一. 什么是Lambda
X\^3,k." 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
\`<s@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,
8xGkh?% }@Ll!, OM"T)4z 0I AaPz/e class filler
p%M(G#gOgP {
c9_4ohB public :
h.+,*9T\ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
/[)P^L` } ;
S+\Mt+o G%x,t- y^Xxa'y 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:
FL_ arhrqD W3{5Do.h *^$N$t/2 V1+o3g{} for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
=<tJAoVV (UiH3Q9C]% EPUJa~4 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
'5+, lRu Y&!McM!Jw fqp7a1qQl looPO:bo^ 二. 战前分析
C&MqUj"] 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。
^O\1v 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
f>JzG,- I>(z)"1 $F'~^2 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
.dq.F#2B; /* --------------------------------------------- */
UqQZ
A0e vector < int *> vp( 10 );
t"@|;uPAu transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
'bqf?3W /* --------------------------------------------- */
OsuSx^} sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
O8}s*} ] /* --------------------------------------------- */
r-DD*'R int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
!P3tTL!*L /* --------------------------------------------- */
vf'jz`Z for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
O9 r44ww /* --------------------------------------------- */
FH@e:-*= for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
ZkG##Jp\> =:T:9Y_ i :zTj"P>"I pF{Ri 看了之后,我们可以思考一些问题:
e}@J?tJK.L 1._1, _2是什么?
p{_O*bo
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。
~1z8G>R 2._1 = 1是在做什么?
:=KGQ3V~eK 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。
A}+r;Y8[h 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。
).6/ii9gt 6v#sq _-nN(
${{ 三. 动工
IQ`aDo-V 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
X>YOo~yS5 G5@@m- ' <jp.sZQ h!3Z%M template < typename T >
Y{B_OoTun class assignment
0{@Ovc {
gM:oP. T value;
T{kwy3 public :
ph. :~n>z assignment( const T & v) : value(v) {}
O[J+dWyp template < typename T2 >
>~r@*gml T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
\YyU5f7'; } ;
w6Ny>(T/ ^E,UcK; 2]KPW*V 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
J*k=|+[ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
u+I3VK_) IWd*"\L [aUT # "TCbO`mg class holder
atnbM:t {
:H k4i%hGk public :
m$j;FKz+| template < typename T >
uZI:Kt# assignment < T > operator = ( const T & t) const
Y&%0 eI! {
k18V4ATE] return assignment < T > (t);
$VNn`0^gF }
,RH986,6V } ;
X~b+LG/ ;hp; Rd f2XD^:Gc 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
mjc:0hH B*Xh$R static holder _1;
4H'&5 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
z<XS"4l?W |EA1+I.&x for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
SpQ6A]M gm 而不用手动写一个函数对象。
[#H8Mb+7 gW%(_H mX CKx}.<_ oDK\v8w- 四. 问题分析
~0:c{v;4 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。
>eI(M $ 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。
qN(;l&Q 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
D7wWk
,B 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
6FAP *V; 下面我们可以对这几个问题进行分析。
NyNu1V$ Ml
^Tb# 五. 问题1:一致性
1Tkz! 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?|
=25"qJr 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
)HcC\[ ru
Lcu] struct holder
h<q``hn> {
zc5_;!t //
K>~l6 template < typename T >
*O2j<3CHf T & operator ()( const T & r) const
NmXTk+,L# {
\U8Vsx1tl return (T & )r;
A5\S0l$Q }
kdq55zTc<6 } ;
z9ZAY!Zhq] $cedO'] 这样的话assignment也必须相应改动:
75ob1h" ,\IZ/1 template < typename Left, typename Right >
ce\-oT class assignment
D=$<Ex^p {
-W,b*U Left l;
J!>oC_0]8 Right r;
z~al
h?H public :
*bK@ A2` assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
1d6pQ9 N template < typename T2 >
=r2d{ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
V8/o@I{U[ } ;
cE[lB08 <Lt$qV-# 同时,holder的operator=也需要改动:
xUUp?]9y J^T66}r[f, template < typename T >
' wEP:} assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
"Y+`U {
]SI`fja/ return assignment < holder, T > ( * this , t);
P:+:Cm< }
qA42f83 'n=D$j]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。
o/xE
O=AW 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
?5D7n"jY e;$s{CNo return l(rhs) = r;
$A,=z 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。
l`k3!EZDS 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
n9%rjS$ BeRn9[ template < typename Tp >
\a#2Wm class constant_t
:c>,=FUT {
*,(`%b[ const Tp t;
PSE无视参数,直接返回内部所存储的常数。
l!b#v` 下面就可以修改holder的operator=了
h(9K7 \<5xf<{ template < typename T >
*(rq AB0~ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
sG3%~ {
~HELMS~- return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
}*%%GPJ }
uJ[dO} ;3w W)gL1 同时也要修改assignment的operator()
<X: 9y ykZ)`E]P` template < typename T2 >
d-Sm<XHu. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
#pIb:/2a_ 现在代码看起来就很一致了。
uB%`Bx'OW I*X|pRD 六. 问题2:链式操作
yEH30zSt 现在让我们来看看如何处理链式操作。
EfOJ%Xr[,l 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。
"G<^@v9 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。
aJub(" 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。
qLR)>$ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
4u<oe_n ~
^K[pA ? template < typename T >
qp7>_B struct result_1
O:1YG$uKa {
XRZmg " typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
RJ0w3T]7 } ;
;lP) ]g:VvTJ;? 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:
3o z] :Bl $c,J template < typename T >
f;QWlh"9 struct ref
(|S e+Y#e, {
Up8#Nz
T typedef T & reference;
!.9NJ2'8 } ;
BwbvZfV| template < typename T >
>I+O@ struct ref < T &>
^!=+$@< {
*vht</?J typedef T & reference;
`/"TYR% } ;
iMF:~H-Yq# _Nw-|N . 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
=*}|y;I hMdsR,Iq template < typename T >
u" nyx0< typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
U)N;=gr\ {
Bisht%]^ return l(t) = r(t);
;|66AIwDe }
_Nlx)Y R 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。
+[:}<^p?cG 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
\
3ha CJ?Lv2Td 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
dKhDO`.s _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
!RAyUfS _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
O]`CSTv'_ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
BJ1txdxvS 最后的布局是:
cSQvP. Add
yo3'\I / \
BoXQBcG]w Divide 5
m%ak ]rv([ / \
>$k_tC'" _1 3
v:eVK!O 似乎一切都解决了?不。
[
q22?kT 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。
T-uI CMEf 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。
QXniWJJ 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:
^I@43Jy/ &K/5AH"q template < typename Right >
gCW.;|2 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
>}Za) Right & rt) const
:k#Y|( {
|s+y]3-_ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
PohG y }
5fjmr 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
y>UM~E 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。
}PUQvIGZZ& 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。
!D!Q]M5oU 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。
\IQf| 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。
9m/v^ 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?
@/g%l1$` 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:
)\8l6Gw GFB(c
template < class Action >
W c{<DE?J class picker : public Action
=]K;" {
Ivmiz{Oii public :
hQv~C4Wfrf picker( const Action & act) : Action(act) {}
kFg@|#0v9 // all the operator overloaded
kl,I.2- } ;
~xerZQgc |@`F!bnLr 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。
tURjIt,I 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:
<%Zg;]2H` d="Oge8 template < typename Right >
?); 6]"k:3 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
0Ihp`QGU: {
o$)pJ#";F return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
2~h! ouleY }
5|z>_f.^pS N_Q)AXr) Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Z?ZiK1) K 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。
*-'u(o ux`)jOQ`Y] template < typename T > struct picker_maker
R/Y9t8kk {
@TBcVHy typedef picker < constant_t < T > > result;
-FftEeo7 } ;
`S$zwot template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
O<[h {
T;!: A typedef picker < T > result;
50kjX} } ;
DLggR3K_\ R!{^qHb 下面总的结构就有了:
?&A)%6` ~ 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。
&.^(,pt 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。
utOATjB.z picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
WRrCrXP 至此链式操作完美实现。
{x_SnZz & eYNu78u l Oxz&m 七. 问题3
T6mbGE*IeE 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。
XK#~w:/fB Ad7N'1O template < typename T1, typename T2 >
} V * ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)c*NS7D~f {
LL% Aw)Q` return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
7 6 nrDE }
4gD;X NrV H#/ #yVw 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:
V Ioqn$ c+S<U* template < typename T1, typename T2 >
r7|_Fm Qf struct result_2
2:[
- {
k|uW~I) typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
+;#z"m] } ;
96ydcJY0' +>b m~6 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?
'0b!lVe 这个差事就留给了holder自己。
n1XJuc~ !V.2~V[^M dMd2a4 template < int Order >
I}^Q u0ub class holder;
1Jm'9iy3 template <>
vD-m FC) class holder < 1 >
IN^dJ^1+ {
9Gh:s6 public :
+jD*Jtb< template < typename T >
)70i/%}7 struct result_1
]`+J!G, {
~SzHIVj:6 typedef T & result;
g$/C-j4A[ } ;
7=hISQMsVP template < typename T1, typename T2 >
hnYL<<AA struct result_2
57|RE5]|! {
xcHuH-} typedef T1 & result;
?zpN09e } ;
QJ4=*tX) template < typename T >
?+P D?c7 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
/LK,:6 {
)lhPl return (T & )r;
GbB:K2 }
e)M)q!nG template < typename T1, typename T2 >
1 !8
b9 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
(O!Q[WLS {
sx^0*h-Qq return (T1 & )r1;
-\|S=<
g }
Spm0DqqR? } ;
"3;b,<0 OD8{
/7 template <>
(3VV(18 class holder < 2 >
qdNt2SO {
b#[EkI 0@ public :
,ZWaTp*D/ template < typename T >
0!tw)HR% struct result_1
JwNB)e
D {
y#iQ typedef T & result;
&_dM2lj{ } ;
AuIg=-xR template < typename T1, typename T2 >
i_{b*o_an struct result_2
ym*oCfu= {
G~X93J typedef T2 & result;
%] #XI r } ;
o,gH* template < typename T >
f=--$o0U~ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
G$oi>zt3 {
),rd7GB> return (T & )r;
0[In5I I }
^~DDl$NH template < typename T1, typename T2 >
;_6CV typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
_^MkC}8 {
(N^tg8 Z< return (T2 & )r2;
:cA%lKg }
7GDrH/yK } ;
vE{L `,\q _eZ*_H,\ L_O*?aaZ 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> >。
GyQ9we~ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
|w+N(wcJ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
TjY-C m U#6<80Ke return l(i, j) = r(i, j);
Yaix\*II 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
M]7>Ar'zsG 60z8U#upM return ( int & )i;
nh]}KFO h return ( int & )j;
73kU\ux 最后执行i = j;
B>UF dj]- 可见,参数被正确的选择了。
>_|$7m.?n[ <44A*ux /C
gGE&}EoLU f)19sjAJk 八. 中期总结
9p4=iXfR 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:
"I,=L;p 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
>K n7A 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
\e9rXh% 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
`e4gneQY zVvL! :^rt8>~ 0s!';g Q _b"K,[0o C K9FAuU 九. 简化
sR;u#". 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['VK#? 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
!2F X l; 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:
@p<t JR"M 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
ps_q3Cyp +-*/&|^等
<Uc?#;%Y} 2. 返回引用。
N?2C*|%f =,各种复合赋值等
RXRoMg!-P 3. 返回固定类型。
s("\]K 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
3I G<Ot9 4. 原样返回。
LYO2L1u) operator,
bm poptfL 5. 返回解引用的类型。
tID=I0D operator*(单目)
%JL P=( 6. 返回地址。
5x"eM= operator&(单目)
[\e/xY(4 7. 下表访问返回类型。
*WfQi8 operator[]
#%g>^i={ky 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
\Oxyc}& operator<<和operator>>
Z&of-[) ;;|.qgxc~ 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。
e}+Zj'5 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
e2yCWolmTS m*.+9 6 template < typename Left >
sa TS8p z struct value_return
ejc> {
tl;b~k template < typename T >
YQcaWd( struct result_1
sC A {
{y'4&vt<~ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
[RF 6mWQ } ;
x4K A8 {1gT{2/~@ template < typename T1, typename T2 >
t.#ara{ struct result_2
]h,iyWSs {
@nAl*#M*D typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
S_TD o } ;
)<lQJ#L86a } ;
JT&RaFX y,/i3^y#_ O?O=]s
u 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
,q;?zcC7 %/ctt_p0x 下面我们来剥离functor中的operator()
dI|D c 首先operator里面的代码全是下面的形式:
LmytO$?2( \!xCmQ return l(t) op r(t)
,OERDWW|6 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
&isKU8n
return op l(t)
F0~<p[9Nx return op l(t1, t2)
}V[ORGzox return l(t) op
i\O^s ] return l(t1, t2) op
K:^0*5Y-k return l(t)[r(t)]
7WwE] ^M return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Cv}^]_`Q T2 S fBs 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:
i4]oE&G 单目: return f(l(t), r(t));
qXhdU/
= return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
xW]65iav 双目: return f(l(t));
C$0g2X return f(l(t1, t2));
>lfuo 下面就是f的实现,以operator/为例
-i1 f
]Bd xH&hs$= struct meta_divide
Nk<^ Qv {
\H~zN]3^
template < typename T1, typename T2 >
""Da2Md static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
2:_6nWl {
UoPY:(?;i return t1 / t2;
loO"[8i.k }
:W5W
@8Y } ;
B]@25 DY9]$h*y 这个工作可以让宏来做:
j:xC\b47" "VZXi_P #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
g;v;xlY`N template < typename T1, typename T2 > \
!?(7g2NP) static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
}f]Y^>-Ux 以后可以直接用
FY ms]bv DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
8AX_y3$ 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
h693TS_N (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。。。)
,wwO0,"y7 d 8DU[p W*t]
d 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
xEp?|Q$ 5,pNqXRp template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
ocFk#FW class unary_op : public Rettype
aPVzOBp {
sl `jovT[Y Left l;
IQRuqp KL public :
=9X1 +x unary_op( const Left & l) : l(l) {}
w?8SQI,~X D]]wJQU2 template < typename T >
)63
$,y-;$ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3o%vV* {
P"8Ix return FuncType::execute(l(t));
jYFJk&c }
M'PZ{6; BVw2skOT template < typename T1, typename T2 >
y
%Q. ( typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=/!lK& {
Gv_~@MN return FuncType::execute(l(t1, t2));
V0=%$tH }
IWQ0I&tzdx } ;
rG}e\ziKuj c]PTU2BB8 .9rYBy 同样还可以申明一个binary_op
YV<y-,Io OT%E|) 6' template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
u]P| class binary_op : public Rettype
"XR=P>
xk {
u^~7[OkE Left l;
OG/b5U Right r;
H#~gx_^U public :
SM2Lbfp!u binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
hMa; \ k H~a
~'tm template < typename T >
P:"R;YCvE typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>>y`ap2%V {
>R+-mP!nj return FuncType::execute(l(t), r(t));
]JrD@ Vy }
fF(2bVKP: n#lbfN 4 template < typename T1, typename T2 >
>}+{;d typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
C/e.BXA {
BNfj0e 5b return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
#\0m(v }
3iCe5VF } ;
E#$Jg|e rH3U;K! |U%NPw5 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
sbW+vc 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
2~kx3` Q DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
r&{8/ 5" 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。
KD kGQh#9 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Uwc%'=@ 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。。。
rNP;53FtZl 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
xMJ-= 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)
6g|,]{ 下面是修改过的unary_op
q+?&w'8 .U!EA0B template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
=Z\q``RBy class unary_op
JW
D`} {
9@*pC@I) Left l;
yu;EL>G_AY :zHSy&i` public :
~7:q+\ [vi
=^ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
w
<r*& TGJz[Ny template < typename T >
,U{dqw8E{ struct result_1
*~PB {
k79OMf<v typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
q[U pP`Z% } ;
Y=XDN: #Pd9i5~N template < typename T1, typename T2 >
[<@L`ki struct result_2
x1@,k=qrd {
QbJ7$, 4 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
6()Jx% } ;
59.$;Ip;g +L 09^I template < typename T1, typename T2 >
zZ[kU1Fyv typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
D1RQkAZS {
;6V~yB return OpClass::execute(lt(t1, t2));
4rhHvp }
!!.@F;]W JAxzXAsAR template < typename T >
C^$E#|E9 N typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"-:H$ {
K"l~bFCZ8 return OpClass::execute(lt(t));
PcsYy]Q/ }
%s}{5Qcl/ / :$WOQ } ;
Ja1 `S+ ^C
K!=oO <8(q. 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
&DW !$b 好啦,现在才真正完美了。
/%g@ ; 现在在picker里面就可以这么添加了:
"C}<umJ' 'z91aNG] template < typename Right >
n{W(8K6d@[ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
^4IJL", {
;Qt%>Uo8 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
/\,3AInLb }
LTf)`SN %' 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。
0<V/[$}\D 8A0a/
7Lj SOPair <r ~;b}_?%o ?0 cv 十. bind
x'-gvbj! 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。
LmY[{.'tX 先来分析一下一段例子
|Fx *,91 5ms]Wbh) E;H9]*x/ int foo( int x, int y) { return x - y;}
a?ete9Q+ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
InL_JobE8r bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Kf?:dF 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。
X6}W] 我们来写个简单的。
M4|ION 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
;[4=?GL* 对于函数对象类的版本:
Ze/\IBd #t2N=3dOj template < typename Func >
CY':'aWfa< struct functor_trait
cD9U^SOS {
+mft typedef typename Func::result_type result_type;
G'Wp)W;])\ } ;
3zmbx~| =\ 对于无参数函数的版本:
/j3",N+I DBGU:V,85 template < typename Ret >
-G7)Y: struct functor_trait < Ret ( * )() >
#I MaN% {
@#^Y#
rxb typedef Ret result_type;
o[RwK } ;
t>a D;|Y 对于单参数函数的版本:
Oc,HnyV+ _PGd\>Ve template < typename Ret, typename V1 >
GJ`._ju struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
MGK?FJn_? {
=[:E typedef Ret result_type;
CY.92I@S } ;
1=T;6 8B 对于双参数函数的版本:
2 ( I4h[ $y.0h( template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
#=0 BjW* struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
eB_r.R{ {
Jqgm>\y typedef Ret result_type;
} 7:T?
`V: } ;
h 2JmRO 等等。。。
C[jX;//Jiu 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
2wPc
yD jAcKSx$}y" template < typename Func >
T*8S7l struct func_return
ZMiOKVl {
1kUlQ*[<| template < typename T >
q3h&V struct result_1
Ar,n=obG {
|S|'o*u typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
gVR]z9 } ;
B@6L<oZ M3|G^q:l template < typename T1, typename T2 >
LGW_7&0<< struct result_2
:lvBcFw {
m_Q&zp[" typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
V?wV*]c } ;
vI5lp5( -3 } ;
)hj:Xpj9# h3k>WNT7 flFdoEV.U) 最后一个单参数binder就很容易写出来了
mJ k\$/Kh q=BljSX template < typename Func, typename aPicker >
K SOD( class binder_1
LjG^c>[:m {
g]2L[4 Func fn;
Kmx^\vDs aPicker pk;
/+SLq`'u) public :
31G0B_T BrwC9: template < typename T >
`;;l {8 struct result_1
qclc--fsE {
sEdz`F typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
bP9ly9FH } ;
c!4F0(n4 gaY&2 template < typename T1, typename T2 >
p#ar`-vQ struct result_2
.=#jdc/ {
mSxn7LG typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
V<0iYi;4= } ;
L#UR>Z#9 WxGD*% binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
=xI'|% <$(B [T template < typename T >
0M_oFx typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|W">&Rb<t# {
Wy}I"q[~So return fn(pk(t));
W lMcEje }
kXMp()N8` template < typename T1, typename T2 >
{*ak>Wud typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?{{w[U6NE {
6[> lzEZ return fn(pk(t1, t2));
:HkBP90o }
bQAznd0 } ;
5sD,gZ7 ]|;+2@kDR e_vsiT 一目了然不是么?
)^h6'h` 最后实现bind
o9?@jjqH eE;tiX/ q!c(~UVw template < typename Func, typename aPicker >
q^@*{H picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
k_=SDm a {
2pS<;k` return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
fGgt[f[ }
lG*Rw-?a -DDA b(2* 2个以上参数的bind可以同理实现。
:fRXLe1= 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
]AP1+
&9fN ><%585 十一. phoenix
QbU5FPiN Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Ur j*V0^ =O/Bte. for_each(v.begin(), v.end(),
O9gq <d (
~{c ?-qb do_
lwnO [
)cfi@-J+# cout << _1 << " , "
\?bV\/GBR ]
1CtUf7 `/Q .while_( -- _1),
c,UJ uCZ cout << var( " \n " )
95 ;{ms[ )
Jx*cq;`Vee );
B|(g? 6|97;@94 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
K/4@2vF 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
>DL operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
337.' |ZE 那么我们就照着这个思路来实现吧:
3WV(Ok VJ*1g+c PSrx! template < typename Cond, typename Actor >
n
`j._G
class do_while
I-v}
DuM {
uf(ayDE Cond cd;
#J5BHY~ Actor act;
<H[w0Z$ public :
yUoR6w template < typename T >
n}p G&&;q struct result_1
R!VfTAv {
tzI|vVT, typedef int result_type;
j KU2 } ;
WR+j?Fcf -oD,F
$Rb do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
verI~M$v{ >OG189O template < typename T >
Q+CJd>B typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
UhB+c {
w0QtGQ| do
z*3b2nV {
xL* psj act(t);
5hs_k[q }
vrn4yHoZ while (cd(t));
1N5
E return 0 ;
q|5WHB }
,@"yr>Q9#6 } ;
7:`XE&Z ~Nh6po{ ;R$G.5h 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
goM;Pf
"< 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
=dm9+ff 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
l;$F[/3a 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。
b1xE;0uR 下面就是产生这个functor的类:
UrniJB] r#- ]dycesc' template < typename Actor >
deVd87;@7[ class do_while_actor
j/V_h'} {
g4W$MI Actor act;
:?f<tNU$ public :
,>|tQ' do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
I0-1Hr $G=^cNB|JB template < typename Cond >
<3Ftq= picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
3h
bHS~ } ;
A-x^JC=
&_)P)L _ep&`K 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
cT(nKHL 最后,是那个do_
=i~
= |K! ZllmaI /cS8@)e4 class do_while_invoker
'm0WPS/6E {
Q}#4Qz~n public :
;5X6`GlS#5 template < typename Actor >
U<6)CW1; do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
s$y_(oU,D {
Yjg$o:M return do_while_actor < Actor > (act);
l4gH]!/@ }
dcKpsX } do_;
Uahh|>s ^;II@n
i 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
c coi 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
\t{iyUxY 最后来说说怎么处理break和continue
i7RK*{ 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。
/{R
^J# 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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