一. 什么是Lambda
]bjXbbHd 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
{u3eel 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,
huMNt6P[ ]}KoW?M ~FnB!Mh}? |T!^&t class filler
S,9}p1 {
v9<7= D&x public :
G+k[. void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
I%.96V } ;
\E9Hk{V:6 ]}4{|& e ~]+-<O^U~ 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:
9}~WwmC|x >(v%"04|e <AZ21"oR/ W<J".2D for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
]zGgx07d 'ZyHp=RN) Y^zL}@ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
fZoV\a6Kj s[{L.9Y 4nC`DJ;V HK@LA3 二. 战前分析
Q.5C$I 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。
^P5+ _P 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
68m (%%E@ PUMh#^g} z^+`S: for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
$"P9I-\m /* --------------------------------------------- */
6pkZ8Vp: vector < int *> vp( 10 );
TW2OT } transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
/:]`TlAb, /* --------------------------------------------- */
*gu4% sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
E,6(/`0H* /* --------------------------------------------- */
Ka[@-XH int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
:HSqa9>wa /* --------------------------------------------- */
v 4@=>L for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
13oR-Stj| /* --------------------------------------------- */
!Vtt.j &4 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
0\G`AO;D n@pm5f t;P%&:"@M 3"28=)o 看了之后,我们可以思考一些问题:
@(XX68 1._1, _2是什么?
g8 (zvG;Y 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
l3Vw?f 2._1 = 1是在做什么?
(*63G4Nz\ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
VGbuEC [Y Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
y'(bp=Nq ~z)diF<
kyQUaFG 三. 动工
F$kLft[: 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
F...>%N$ P8DT2|Z6f] O.7Q*^_ f
=H,BQ template < typename T >
#u8|cs! class assignment
=Qt08,.bW {
NB]T~_?]* T value;
>G`=8Ku public :
xk}(u`:. assignment( const T & v) : value(v) {}
i2or/(u` template < typename T2 >
K*uFqdLL! T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
g%z?O[CN } ;
M[5zn Jhbkp?Zli D:Zpls. 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
*&X. 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Ro+/=*ql~ 5MJ`B:He+ \A`pF'50 }{*((@GY} class holder
ybBLBJb {
csTX',c public :
7&G[mOx0 template < typename T >
EUdu"'=4a assignment < T > operator = ( const T & t) const
A(y^1Nm {
Gy36{* return assignment < T > (t);
H27J kZ& }
?' H);ou-p } ;
qX{m7 s MAc+9G9k VNx|nP& 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:
[07N<< kzCD>m static holder _1;
gvYib`# Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
R4,j gBRhO^Sz for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
wC@5[e$ 而不用手动写一个函数对象。
~:ddTv?F N7j .fxI) y|!%C-P 四. 问题分析
>'eOzMBn 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。
*a Y`[,4#$ 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。
4%O*2JAw 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
]X+3" 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
iK%<0m 下面我们可以对这几个问题进行分析。
hd1H 6~\z]LZ 五. 问题1:一致性
Sv.z9@S 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?|
~1YL 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
MGIpo[ >jAr9Blz] struct holder
^\ &:'$f+8 {
yv4ki5u` //
?}%Gr,tj2 template < typename T >
W5?F?Dp!v T & operator ()( const T & r) const
Kg&{
?& {
ay#cW., return (T & )r;
9z5K -s }
fXMVl\ < } ;
/B"h#v-o (A?{6 这样的话assignment也必须相应改动:
*!UY;InanX phSF.WC template < typename Left, typename Right >
ZC3b9:tk class assignment
^[XxE Lx {
IXt2R~b Left l;
ke|v|@ Right r;
zLXmjrC public :
YKLh$ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
vTjgW?9 template < typename T2 >
TCp!4-~, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
&$ F0 } ;
NAhV8 joDnjz= 同时,holder的operator=也需要改动:
&oiX/UaY ?*E Y~'I template < typename T >
{rGq|Bj assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
?ECmPS1 {
W^0F(9~!( return assignment < holder, T > ( * this , t);
r9@O`i }
@``kt*+K+ c&)H 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。
qf+jfc(Iby 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
BDxrS q,H -2|D(
sO return l(rhs) = r;
PC/fb-J 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。
wKum{X8 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
:ORCsl6- HKq 2X4J$ template < typename Tp >
VgZ<T,SuW class constant_t
VP\HPSp {
&d`Umm] const Tp t;
$/],QD_;" public :
hSaS2RLF constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
fOJk+?
c template < typename T >
*jGB/ y const Tp & operator ()( const T & r) const
>OE.6)'Rm {
c }ivYH?`w return t;
"%urT/Fv& }
\l{*1lQ` } ;
n)} J< <.$<d 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
*]z.BZI: 下面就可以修改holder的operator=了
<,Sy:>:" VbM5]UT/ template < typename T >
yt>Pf<AI assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
T =3te|fv {
Y::fcMJr;Q return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
_XXK1H x }
|/arxb& oHI~-{m3) 同时也要修改assignment的operator()
pW:h\}%`n h\'GL(?DBI template < typename T2 >
(J.(Fl>^ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
)oTEB#J 现在代码看起来就很一致了。
~0ZEnejy "x9xJ 六. 问题2:链式操作
*IGxa 现在让我们来看看如何处理链式操作。
T_Z@uZom. 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。
Sx;zvc 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。
R|V<2 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。
KyXgw 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
\q3H#1A 7b+OIZB template < typename T >
FPaj
p struct result_1
>]:R{1h {
gK(E0p" typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
ZhxMA*fL } ;
a47Btd'm ~(aq3ngo. 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:
]~?k%Mpw kUP[&/Lc template < typename T >
G]P4[#5 struct ref
`Z|sp {
nyQFS typedef T & reference;
eoEb\zJ } ;
4bAgbx-^ template < typename T >
~|DF-t
V struct ref < T &>
R%#c~NOO {
|]GEJUWtCd typedef T & reference;
/4_}wi\ } ;
Vaha--QB wW%I < M 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
T"QY@#E C{!Czz.N template < typename T >
Efp=z=E typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
`b\4h/~ {
7]nPWz1%* return l(t) = r(t);
3M%EK2 , }
;Ly4Z*!2 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。
T&R`s+7 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
A:D\!5= $35Oyd3s< 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
yLDHJ}R _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
>,] #~d _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
+uT=Wb \ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
^k_!+8"q{ 最后的布局是:
qb" ! Add
ADR`j;2 / \
2X*epU_1h Divide 5
:lE7v~!Z / \
r p@= _1 3
w}YHCh 似乎一切都解决了?不。
~(Tz < 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。
?BLOc;I&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。
v,M2|x\r} 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:
RF;N]A?* ;8T<L[ ^U template < typename Right >
]!A;-m assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
':>B%k Right & rt) const
^#=L?e {
:?p{ga9 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
nuC K7X }
w+MdQ@'5 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
4/h2_
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。
=.o-R=:d 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。
0)/214^& 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。
xv*mK1e 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。
[%@zH 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?
(8*lLZ 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:
=CVw0'yZ >ciq4H43Q| template < class Action >
_4W#6! class picker : public Action
cpy"1=K~M {
lvN{R{7> public :
0GR9opZtA picker( const Action & act) : Action(act) {}
Q?tV:jogY // all the operator overloaded
x'KsQlI/
} ;
#<~f~{x [D,:=p` 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。
]lo1Kw 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:
3K{8sFDO ku{aOV% template < typename Right >
esHiWHAC
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Lg?'1dg {
&-*nr/xT return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
t#q>U%! }
w*
I+~o- ep?0@5D}] Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
n=&c5! 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。
[s/@z*,M1 :9#`|#uh template < typename T > struct picker_maker
moR]{2Cd{ {
8F*
WT|] typedef picker < constant_t < T > > result;
lkm(3y@']A } ;
QdTe!f| template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
6:,^CI|@t {
(*ng$zZ$ typedef picker < T > result;
NM@An2 } ;
sV<4^n7 =#tQIhX` 下面总的结构就有了:
TJpv"V 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。
[Mz;:/ 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。
wDO5Zew! picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
!cb#fl 至此链式操作完美实现。
Elp!,(+&6 ,*[LnR ^WD$
gd 七. 问题3
^rwSbM$ 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。
1VFqT' E<uOk template < typename T1, typename T2 >
=LxmzQO# ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
gN(hv.nQ {
MPbPq3an return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
cEdJn@ , }
)F9r?5}v4x qD*\}b]9I
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:
5V~p@vCx %wW5)Y I template < typename T1, typename T2 >
Qiw4'xQm struct result_2
i[{]
LiP {
5Kj4!Ai typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
lM^!^6=v0l } ;
hxVM]e[ Lc<xgN+cJ 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?
I&8SP$S>J 这个差事就留给了holder自己。
b',bi.FH xsDa! 8 QF?W{NK template < int Order >
Lzx$"R- class holder;
:ZS8Zm" template <>
w"agn}CK class holder < 1 >
h5rP]dbhXU {
Sn2Ds)Pfx3 public :
C'/M/|=Q# template < typename T >
Z,!Xxv;4 struct result_1
eD{ @0& {
Q\#{2!I typedef T & result;
WG/J4H`Od } ;
M
|?p3% template < typename T1, typename T2 >
=+}}Sv2 struct result_2
#oJbrh9J6 {
8V|jL?a~ typedef T1 & result;
* \o$-6<
} ;
7Sz'vyiz template < typename T >
x56
F typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
w<~<(5mM5; {
_8b]o~[Z+ return (T & )r;
;q,)NAr& }
*76viqY;dE template < typename T1, typename T2 >
f:[d]J| typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
)xvx6?Ah| {
YNC0Z'c9 return (T1 & )r1;
rw8J:?0x }
mE^tzyh } ;
O<dZA=Oez ok3 template <>
`@$"L/AJ
class holder < 2 >
K rr?`n {
cl8_rt public :
-S,ir template < typename T >
RZd4(7H=q struct result_1
LPapD@Z {
zh^jWu typedef T & result;
>2lAy:B5 } ;
n4vXm template < typename T1, typename T2 >
loeLj4"" struct result_2
PUE'Rr(Q {
WAwfL? typedef T2 & result;
xMSNrOc } ;
V5yxQb template < typename T >
\za5:?[xB typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
!$p2z_n$@. {
^A11h6I return (T & )r;
m0I # }
3{Ek-{9 template < typename T1, typename T2 >
v?YdLR typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
us\%BxxI9 {
mEB2RLCM return (T2 & )r2;
z;bH<cQ }
HzD> -f } ;
.#= j
<& X(r)Z\ z"6ZDC6 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> >。
iot.E%G 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
/<(*/P,> 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
-5V)q.Og ><;l:RGK| return l(i, j) = r(i, j);
,bZ"8Z"lss 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
W{fULl M^j<J0(O return ( int & )i;
E8T"{
R80 return ( int & )j;
?%\mQmjas 最后执行i = j;
, @%C8Z 可见,参数被正确的选择了。
{B FT My]+?.Ru ~vW)1XnK :DZLjC S2J#b"Y 八. 中期总结
j~,h)C/v 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:
*.kj]BoO 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
ftYR,!& 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
? .c?Pu 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
$.oOG"u0] 'R^iKNPs p>k]C:h 6RK ~Dl&g M*d-z g~~m'^ 九. 简化
kx|me~I
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
' 2>l 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
sW;7m[o 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
=y?#^ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
&g*klt'B +-*/&|^等
|WB"=PE 2. 返回引用。
Jzk!K@ =,各种复合赋值等
?V#Gx>\ 3. 返回固定类型。
`Jn,IDq 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
@Ppo &> 4. 原样返回。
pPoH5CzcK operator,
0r1g$mKb 5. 返回解引用的类型。
?#?e(mpo operator*(单目)
h]qT1(I 6. 返回地址。
hO#HvW operator&(单目)
a lrt*V|= 7. 下表访问返回类型。
K6E}";; operator[]
1XG$ z@NN 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
(G#}* operator<<和operator>>
L*P_vCC -<6v:Z 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。
xFOBF") 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
KZ]r8 FS8S68 template < typename Left >
5Yl6? struct value_return
` "B^{o {
kg:l:C)Tq template < typename T >
|B
eA== struct result_1
=qw&dwIQ {
~]4kkm7Y typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
r]9 e^ } ;
*.8JP .?f:Nb.O template < typename T1, typename T2 >
0F^]A"kF struct result_2
i (0hvV>' {
)U'yUUi typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
y5_XHi@u~o } ;
Q? qjWZY } ;
@m?{80;uQ dsK/6yu AQe!Sqg' 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
WKxm9y
V }C_|gd 下面我们来剥离functor中的operator()
qL3@PSN?| 首先operator里面的代码全是下面的形式:
[%jxf\9jJ_ d5:tSO return l(t) op r(t)
-?5$ PH return l(t1, t2) op r(t1, t2)
V}SyD(8~ return op l(t)
?gN9kd) return op l(t1, t2)
;b1wk^,Hw~ return l(t) op
VJg,~lQN#t return l(t1, t2) op
g?V&mu return l(t)[r(t)]
odpUM@OAW return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
T/5"}P` lBmm(<~Z 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:
ESIzGaM 单目: return f(l(t), r(t));
0I
@$ 0Gg return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
H}
6CKP} 双目: return f(l(t));
|!Fk2Je, return f(l(t1, t2));
q &
b5g ! 下面就是f的实现,以operator/为例
G'9{a' .'/l'> struct meta_divide
KmL$M {
_88QgThb template < typename T1, typename T2 >
{5-zyE static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
D%U:!|G {
U(~U!O} return t1 / t2;
_q)!B,y-/N }
7)J6/(' } ;
30_ckMG"g k"
YHsn 这个工作可以让宏来做:
?/'}JS(Sm s}ADk-7 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
e:OyjG5_ template < typename T1, typename T2 > \
^=0$ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
sofu 以后可以直接用
rN"Xz DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
-CD\+d " 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
J>%t<xYf4 (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。。。)
@Tr&`Hi ^.vmF>$+I >zmzK{A= 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
/K|:9Q$K6 O!^; mhy" template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
%LQ/q3?_ class unary_op : public Rettype
L2fVLKH {
/\J|Uj Left l;
iYKU[UP? public :
#hJQbv=B" unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ArzDI{1 2\0Oji\6 template < typename T >
eOnTW4 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
wqy^8N[K] {
Y)M8zi>b return FuncType::execute(l(t));
-@M3Dwsi3 }
*eUc.MX6x KG8W8&q template < typename T1, typename T2 >
IgM
v =^U typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)X5(#E {
XP?*=Z] return FuncType::execute(l(t1, t2));
m^I,}1H4 }
jGD%r~lN } ;
G{RTH_p 6>DLp}d y3IWfiz>/d 同样还可以申明一个binary_op
r{[OJc! 6sB$<# template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
% fhNxR class binary_op : public Rettype
X:=c5*0e {
mhzYz;} Left l;
FifbxL Right r;
Q$a public :
[B9 ;?G binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
kuKa8c (V?@?25 template < typename T >
s-?fUqA typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>ttuum12w {
}9&9G% return FuncType::execute(l(t), r(t));
ddDS=OfH }
kMxjS^fr -MfQ&U template < typename T1, typename T2 >
]b}B2F'n typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
YV([2 {
::"E?CQLV return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
tu}>:mk }
\dkOK`)b } ;
%Kto.Xq 3?E}t*/ O4Dr ]Xc] 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
tZho)[1 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
=~|:t&v=c DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
T+CajSV 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。
KCtX$XGL 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
p;%<mUI 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。。。
'HaD~pa 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
vVVPw?Ww- 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)
`&*bM0(J 下面是修改过的unary_op
.
/m hu g.C5r]=+& template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
FFzH!=7T? class unary_op
w~+ aW(2 {
)#[|hb=o Left l;
wahZK~,EaY 8cdsToF(e. public :
L
*Y|ey DTY<0Q. unary_op( const Left & l) : l(l) {}
<avQR9'& LWmB,
Zf/ template < typename T >
! OE*z $\ struct result_1
BD*G1k_q {
J8Z0D:5 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
$p$dKH } ;
"H+,E_&( e!X(yJI[O6 template < typename T1, typename T2 >
3S"] u} struct result_2
oXgdLtsu {
sb.J
bE8
typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
r9@AT( } ;
ctn,
]ld o"q+,"QL template < typename T1, typename T2 >
\l,rpVv5m typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
qL
5>o>J {
$3;Upgv return OpClass::execute(lt(t1, t2));
{j
SmoA }
HEY4$Lf(I O4|2|sA template < typename T >
A lwtmDa typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#R5U
{
jRQ+2@n{E return OpClass::execute(lt(t));
K*vU5S }
A
Y9
9!p (! KG)! } ;
1ThqqB Vxdp| 0A[e sWmP 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
j]5WK_~M 好啦,现在才真正完美了。
WUoOGbA ` 现在在picker里面就可以这么添加了:
Vfs$VY2. wL{qD template < typename Right >
:T@r*7hNT picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
ejePDgi_[ {
7"2b H return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
?M}S|dsmE }
l-)Bivoi 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
Q*ju
sm :td ~g;w PLR0#).n )D@~|j: FN87^.^2S 十. bind
^vni&sJ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
WxUxc75 先来分析一下一段例子
%dttE)oH? Gi?_ujZR !@L=;1, int foo( int x, int y) { return x - y;}
#I0pYA2m bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
eV!L^>>> bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
oy\B;aAK 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
1{PG>W 我们来写个简单的。
i*[n{=*l@ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
IOl+t,0x& 对于函数对象类的版本:
5<+K?uhm 6NLW(?]
template < typename Func >
t~p
y=\ struct functor_trait
FfFak@H {
"8<K'zeS8 typedef typename Func::result_type result_type;
u=NG6G } ;
T0QvnIaP 对于无参数函数的版本:
`=)2<Ca;~@ ;)hw%Z]Jj$ template < typename Ret >
dQ:cYNm struct functor_trait < Ret ( * )() >
zF&=U`v {
:nJgwp()@ typedef Ret result_type;
x_<qzlQt } ;
Lxe^v/LsT 对于单参数函数的版本:
[0@`wZ :1wrVU-?h template < typename Ret, typename V1 >
WNX5iwm struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
\OwpD,' {
O<*5$,K9 typedef Ret result_type;
6[ga$nF? } ;
`N87h" 对于双参数函数的版本:
VG@};dwbz* z~oDWANP template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
1Y/$,Oa5 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
&Z^(y}jPr {
|Ul,6K@f"5 typedef Ret result_type;
p<GR SJIk= } ;
Qyh/ed/ 等等。。。
d IB }_L 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
?+C V1 ] &9[P-w;7u template < typename Func >
6z,Dyy]tl struct func_return
GHc/Zc"iX {
F`+\>ae$h template < typename T >
Pcd *">v struct result_1
^rAa"p 9 {
X ]j)+DX> typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Ub$n |xn } ;
DocbxB={I x hs#u template < typename T1, typename T2 >
FiAY\4 struct result_2
@_ygnNn4R {
@4+#Xd7" typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
)r6EW`$ } ;
kPxT"
" k } ;
b'p4wE> lx0~>K] PD[z#T!' 最后一个单参数binder就很容易写出来了
1+kE!2b;b Tbbz'b;{ template < typename Func, typename aPicker >
_'0
@%P% class binder_1
]wn/BG) {
A$/\1282 Func fn;
}(FPV*mS aPicker pk;
P87#
CAN public :
/%rq
hHs <O~WB template < typename T >
u_O# @eOc struct result_1
e)^j+ l {
*<4Em{rZ5 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
%ati7{2! } ;
K!z` #E7AmmqD% template < typename T1, typename T2 >
77 r(*.O| struct result_2
Td\o9 {
;^){|9@ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
;\;M =&{} } ;
IND ]j72 |AhF7Mj* binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
R*pC.QiB~ N!&:rK template < typename T >
px''.8 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
csZc|kDI {
v;1F[?@3Y return fn(pk(t));
;QCrHqRT` }
bO5k6i template < typename T1, typename T2 >
?DV5y|}pj typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
rNOES3[~ {
K*-@Q0"KM{ return fn(pk(t1, t2));
tiPa6tQ }
arK_oh0B } ;
uGU;Y'W) SGc8^%-` :aLT0q!K 一目了然不是么?
0U/,aHvhP 最后实现bind
y@V_g' |]=2 }%1w revF;l6->C template < typename Func, typename aPicker >
5~sx:0; picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
yF._*9Q3hK {
=:,xxqy return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
BQ</g* $; }
RkEN
,xWE {:nQl} 2个以上参数的bind可以同理实现。
>ydRSr^ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
lK'Rn~ MTGiAFE 十一. phoenix
lq:}0 <k Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
&)F*@C- LA3<=R] for_each(v.begin(), v.end(),
smY$-v)@ (
p{dwZ_gl
do_
7IlOG~DC [
$4FX(O0Q@ cout << _1 << " , "
$h[QQ- ]
?jQ](i& .while_( -- _1),
aA`/E cout << var( " \n " )
AwUi+|7r]) )
\vfBrN );
/Ss7"*JLe RR;AJ8wd 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
ma$Prd 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
<AlZ]~Yct operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
-m=
8&B 那么我们就照着这个思路来实现吧:
iTh:N2/-vc 3l<S}k@M) V==z" template < typename Cond, typename Actor >
&5{xXWJK class do_while
O#EV5FeF. {
D<i[LZd Cond cd;
mnk"Vr` L Actor act;
Z+`{ 7G?4m public :
\,Lo>G`! template < typename T >
e}VBRvr struct result_1
j;_c+w!P {
l=N2lHU typedef int result_type;
d1@%W;qX! } ;
t&Os;x?To? ajRSMcKb7i do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
>>Ts?? L\{IljA template < typename T >
;|p$\26S)% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
C9DJO:f.2y {
b*fgv9Kh' do
WnwhSr2 {
+`M!D }! act(t);
qa(>wR"mT }
j6~nE'sQ while (cd(t));
pu!d qF< return 0 ;
1pv}]&X }
5m=I*.qE } ;
G'zF)0oD `I$<S(h7 6J~12TU, 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
]u-]'P 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。
3bqC\i^[\m 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。
^[Ua46/" m 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
S|rgCh!h 下面就是产生这个functor的类:
5WqXo{S t#nn@Yf nhSb~QqEh template < typename Actor >
>3:?) class do_while_actor
dt[k\ !-v {
S0g'r
!;6 Actor act;
-S,ln public :
IvpcSam' do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
q1y/x@ #>Y'sd5'A template < typename Cond >
%dErnc$ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
zJM S=r } ;
`G1&Z]z 2nb:) n\I#CH0V 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
b,P ]9$Ut 最后,是那个do_
<]C$xp<2 '^%~JyU %8aC1x class do_while_invoker
s{ V*1$e~ {
*F>v]8 public :
zPEg template < typename Actor >
H9 C9P17 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
?::NO Dg {
jNwjK0? return do_while_actor < Actor > (act);
%puLr'Y }
#{r#;+ } do_;
GN#<yv$av %2'A
pp 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
at!Y3VywG 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
, "jbq~ 最后来说说怎么处理break和continue
+^rh[>W 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。
rOW-0B+N 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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