一. 什么是Lambda
'OI(MuSn 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Ia j`u 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,
4 z^7T 3R<VpN){ PwnfXsR dR!x)oO= class filler
SZD7"m4 {
e/b
|
sl public :
vD76IG j m void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
3$4I } ;
3w}ul~>j
G *
=> sL)7MtNwy 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
"EBCf.3- :u`gjj$:s KM9H<;A nQ@<[KNd for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
KEjMxOv1 {]]#q0| tQE<'94A 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
"2ZuI;w L| ]fc9W: cb }OjM F S;j"@'gz9 二. 战前分析
%gu | 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。
C:.>*;?7 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
4mvnFY} #<d'=R[AK ]JQ}9"p=5 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
M44$E4a20 /* --------------------------------------------- */
Ym?VF{e, vector < int *> vp( 10 );
0[p"8+x transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
N<XMSt /* --------------------------------------------- */
X7txAp. sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
^t?vv;@} /* --------------------------------------------- */
WsW] 1p int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
M_h8{ /* --------------------------------------------- */
q;.LK8M for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
y
~Fi /* --------------------------------------------- */
JC#5CCz for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
@<koL hE7rnn{ S^iT&;, yCwe:58 看了之后,我们可以思考一些问题:
b+$E*} 1._1, _2是什么?
jB,VlL 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。
_k#!^AJ}x 2._1 = 1是在做什么?
K"zRj L+ 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。
jS)YYk5 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。
[Pl''[ B &
]GGy n7.85p@ua 三. 动工
f^lhdZ\ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
<8^ws90Y 5p ,HkV F{Oaxn O7m-_#/\ template < typename T >
EFv^uve class assignment
wli H3vA_ {
[#%@,C T value;
Sa@T#%oU public :
I~4!8W-Y assignment( const T & v) : value(v) {}
?kS#g template < typename T2 >
`A<2wd; T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
K{:[0oIHc } ;
LTuT"}dT[ %CQv&d2 r}}2Kl 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
vy-q<6T}:p 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
sl:1P^b K^P&3H*(/n VAA="yN <fHN^O0TS class holder
LtPaTe {
#e1iYFgS public :
yq[.
WPve template < typename T >
lYmxd8 assignment < T > operator = ( const T & t) const
:<HLw.4O {
;]k\F return assignment < T > (t);
(gIFuOGi> }
;rV+eb)I } ;
_{n4jdw%( -/Zy{2 <u O;|jLf_If 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:
&Zjs 'K\H$<CJ static holder _1;
g_rk_4] Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Eqi;m,) pG22Nx for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
JvNd'u)Z< 而不用手动写一个函数对象。
'uF-}_
| n@6vCdk. p)VMYu 7=s0Pm 四. 问题分析
#CcEI 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
r;p@T8k 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
Gl"hn 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
(M<l}pl) 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
gf}*}8D 下面我们可以对这几个问题进行分析。
;@
G ^eQ
yYrFk^ 五. 问题1:一致性
Y#+Ws0wN 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
S(/^_Y 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
+VL:O]`DJ [("2=Uz; struct holder
.m.Ga|; {
O8Z+g{ //
Ai)>ot template < typename T >
H?,Dv>.#* T & operator ()( const T & r) const
14A(ZWwq9 {
,/kZt! return (T & )r;
g~U<0+&yw% }
KpDb%j } ;
Qg0%rbE (" +clb` 这样的话assignment也必须相应改动:
{,1>( 2vhP'?;K template < typename Left, typename Right >
HD3WsIim* class assignment
Z!*6;[]SfG {
H[}lzL) Left l;
ouO9%)zv
Right r;
&PMfAo^ public :
0/1=2E^, assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
%gj7KF template < typename T2 >
RJKi98xwJ
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
rITA-W O } ;
/qMiv7m~Q kU#k#4X4g 同时,holder的operator=也需要改动:
6:AEg
Af r*' template < typename T >
Frz assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
cc>b#&s {
CIf@G>e- return assignment < holder, T > ( * this , t);
FHEP/T\5 }
3177 R>0 j-VwY/X 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
UZ "!lpg 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
sbhzER o+)y! return l(rhs) = r;
L=fy!R 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
1yqsE`4f 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
TL)7X.1'L k~3\0man template < typename Tp >
<4<y class constant_t
PKC0Dt;F. {
VMe const Tp t;
W*DKpJy public :
g4YlG"O[~ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
E" >` template < typename T >
oE6`]^^ const Tp & operator ()( const T & r) const
7WY~v2SDF {
1Kr$JIcd return t;
+-9-%O.(; }
DuT6Od/f } ;
nkTdn gsUF\4A(J 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
!YI<A\P 下面就可以修改holder的operator=了
o!U(=:*b Zu~w:uNmU template < typename T >
u&[L!w assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
9
W|'~r {
FP}I+Ys return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
0pG +yec }
N%ccy?B d R=0K 同时也要修改assignment的operator()
qL`yaU ZI1*Cb template < typename T2 >
}fv7WhQ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
>`/s+V 现在代码看起来就很一致了。
cvE) QgQclML1| 六. 问题2:链式操作
Qe-Pg^PS] 现在让我们来看看如何处理链式操作。
D~Ef%!& 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。
KUK.;gG*Z 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。
4_sJ0 =z- 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。
R*0mCz^+h 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
#sBL E 6 eu7&Kj' template < typename T >
0rz1b6F5, struct result_1
*po
o.Zz {
l'@!' typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
B3D}'< } ;
VBS}2>p "A&A?% 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:
\13Q >iAu 7Z~JuTIZ template < typename T >
*9xxX,QT8Q struct ref
RgJbM\`}? {
q5JQx**g typedef T & reference;
fA]sPh4Uag } ;
Q672iR\#) template < typename T >
~d1=_p:~T struct ref < T &>
x X[WX#'f {
XjP& typedef T & reference;
6xwjKh:9 } ;
mpCu,l+lo ]7>#YKH. 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
[]aw;\7}Y %<+uJ'pj template < typename T >
3$q#^UvD typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
_ `O",Ff {
4b((,u$ return l(t) = r(t);
@"A
5yD5 }
D&I/Tbc 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。
/$]S'[5uF 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
4o;;'P <DPRQhNW] 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
jkta]#O _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
6<>1,wbq _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
B!;:,(S~ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
r_T"b 最后的布局是:
r@]`#PL Add
nTGZ2C)c<' / \
DpeJx Divide 5
rXT? w]4 / \
db8vm4 _1 3
^Y;,cLXJ 似乎一切都解决了?不。
1gcWw, / 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
6-tIe_5 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
zPybPE8 OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
HeO&p@ RticGQy&5 template < typename Right >
5h^BXX|Y* assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
K(lSR Right & rt) const
OcPgw/
I {
AXte&l=M return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
t 4zUj%F }
{r$Ewc$Yb7 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
LyNmn.nN XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
Ok@`<6v 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
E>i<2 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
FG{,l=Z0 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
CLe{9-o 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
s8 MQ:eAP 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
`-P1Y a#i|)[ template < class Action >
>5Lp; class picker : public Action
K1A<m=If {
tP*GYWI48 public :
<2%9O;bV[ picker( const Action & act) : Action(act) {}
D29Lu(f
// all the operator overloaded
KS$"Re$ } ;
_yR_u+5 )g^qgxnnV 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。
oqysfLJ 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:
q+oc^FD?@ q m_m8 template < typename Right >
)*XWe|H_ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
?PTXgIC {
ILl~f\xG) return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
S ~h*U2 }
nK+ke)'Zv= ,ayJgAD Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
2gkN\w6zQ 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。
!G[%; d \,X)!%6kZ template < typename T > struct picker_maker
!9YCuHj!p {
ma@V>*u typedef picker < constant_t < T > > result;
#qF1z}L( } ;
=Hn--DEMg template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
r)Lm| S
{
.I_<\h7 typedef picker < T > result;
5p}j{f } ;
Y@#N_]oXj nh5=0{va|L 下面总的结构就有了:
_izjvg 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。
g] }! 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。
0%[IG$u)| picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
kh=<M{-t 至此链式操作完美实现。
p4k}B. f hgW1g# ^,^MW 七. 问题3
]1>R8 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。
TIl 'Z7 4@Db $PHs template < typename T1, typename T2 >
;L -)$Dy4 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
WwZ3hd {
Ug546Bz return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
{5{VGAD&]> }
na~ FT[3C Me?I8:/ 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:
y9R%%i .N.RpRz{f template < typename T1, typename T2 >
#-f9>S9_ struct result_2
+a|Q)Ob {
|94o P>d typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
G rU`;M" } ;
D84&=EpVZ Q4LPi;{\ 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?
;zo|. YD 这个差事就留给了holder自己。
Sa9VwVUE 0x5Ax=ut _4L6 template < int Order >
W!O/t^H> class holder;
bQq/~ template <>
Kx)PK class holder < 1 >
T*0;3&sA {
3T0-RP* public :
f R@Cg
sw template < typename T >
%CvVu)tc struct result_1
g~.#.S ds {
Haktr2I typedef T & result;
P;z\vq<h } ;
C"**>OGe template < typename T1, typename T2 >
FNF `Z struct result_2
N*&T)a {
\ HUDZ2 s typedef T1 & result;
j[A(@w" } ;
]4[%Sv6]G template < typename T >
2#^g] o-N typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
`JiWS
{
Q
Kr/ return (T & )r;
^JMG'@x }
|,oLZCNa template < typename T1, typename T2 >
T!y 9v5 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
d^6-P
R_ {
H,GjPIG return (T1 & )r1;
9d/-+j' }
_L~ 3h } ;
x=7:D u=v-,Tw template <>
>FOCdlJ# class holder < 2 >
Ot\[Ya'' {
Y
?n4#J< public :
d
([~o template < typename T >
.(cpYKFX struct result_1
}cCIYt\RK {
&Lt$~}*&6 typedef T & result;
#'>)?]tn } ;
Bx5xtJ|! template < typename T1, typename T2 >
|J:r]);@K struct result_2
#CI0G {
\rxjvV4fcZ typedef T2 & result;
FA{Q6fi:2 } ;
:X'B K4EN template < typename T >
[[<TW} typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
uQdy {
=gJ{75tV3 return (T & )r;
D>W&#A8&y }
fUWrR1 template < typename T1, typename T2 >
JmR2skoV, typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
>I~Q[ {
d1c+Ii% return (T2 & )r2;
X=m^+%iD }
|3B<;/v5 } ;
7~Inxk; W
=Bw*o- l\V1c90m 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
'R-\6;3E>9 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
`~=z0I 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
WUz69o be NnHaHX return l(i, j) = r(i, j);
aBaiXv/* 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
}F.k,2 ^8,prxaok return ( int & )i;
{vW0O &[ return ( int & )j;
LFi* O& 最后执行i = j;
;DnUeE8 可见,参数被正确的选择了。
vI(LIfe; dz/@]a E+XS7':I *`w>\},su K O\HH 八. 中期总结
+l)t5Mg\ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
JS m7-p|E 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
0H4|}+e 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
)Z/w|5< 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
P
nE7} 9{A4>
*?1\S^7R Tb2#y]27 psIo[.$rTk j96}E/gF 九. 简化
IZ>l 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。
k -R"e 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
C&qo$C 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
mUP!jTF 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
ju[y-am$/ +-*/&|^等
"wZvr}xk 2. 返回引用。
4FYV]p8f =,各种复合赋值等
[c1Gq)ht 3. 返回固定类型。
)O+Zbn 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
R8lja%+0$ 4. 原样返回。
?d?.&nt operator,
%$ o[,13= 5. 返回解引用的类型。
= )3\B operator*(单目)
#U%HGTE0 6. 返回地址。
.kuNn-$ operator&(单目)
ALF21e*n 7. 下表访问返回类型。
k.54lNl operator[]
U%@C<o
" 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
S`
U, operator<<和operator>>
<Bn0wr8)\ /t]1_ 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。
n>eDN\5 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Y{dX[^[ 7n84`|= template < typename Left >
I`IW^eZM struct value_return
BH}Cx[n?~ {
"eTALRL'o template < typename T >
-lfDoNRhQ struct result_1
%4M,f.[e {
5
Slz^@n typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
x5\D u63 } ;
a;;
Es M'R
] '' template < typename T1, typename T2 >
~QUNR?h struct result_2
4*f+np {
*mj=kJ7(
typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
6l4= } ;
YGQ/zB^Pj } ;
PY '^:0 8,h!&9 R%}<z*~NE@ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
n
ei0LAD g&w~eWpk 下面我们来剥离functor中的operator()
G~&8/ s 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Z6Mjc/ gx^!&>eIb# return l(t) op r(t)
w]h8KNt return l(t1, t2) op r(t1, t2)
&J9 + 5L8 return op l(t)
l0t(t*[Mj return op l(t1, t2)
B<.\^fuS return l(t) op
R87@. return l(t1, t2) op
abS~'r14 return l(t)[r(t)]
q6E'W" Q return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
2x|FVp 5"b1:
w@ 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:
SFwY%2np)! 单目: return f(l(t), r(t));
0'A"]6 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
|[#Qk 4Ttf 双目: return f(l(t));
OUwnVAZZ6 return f(l(t1, t2));
[+A]E,pv]1 下面就是f的实现,以operator/为例
9vDOSwU* m0.g}N-w struct meta_divide
2auJp
. {
lZIJ[. template < typename T1, typename T2 >
jzpDKc% static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
J_yXL7d {
`w4'DB-R) return t1 / t2;
U8>4Cl J4 }
()Wu_Q } ;
[P~7kNFOh UB>BVBCt 这个工作可以让宏来做:
0x*|X@6\ 1K|F;p #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
x{ `{j' template < typename T1, typename T2 > \
3]}RjOTU static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
M?('VOy) 以后可以直接用
Br<lP#u=G DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
:}#)ipr 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
4DL2
A;T (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。。。)
/|&4&$ >tMI%r 4|Y1W}!0/ 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
1Lje.%(E. dS Tyx#o template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
wRK27=\z class unary_op : public Rettype
m&q0 _nay {
|XNw&X1VF Left l;
ui`EODhA( public :
"D4% A!i unary_op( const Left & l) : l(l) {}
(s|WmSQ oy[ px9Wx template < typename T >
(w"(RM~ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
WQ:Y NmQ1p {
GZx*A S]+ return FuncType::execute(l(t));
:YkAp9civ }
/7+b.h])^ =\ 5f_g2M template < typename T1, typename T2 >
G[u6X_Q typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
tZg)VJQys {
vy={ziJ return FuncType::execute(l(t1, t2));
"u$XEA }
87S,6 Y } ;
bV'r9&[_6 tfm3IX 2g_mQT 同样还可以申明一个binary_op
74
)G.! Tu}EAr template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
=\)zb '\=d class binary_op : public Rettype
vQ2{+5!| {
e~'z;%O~ Left l;
"dOQ)<; Right r;
d2U?rw_ public :
v}AjW%rB
binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
hc0 $mit #E\6:UnT template < typename T >
%8Y+Df;ax typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
CHO_3QIz {
-U_,RMw~ return FuncType::execute(l(t), r(t));
~g#/q~UE }
suWO:]FR fY78 template < typename T1, typename T2 >
<:nyRy} typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
HFyQ$pbBU {
!OPHS^L return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
%yfl-c(u }
b *0u xvLu } ;
#<
:`:@2 >X:!Y[N LLzxCMc9* 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
UpSJ%%.n 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
!5[SNr3^ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
/$\8?<Pc". 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"7X.*] 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
&IRM<A!8 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。。。
%{^|Av1Uz 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
MwQt/Qv= 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)
Mty[)+se 下面是修改过的unary_op
_"t>72
`
S+t2k&pm template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
*6=9 8C4I class unary_op
l S
p"(& {
Fe:
~M?] Left l;
rL+.3ZO):P H;tE= public :
\K%M.>]vq 1L7^g* unary_op( const Left & l) : l(l) {}
y[AB,Dd 6<5:m:KE template < typename T >
ln,9v struct result_1
X+,0;% p {
$XkO\6kh typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
PVljb=8F } ;
tW-[.Y -M, w"QZ7EyJ template < typename T1, typename T2 >
4qsxlN>4O struct result_2
0u( 0*Xl {
>O~V#1 H typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Y2dml!QM } ;
<|82)hO ,jw`9a template < typename T1, typename T2 >
*O[/-
p&7 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Zvfy%k {
O%F*i2I:+k return OpClass::execute(lt(t1, t2));
+IjBeQ? }
R4k+.hR [)0^*A2 template < typename T >
:mf&,? typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
BxQ,T@ {
\>n[x;$ return OpClass::execute(lt(t));
VTyj<6Y }
31e
O2|7 ^~bdAO81 } ;
$bZ-b1{c C vo&h6'i>7 cg9}T[A 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
z>
DQ 好啦,现在才真正完美了。
B/n~ $ 现在在picker里面就可以这么添加了:
e0Gs|c+6 oZl%0Uy?9I template < typename Right >
15aPoxo> picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
7kT X {
tuuwoiQ*` return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Gui[/iY,F }
`f~$h?}3-@ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
Lz:FR* %4YSuZg Vw`Q:qo0:b Pv\8 \,B9 %,ScGQE 十. bind
u3wd~. 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
bH'2iG 先来分析一下一段例子
&2q<#b zx.SRs$ "sY}@Q7 int foo( int x, int y) { return x - y;}
y>gw@+ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
r{SDJa bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
87!m l 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。
l7 @cov 我们来写个简单的。
T*8K.yw2 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
8HIX$OX>2 对于函数对象类的版本:
$}z/BV1I &k-NDh3 template < typename Func >
7-u'x[=m struct functor_trait
Q&?0 ^;r {
hJir_= typedef typename Func::result_type result_type;
#qD[dC$[t } ;
]\L+]+u~ 对于无参数函数的版本:
];b+f@ V3d$C&<( template < typename Ret >
3=} P l, struct functor_trait < Ret ( * )() >
{{gt>"D, {
T-/3
A%v typedef Ret result_type;
FCKyKn } ;
k9:|CEP 对于单参数函数的版本:
49}WJC7
) lB_X mI1t template < typename Ret, typename V1 >
, `EOJ"| struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
C-h?#/#?y {
zfg+gd)Z typedef Ret result_type;
}_^ vvu } ;
*W>, 98 对于双参数函数的版本:
h%4UeL &F Ze#DFe$ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
7-}5
W struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
EIyFGCw|U {
uZ>q$
F typedef Ret result_type;
*">CEQ[MT } ;
9d(#/n 等等。。。
C+5X8 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Fr;
's(^ VEn3b template < typename Func >
vX}w_Jj> struct func_return
<8Nr;96IA {
8pftc) k template < typename T >
_VmXs&4 struct result_1
;c DMcKKIA {
2efdJ&eIV typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
BF;}9QebmS } ;
/;1O9HJa 6PS[OB{3 template < typename T1, typename T2 >
SBDGms struct result_2
FH$q,BI!R {
_G'A]O/BZD typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
6KXW]a ` } ;
B
I3fk } ;
<hTHY E= #M+_Lk3 ^3H:I8gRCl 最后一个单参数binder就很容易写出来了
|JHNFs ,Oy$q~. template < typename Func, typename aPicker >
k)X\z@I' class binder_1
$N;J) {
d%epM5 Func fn;
cs9h\]ZA aPicker pk;
-/0\_zq7 public :
Q4a7g$^ e#mqerpJ template < typename T >
2k^rZ^^" struct result_1
V3r)u\ o' {
MuP>#Vk typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
3]9Rmx } ;
,9_O4O% wAX;)PLg template < typename T1, typename T2 >
">eled)O struct result_2
!IO\g"y~|% {
N mxh zjJ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
lcjOBu } ;
-qHG*v, 1@h8.ym<" binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
2/uZ2N|S K9p<PLy+ template < typename T >
0chpC)#Q3; typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
l}/&6hI+d {
8TP~=qU return fn(pk(t));
'`2MxRP }
xa<KF template < typename T1, typename T2 >
O"\_%=X9 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
bGK*1FlH {
EJb+yy6 return fn(pk(t1, t2));
|O oczYf }
Yg,b
;H } ;
j u"?b2f Hc8He!X*# 4Y2I'~' 一目了然不是么?
^H1m8= 最后实现bind
-o`K/f}d
QJrXn6` y"'p#j template < typename Func, typename aPicker >
KF1iYo>p picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
[)GRP {
-$0}rfX return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
?~t5>PEonv }
<g;,or#$ e!gNd>b { 2个以上参数的bind可以同理实现。
_X;,,VEV! 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。
ZeU){CB 5p S$rf 十一. phoenix
ecoI-@CAI Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
8 sc2r H@$K/ for_each(v.begin(), v.end(),
Q#Zazvk (
/ Wjc\n$' do_
<2&qIvHL [
&B[*L+-E cout << _1 << " , "
DrV[1Z ]
S#B%[3@ .while_( -- _1),
.
_|=Btoo cout << var( " \n " )
L8f+uI )
-s`Wd4AP );
'q |"+; c$2kR: 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
.ve_If-Hg 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
7 vFmB operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
U]vUa^nG 那么我们就照着这个思路来实现吧:
.PVYYhrt Y9<[n)>+ +ZW>JjP* template < typename Cond, typename Actor >
|9]-_a class do_while
f:&JKB)N {
)xa)$u Cond cd;
24? _k]Y Actor act;
@<pd@Mpf] public :
R8u8jG(4 template < typename T >
aY(s
& struct result_1
DT>`.y%2W {
F9K`N8wlu typedef int result_type;
iv6G9e{cx } ;
gWa0x- jy5[K. do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
%H" 5CN=a2& template < typename T >
JmK
)Y# A typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
h'=)dFw7 {
{ >izfG,\ do
\i//Aq {
8w:mL^6x act(t);
mhhc}dS(H }
8~-TN1H while (cd(t));
3))R91I return 0 ;
Ua
6O~,\ }
OEjX(F3= } ;
H,w8+vZ4\ wZ\93W-} X;6;v] 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
#xu1
eX0< 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。
=0Y0o_ 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。
UR_Ty59 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。
`Kf@<= 下面就是产生这个functor的类:
x,10o &`n:AR` z8}QXXa template < typename Actor >
.$x}~Sw class do_while_actor
9v*y&V9/ {
JluA?B7E Actor act;
>W-xDzJry public :
3I( n]; do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
EHn!ZrQgh p qpsa' template < typename Cond >
?#: ']q picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
*f;$5B#^ } ;
dO1m PDA9.b<q0 E.NfVeq 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
l{C]0^6>i 最后,是那个do_
';Nc;9 .txtt?ZF2 yy8BkG( class do_while_invoker
K\xM%O? {
XBCHJj]k public :
r^C(|Vx template < typename Actor >
DGCvH)Q do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
l6w\E=K {
>\pF5a` return do_while_actor < Actor > (act);
P(7el }
Qfy_@w] } do_;
z,m3U( _oBx:G6E 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
]] 0 M 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
eF{uWus 最后来说说怎么处理break和continue
v+Y^mV`| 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。
AU`z.Isf 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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