k#.co~kS picker( const Action & act) : Action(act) {}
@&+
1b= // all the operator overloaded
4$^=1ax } ;
K02./ut- 2gGJ:,RC$ 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。
cg~FW2Q 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:
U
uysG\ ;,1i,? template < typename Right >
#E1*1E picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
5c#L6 dA) {
b}
*cw2 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
k[p }
F-Ea85/K@4 ;H^!yj5H Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
7\xa_nrI 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。
$I9zJ"* :PLs A3[} template < typename T > struct picker_maker
yZ{YIy~ {
7~',q"4P/_ typedef picker < constant_t < T > > result;
}?JO[Q + } ;
Q pX@;j template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
YpL}R# {
xR.Ql> typedef picker < T > result;
?|33Np) } ;
~-6;h.x= E(oNS\4 下面总的结构就有了:
S92Dvw? 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。
}&j&T9oX 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。
zehF/HBzE picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
/vhh2` 至此链式操作完美实现。
ax<0grK 2'_sGAH ft7wMi 七. 问题3
=p"0G %+% 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。
s{/nO) {^qc`oF template < typename T1, typename T2 >
Eq?o/'e ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=[WccF {
gUMUh]j return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
_,}Ye,(^= }
/sai}r1 j\a?n4g - 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}pJ}PX` -[F^~Gv|; template < typename T1, typename T2 >
o+na`ed struct result_2
09"~<W8 {
_RmrjDk typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
x.q%O1 } ;
W%P&o}' q8oEb 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?
1@y?OWC 这个差事就留给了holder自己。
0,c
z&8 ji2#O. WC4Il
C template < int Order >
FKQnz/ class holder;
I/tzo(r template <>
jsR1jou6 class holder < 1 >
FD*y[A
? {
=k_u5@.Z
public :
Jx}5`{\ template < typename T >
SbZk{lWcq struct result_1
SlZu-4J.- {
+)|2$$m typedef T & result;
{p-%\nOC } ;
X;1q1X)K template < typename T1, typename T2 >
;2iZX=P`n struct result_2
$5A XE;~{ {
vfj Ipg%i typedef T1 & result;
L?P8/]DGp } ;
UYPBKf]A9 template < typename T >
MMf6QxYf typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
z TK {
=nsY[ s< return (T & )r;
<7p2OPD }
d+^;kse template < typename T1, typename T2 >
YZk& 'w typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
rf~Ss< {
+)Ty^;+[1 return (T1 & )r1;
YT_kMy> }
&F:7U! } ;
f`c z@ gR6:J template <>
LDNpEX~ class holder < 2 >
OYKV* {
]}B&-Yp public :
D(&OyZ~Q+ template < typename T >
j)uIe)wZw struct result_1
l}wBthwCc {
jfWIPN typedef T & result;
^R\blJQ<^ } ;
J7xZo=@k template < typename T1, typename T2 >
K'tz_:d| struct result_2
}O>IPRZ {
cmI8Xf]"P- typedef T2 & result;
Ik,w3 }*P* } ;
@bPJ}C template < typename T >
DK-=Q~`! typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
G'("-9 {
*rbayH return (T & )r;
N\0Sq-.
}
k X-AC5] template < typename T1, typename T2 >
k >MgrtJI typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
H!A^ MI {
Oe#k| return (T2 & )r2;
"Vh(%N`6 }
LU]~d<i99 } ;
hImCy9i} v`fUAm/ QXrK-&fju 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
C]`Y PM5 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
,lUo@+ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
J]N}8 0 qdm!]w.G5 return l(i, j) = r(i, j);
r=k}EP&< 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
WsoB!m MqpoS return ( int & )i;
*dTw$T# return ( int & )j;
1Zecl);O{ 最后执行i = j;
A#i-C+"} 可见,参数被正确的选择了。
2H /a&uo@n _#+9)*A .{}t[U 2 rH6ap |N g[^ 八. 中期总结
ANNL7Z3C 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:
ZO`d 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
25TEbp[dy 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
tEeMl =u 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
+`+a9+= !F8
!]"* &a:aW;^A7 N+tS:$V {/Cd ^CK
~)Z`Q 九. 简化
g %Am[fb 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。
M}vPWWcl 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
}_;nln?t( 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:
N.<hZ\].= 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
r~;N(CG +-*/&|^等
Grqs*V &|g 2. 返回引用。
w"e2}iE7 =,各种复合赋值等
+!<`$+W 3. 返回固定类型。
W)_B(;$] 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
k9,"`dk@ 4. 原样返回。
Y}6)jzBV operator,
UvI!e4_ 5. 返回解引用的类型。
NX;&V7 operator*(单目)
'71btd1 6. 返回地址。
M(BZ<,9V operator&(单目)
i!iODt3k 7. 下表访问返回类型。
v!uLd.( operator[]
BE2{qO{ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
N3?d?+A$ operator<<和operator>>
vfm-K;,#
l gC 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。
|(V3 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
-bE|FFU >"[u.1J_'I template < typename Left >
n >Ei1 struct value_return
fP|\1Y?CS {
26**tB< template < typename T >
&td#m"wI struct result_1
EAfSbK3z {
x:x QXjJ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
{)y4Qp } ;
_H,RcpyJ 6i4j(P template < typename T1, typename T2 >
phdN9<Z struct result_2
c1^3lgPv {
p
c],H typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
+D@R'$N } ;
?,NAihN] } ;
oW_WW$+N {x:IsQZ x#^kv) 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
OrBFe *2y P#xn!fMi 下面我们来剥离functor中的operator()
B]vj1m`9 首先operator里面的代码全是下面的形式:
6PH*]#PfoD )N/KQ[W return l(t) op r(t)
7Tbk ti; return l(t1, t2) op r(t1, t2)
F)@<ZE return op l(t)
\9p;md` return op l(t1, t2)
bo2Od return l(t) op
RB"rx\u7K return l(t1, t2) op
Ie~~L U return l(t)[r(t)]
EkX6> mo return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
0#JBz\ R<=t{vTJ5 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:
5f5ZfK3<i 单目: return f(l(t), r(t));
&<V~s/n=6? return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
4!jHZ<2Z 双目: return f(l(t));
($s{em4L return f(l(t1, t2));
}dz(DPd 下面就是f的实现,以operator/为例
b\2"1m0H F0\ry "(t struct meta_divide
&u8c!;y$b {
=FnZk J template < typename T1, typename T2 >
Jj " {r{ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
#t
O!3= 0 {
Pz 'Hqvd return t1 / t2;
?<;<#JN }
?KN_J } ;
3(%,2 #!/Nmd=Nj 这个工作可以让宏来做:
b ~gF,^w LPO" K"'w #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
S\A[Z&k0
template < typename T1, typename T2 > \
hd~rC*I static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
rx/6x(3 以后可以直接用
2. _cEY34 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
9m6j?CFG} 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
@-}]~|< (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。。。)
brWt =S,<yQJ 9o`3g@6z 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
7 SZR#L :+Kesa:E template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
5*$Zfuf class unary_op : public Rettype
2e"}5b5 {
_HsvF[\[ Left l;
sYpogFfV public :
9[D7N unary_op( const Left & l) : l(l) {}
YC'~8\x3z @Hh"Y1B template < typename T >
B}X#oA typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
e=jO_[ {
5MJ'/Fy( return FuncType::execute(l(t));
"puz-W'n }
AHGcWS\,X R{vPn8X6g template < typename T1, typename T2 >
8H?AL
RG typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
B5G$o{WM {
t^hkGYj!2 return FuncType::execute(l(t1, t2));
SfUUo9R(sm }
h.0K
PF]O } ;
Hw{Y.@)4R d}_c( $P3nP=mf 同样还可以申明一个binary_op
[3Rj?z"S 5b p"dIe template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
U@nwSfp:G class binary_op : public Rettype
hT"K}d;X {
E6M: ^p*< Left l;
_ GSw\r Right r;
N/BU%c
ph+ public :
'Aj>+H<B binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
99K+7G\{ N &=2 / template < typename T >
|U
$-d^ZJ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]?{lQ0vw'w {
AHJ;>"] return FuncType::execute(l(t), r(t));
6^;!9$G|D* }
lvi:I+VgA Ck?: 8YlF template < typename T1, typename T2 >
W?-BT >#s typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"M^W:4_ {
DT4RodE$ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
uszSFe]E }
bl_WN|SQ } ;
^ {f^WL= VhgEG(Ud WmUW
i{ 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
A#&qoZ(C 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
(p=GR# DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
R"`{E,yj 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。
:'~ gLW>j 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
"b4iOp&:= 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。。。
om?CFl 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
yXg1N
N 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)
u^%')Ncp 下面是修改过的unary_op
/}_c7+// :n9~H+! template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
7G/|e24 class unary_op
Ws)X5C=A {
A'iF'<% Left l;
30+l0\1 vfJk?
( public :
4uAafQ`@H -oBas4J unary_op( const Left & l) : l(l) {}
yX3H&F6 Ba|}C(Ws? template < typename T >
i0Q
_f!j struct result_1
Eu.qA9,@U {
sA-W^*+ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
_x6E_i-( } ;
q-
(NZno \N+Ta:U1P template < typename T1, typename T2 >
Lo E(W|nj struct result_2
<Cu?$ {
e-3pg?M typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
O&iYGREO } ;
G D{fXhgk ZM`P~N1?)g template < typename T1, typename T2 >
a9zph2o-
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
x9A
ZS#e)[ {
zN/~a) return OpClass::execute(lt(t1, t2));
(!5}" fj }
DN':-PK OKP_3Ns template < typename T >
&iy(oM typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
g{)H"
8L {
nvo1+W(% return OpClass::execute(lt(t));
Ja=70ZI^6 }
xWz;5=7a] _ZM9
"<M-X } ;
"4uUI_E9F;
kjC{Zr -u9yR"n\} 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
Tv,. 好啦,现在才真正完美了。
9$V_=Bo 现在在picker里面就可以这么添加了:
9^#gVTGXv a {$k<@Ww template < typename Right >
0k0c picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
" IkF/ {
76Vyhf&7 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
J&ECm+2 }
[2 w<F[ 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。
:#:O(K1PW pUMB)(<k w+q;dc8 agm5D/H]: 0!,gT H> 十. bind
a05:iFoJ 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。
*R\/#Y| 先来分析一下一段例子
- b\V(@5 _q$LrAT 6+nMH
+[ int foo( int x, int y) { return x - y;}
8<wuH#2<y bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
?Ga2K bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
NU&^7[!yl 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。
%>9+1lUhV 我们来写个简单的。
*tfDXQ^mN 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
xCp+<|1 对于函数对象类的版本:
PBww pY!dG-; template < typename Func >
|8qK%n f} struct functor_trait
N'
$DE {
v7<S F typedef typename Func::result_type result_type;
Prb_/B Dd } ;
t#pqXY/;D 对于无参数函数的版本:
eIUuq&( i=X* template < typename Ret >
A6UdWK struct functor_trait < Ret ( * )() >
a}qse5Fr {
M`+e'vdw typedef Ret result_type;
k CW!m } ;
gUH'DS]{ 对于单参数函数的版本:
Hdbnb[e UK~B[=b9 template < typename Ret, typename V1 >
9p\Hx#^ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
7hN6IP*so {
Dj
]Hgg typedef Ret result_type;
q"LJwV}W } ;
y }&4HrT& 对于双参数函数的版本:
<% 7P }y-;>i#m=g template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
^0x.'G? struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
j`|^s}8t {
Ld}(*-1i typedef Ret result_type;
Fi?Q
4b } ;
N?=qEX|R 等等。。。
?dKa;0\ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
2 ]DCF eN|HJ= template < typename Func >
`b.o&t$L struct func_return
qaMZfA {
2c"N-c&A template < typename T >
H#|Z8^ *Ds struct result_1
A
eGG {
KI Plb3oh typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
(U(/C5' } ;
<nw<v9Z s
la*3~?* template < typename T1, typename T2 >
])QO% struct result_2
jV4hxuc$ {
WpJD=C% typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
+Y5(hjE } ;
BA1MGh } ;
t(j_eq}J ,a9D~i 9R X"TUe>cM 最后一个单参数binder就很容易写出来了
z{`6# <;z[+6T template < typename Func, typename aPicker >
$#G6m`V class binder_1
'Vm5Cs$ {
z)&naw. Func fn;
4/HY[FT aPicker pk;
D%;wVnUw public :
dXhCyr%"6 @~$F;M=.* template < typename T >
c_qcb7<~. struct result_1
--
i&" {
\'; t* typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
|{7e#ww] } ;
cyGN3t9`. Tsm1C#6 Y* template < typename T1, typename T2 >
JNxW6 cK struct result_2
g,n-s+ {
^e aRgNz typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
5:*5j@/S } ;
:cXIO Avs7(-L+s binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
[}A_uOGEP P1)* q0 template < typename T >
hF7V !*5 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ub`z7gL {
.8T\Nr\~2 return fn(pk(t));
IwTr'}XIw }
gro7*< template < typename T1, typename T2 >
rPiiC/T.` typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
``(}4a {
[^?13xMb return fn(pk(t1, t2));
U OR _M5 }
"xD}6(NL(r } ;
DL'd&;6 &5kZ{,-eM @9_nwf~X4 一目了然不是么?
q4sl=`L5Sp 最后实现bind
lSn5=^]q ~a'nHy1 3E<aiGU template < typename Func, typename aPicker >
y\F`B0#$ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
O%YjWb {
@DfkGm[% return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
vQ:x%=] }
"C:rTIH $"Y3mD}?L 2个以上参数的bind可以同理实现。
\3%W_vU_ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
SW,q}- Hi]vHG( 十一. phoenix
NniX/fk Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
a);O3N/*I { A:LAAf[6 for_each(v.begin(), v.end(),
Q?*
nuE (
H{j~ihq7 do_
wD<vg3e[H [
5*JV )[ cout << _1 << " , "
{[Uti^)m% ]
%:"
RzHN .while_( -- _1),
Jq#[uX cout << var( " \n " )
8_"3Yb`f )
"NxOOLL );
J*}VV9H i'Y-V]-> 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
<8iYL`3 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
g/OI|1a operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
NlA*\vco 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Z -pyFK\ Qe2m8 !(B_EM template < typename Cond, typename Actor >
!aQIh class do_while
d>^~9X {
5>'?:jY Cond cd;
*w=z~Jq^R" Actor act;
/t$rX3A public :
utq.r_ template < typename T >
(3AYy0J% struct result_1
rQ=xcn[A {
G{F6 typedef int result_type;
!c\7 } ;
X"kXNKV/n `ifb<T do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
:_MP'0QP ?O!]8k`1$ template < typename T >
I_:t}3s typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:L]-'\y {
NU|qX {- do
_mw13jcN] {
53bM+ act(t);
1T!cc%ah }
Lqg]Fd while (cd(t));
U!x0,sr return 0 ;
63.( j P1; }
5_v5 } ;
3b<: :t O-i4_YdVt vB Sm=M 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
d?JAUbqy 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。
+<gg 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。
l<$rqz3D 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
D`V6&_.p 下面就是产生这个functor的类:
+z+F- a4%`" )y6QAp template < typename Actor >
:}^Rs9 ' class do_while_actor
,(6)ghr {
dI!8S Actor act;
w"q-#,37j public :
ot^q}fRX do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
OSU{8. V:(y*tFA template < typename Cond >
jh>N_cp picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
37#cx)p^f } ;
F@g17 aa eUYZxe :6 P=2wkzeJj 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
w(/7Jt$ 最后,是那个do_
sD{j@WEZ bdCykG- bk.*k~_ class do_while_invoker
w_\nB}_ {
"";=DH public :
Z?-;.G* template < typename Actor >
\e_IFISC do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
3be6p {
RZ*<n$#6 return do_while_actor < Actor > (act);
# ?_#!T| }
1^S'sWwe } do_;
l@xWQj9 =`JW1dM 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
'gYg~= 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
z23#G>I& 最后来说说怎么处理break和continue
46ILs1T6 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。
;"D~W#0-v 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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