一. 什么是Lambda
-\r*D#aHBN 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
"Z,'NL>& 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,
O1-Ne.$ ]ErAa"? :vm*miOF VdYu| w;v class filler
?}O\'Fa8 {
7$/ O{GBJ public :
K0b(D8! void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
2N>:GwN } ;
!$fBo3!B_8 j'v2m 6/ xeZ,}YP) 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:
A]W`r} ?-Oy/Y K 2pZ|+!xc+ 6\(\ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
]"F0"UH, v k<By R ;ML21OjgN 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
.( 75.^b2) 2#p6.4h=
rq+E"Uj? RW%e% 二. 战前分析
Vo%@bj~> 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。
#knpZ' 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
6 Rg{^E Rf qd(`~a pO x0f;'G+ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
z$S)|6Q
/* --------------------------------------------- */
yn`H }@`k vector < int *> vp( 10 );
@VVBl I transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
/\OjtE /* --------------------------------------------- */
X 5pp8~ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
#dU-*wmJ /* --------------------------------------------- */
wzF/`z&0?6 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
_0ep[r /* --------------------------------------------- */
c:4i&|n for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
`WX @1]m /* --------------------------------------------- */
TLw.rEN!; for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
5%uLs}{\q ~
/]u72?rP L%I@HB9-Q0 O57
eq.aT 看了之后,我们可以思考一些问题:
qVE6ROSh
1._1, _2是什么?
P**h\+M>{ 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。
x2(hp 2._1 = 1是在做什么?
F0])g 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。
wwk=*X-8 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。
5Z1b9.;., ]qvrpI!E! QGn3xM66 三. 动工
'IKV%$k 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
w}X <]u IL*C/y "Lw[ $ ~X)Aw3}F template < typename T >
#]cO]
I class assignment
M qFuZg {
w+z~Mz}Vz T value;
!S$LRm\' public :
r3{Cu z assignment( const T & v) : value(v) {}
E.zY(# S template < typename T2 >
Hq ]f$Q6: T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
7CWz)LT } ;
M e_.X_ OXT 5
y) s<h]2W 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
3E)
X(WJY 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
criOJ- luY#l!mx3 <y7nGXzLK 7vF+Di(B class holder
\u9l4 {
ViKN|W>T public :
fX^<H_1$G template < typename T >
:6:;Z
qn assignment < T > operator = ( const T & t) const
8{^zXJi]m {
O3x9S,1i return assignment < T > (t);
Pp# }
3"!h+dXw } ;
o'+p,_y9Y@ p48mk DI"KH)XD 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:
.hPk}B/KV ]
-iMo4H static holder _1;
J2W#vFe\ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Z8IY!d waT'|9{ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
THEpW{.E 而不用手动写一个函数对象。
' d' Dlg KW`^uoY$ o"wvP~H g3B%}!| 四. 问题分析
zZR_&z< 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。
pL2P
. 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。
=hL;Q@inb 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
~XU%_Hz 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
y=.`:EB9b 下面我们可以对这几个问题进行分析。
&6deds
a=@]Ov/ 五. 问题1:一致性
C%&A9(jG 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?|
PuO5@SP~ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
w5Lev}Rb ? DJ/Yw>>3 struct holder
OYW:I1K<5 {
&UrPb%=2H //
%La<] template < typename T >
:O)\+s- T & operator ()( const T & r) const
q#D-}R_RN {
BRSIg] return (T & )r;
inQ1$ }
{+Zj}3o } ;
]"q9 ~ V?t56n Y} 这样的话assignment也必须相应改动:
(r*"}"ZG c6-~PKJL template < typename Left, typename Right >
KJ (|skO class assignment
=2XAQiUR\ {
W2>VgMR [ Left l;
D`c&Q4$: Right r;
o{]2W `0r public :
Y[sBVz'j5 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
\0j-p template < typename T2 >
2Sgv T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Oz{FM6 } ;
/dI8o qzk!'J3*r< 同时,holder的operator=也需要改动:
8f`r!/j wHuz~y6 template < typename T >
`@3{}
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
{HO,d{{ {
&s^t~>Gpr return assignment < holder, T > ( * this , t);
\RT3#X+ }
_|jEuif yRAfIB$T}" 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
@js`$ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
SL[ EOz# n?(sn return l(rhs) = r;
zQ~N(Jj?h 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。
~~r7TPq 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
p!/!ZIo @b&_xT template < typename Tp >
um,G^R class constant_t
^vw[z2" {
4$oDq const Tp t;
TTagZI$ public :
0<FT=tKm constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
EQ [K template < typename T >
L/ g8@G
; const Tp & operator ()( const T & r) const
zFi)R }Ot {
:P8X?C63W] return t;
l6T^e@* }
y0]"qB } ;
FFtB# ZHM NG~! 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
)k[{re 下面就可以修改holder的operator=了
Xl,707 ]y9u5H^ template < typename T >
\RS0mb assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
)tm%0z7R {
O$ARk+ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
}v xRjO, }
gySl.cxt @rP#ktz] 同时也要修改assignment的operator()
f
= 'AI hG2WxYk template < typename T2 >
V}h
<,E9 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
5fq4[a 现在代码看起来就很一致了。
(M#m BS H0\', X 六. 问题2:链式操作
@$fvhEkrT@ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
MK.TBv 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。
zDf96eK 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。
9\Md.> 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。
BU<Qp$& 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
$9@3dM*E?Z PDpuHHB template < typename T >
6 \?GY struct result_1
4(? Z1S {
cTja<*W^xv typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
KFBBqP } ;
{nMCU{*k soOfk!b 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:
4axuE] SaOOD-u template < typename T >
mtf><YU struct ref
1RauI0d* {
=4uO"o typedef T & reference;
_"t"orD6 } ;
|RH^|2:x9Q template < typename T >
,f~)CXNT? struct ref < T &>
kl|m @Nxp {
BPSie0 typedef T & reference;
+3J5j+ } ;
P N(<=v&E JMfv|>= 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
oXQI"?^+ l!<(}?u9 template < typename T >
RF
[81/w] typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
*QT7\ht3 {
t(99m=9> return l(t) = r(t);
19bqz ) }
Jq:Wt+a 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。
qFp]jbU 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
GPrq( a+B3`6 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
2;7n0LOs} _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
=)f.Yf|A* _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
l'1_Fb +5 调用divide的对象返回一个add对象。
swg*fhJFB 最后的布局是:
G[+{[W Add
je74As[ / \
n){u!z)Al Divide 5
GG(}#Z5h / \
b?-KC\}v _1 3
#[]B:
n6 似乎一切都解决了?不。
]4Q~x 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。
# ';b>J 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。
),@m
3wQ 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:
6 u,w cS>xT cj template < typename Right >
c3)6{ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
}-@h H( Right & rt) const
fM3ZoH/ {
RijFN.s return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
R=C+] }
"d*-k R 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
brdY97s4 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。
n],"!>=+ 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。
7Q|v5@;pU 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。
\98|.EG 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。
{A\y4D@ 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?
pYj} 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:
hM[I}$M&O 1`9'.w+r template < class Action >
}0Fu class picker : public Action
h`D+NZtWm {
d z\yP
v~ public :
+
7nA; C picker( const Action & act) : Action(act) {}
#U6~U6@ // all the operator overloaded
,o\~d?4 } ;
-K4 uqUp Lw6}bB`} 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。
HHZrovA# 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:
Ku8qn\2" QaLVIsnfN template < typename Right >
DuRC1@e picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
+L
pMNnl6 {
9-.`~v return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
5r^u7k }
H6Kt^s<6xu Cp]q>lM" Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
GC@U[' 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。
(X|lK.W y npcL<$<6X template < typename T > struct picker_maker
`o%Ua0x2 {
6z5?9I4[ typedef picker < constant_t < T > > result;
> M4QEv } ;
(o8?j^ -v template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
;h4w<OqcM {
| EFbT> typedef picker < T > result;
8'0KHn{# } ;
G}`Hu_ [\) `%.x0~ih 下面总的结构就有了:
AAK}t6 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。
#+;0=6+SM 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{>P^z picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
*%QTv3{ 至此链式操作完美实现。
l_ycB%2e^ Gl5W4gW;& SI;SnF'[7 七. 问题3
vUgo)C#< 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。
lLZ?&z$ !{4bC template < typename T1, typename T2 >
C6c]M@6 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
EYU3Pl% {
**Q
K}j[D return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
)%9P ;/ }
$c24l J#/ 3qq6X?y* 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
6E.64+PJw ipJnNy; template < typename T1, typename T2 >
Z"a]AsG/Q# struct result_2
vLh,dzuo {
D4ud|$s1 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
!\_li+ } ;
xkkW?[& z*&r@P
-
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?
OEs! H]v 这个差事就留给了holder自己。
:_+Fe,h>| O\zGN/! }t.VH:02y template < int Order >
0V?:5r< class holder;
-_~T;cj6 template <>
6Er%td)f class holder < 1 >
#'Lt_Yf! {
=]F15:%Zq public :
44_CT?t< template < typename T >
.p(~/MnO struct result_1
=j !Ruy1 {
JS! typedef T & result;
I)F3sS45} } ;
[&p^h template < typename T1, typename T2 >
%-~T;_. struct result_2
} T1~fa {
$,B@yiie typedef T1 & result;
UZqk2D } ;
oS_<;Fj template < typename T >
.+hM1OF`x typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
""^.fh {
D3-H!TFpDb return (T & )r;
4)~GHb }
i:,37INMt template < typename T1, typename T2 >
lBnG!!VrWa typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
N}j^55M_] {
`Hq)g1a7q return (T1 & )r1;
R?$Nl }
|{H-PH*Iz } ;
>L>t$1hXM Yet!qmZ template <>
\!,@p e_ class holder < 2 >
jaImO {
5x; y{qT public :
N>4uqFo template < typename T >
@}@J$ g struct result_1
I!sB$=n {
-g]g typedef T & result;
U m9]X@z } ;
O8%Y .SK template < typename T1, typename T2 >
>E`p@
e+ struct result_2
2u|}gZts {
GwaU7[6 typedef T2 & result;
y!?l;xMS } ;
DEkFmmw
template < typename T >
pn6!QpV5 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
~wsDg[ {
*eo<5YUHt return (T & )r;
wIT}>8o }
)Vb_0 n=^ template < typename T1, typename T2 >
?[G!6 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
QcDWVM'v {
T5+iX`#M return (T2 & )r2;
l ,T*b }
YaDr.?
} ;
RZeU{u<O #]!0$z|Z ^N5BJ'[F: 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> >。
H#B~h4# 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
idr,s\$> 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
`Vqpo/ Q}MS $[y return l(i, j) = r(i, j);
Ll
!J!{ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
6{r^3Hz U ExK|t return ( int & )i;
-Vi"hSsUP return ( int & )j;
@i[z4)"S 最后执行i = j;
`9
可见,参数被正确的选择了。
&k+'TcWm 6n.W5
1g(s *M_Gu{xc OyG$ ]C 007SA6xq 八. 中期总结
HV??B : 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
`% x6;Ha 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
:+SpZ> 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
8U07]=Bt< 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Tv&-n {1y-*@yU( "gD)Uis (f 0p TB
gD"i- 3P!Jw7e 九. 简化
1Yy5bg6+E 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。
E(e'qL 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
iG1vy'J#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:
ncluA~ 8 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
/?jAG3" +-*/&|^等
tndtwM*B' 2. 返回引用。
T/"6iv\1 =,各种复合赋值等
XTHy
CK 3. 返回固定类型。
3JiDi
X"| 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
i`^`^Ka 4. 原样返回。
9 T4x1{mO operator,
wyk4v} 5. 返回解引用的类型。
se9X operator*(单目)
J@y1L]: 6. 返回地址。
mACj>0Z' operator&(单目)
uhFj|r$$ 7. 下表访问返回类型。
szC~?]<YY operator[]
N.|Zh+! 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
s fxQ operator<<和operator>>
<aR8fU ;K:)R_H 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。
aZYa<28?L% 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
dE*n!@ ;wfzlUBC template < typename Left >
Nt^R~#8hF> struct value_return
r[zxb0YA {
&WIiw$@ template < typename T >
GQTMQXn( struct result_1
b:Lp`8Du {
Nw}y_Qf{ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
i6zfr|`@ } ;
e`#c[lbAAM Y?2I
/ template < typename T1, typename T2 >
Ctxs]S tU% struct result_2
;f7(d\=y
{
q@ >s# typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
jd$uOn.r } ;
:J-@+_J } ;
<h2WM (n n^|n6(EZ =Uta5$\a) 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
LqTyE s% "MaDz 下面我们来剥离functor中的operator()
/a%5!)NE% 首先operator里面的代码全是下面的形式:
K+D`U6& #N%xr'H return l(t) op r(t)
UfEF>@0 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
I=wP"(2 return op l(t)
kScq#<Y& return op l(t1, t2)
#J]u3*Tn| return l(t) op
5B!l6ST return l(t1, t2) op
;CD.8f]N return l(t)[r(t)]
cs7TAX return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
"_JGe#= aE6I|6W? 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:
=yiRB? 单目: return f(l(t), r(t));
mvI[=e* return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
&AmTXW 双目: return f(l(t));
"w0> return f(l(t1, t2));
}\`MXh's 下面就是f的实现,以operator/为例
w} *;^n P=eVp(/x struct meta_divide
p6]4YGw*^ {
:04sB]H template < typename T1, typename T2 >
4G&E? static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
RV5X0 {
Crmxsw.W^Y return t1 / t2;
R:98'`X= }
Y25S:XHk9 } ;
$
+;`[b @CU3V+ 这个工作可以让宏来做:
5YaTE<G -:`$8/A| #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
p q7G[ template < typename T1, typename T2 > \
q4<3 O"c1 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
kJqgY| 以后可以直接用
Qwb=N DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
*D1^Se 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
mc;Z#"kf (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
-
*!R y~An'+yBa 9D:p~_"g 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
}<o.VY&;. [k.|iCD template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
S,Boutd class unary_op : public Rettype
" 4#V$V {
1HG~}E Left l;
./LD public :
>tnQuFKg] unary_op( const Left & l) : l(l) {}
zRdL-u%(# 3'6%P_S template < typename T >
&Vfdq6Y] typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4[|^78 {
*SQ hXTn return FuncType::execute(l(t));
XP<wHh }
>S3iP?V7 s@K)RhTY template < typename T1, typename T2 >
C3Q[L}X\ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*z;4.
OX {
_Iy0-=G return FuncType::execute(l(t1, t2));
NARW3\ }
tvynl;Y/ } ;
b[Sd$ACd j2SJ4tB / * F%Wf 同样还可以申明一个binary_op
EV|
6._Z(D b;# 3X) template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
wl #Bv,xf class binary_op : public Rettype
5G cdz {
e5_a.c Left l;
wq!Gj]B Right r;
?9nuL}m!a public :
$5ZBNGr binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
6U6,Wu eWSA template < typename T >
"l
vPge typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ciVN-;vi {
^%V'l-}/ return FuncType::execute(l(t), r(t));
lN#W }
\ni?_F(Y A;n3"" template < typename T1, typename T2 >
PjNOeI@G typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
w~hO)1c],: {
B}8xA}< return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
&{NN!X }
g-"@%ps } ;
x zu)``? 4Tgy2[D?q 2{Nv&ZX? 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
% 1ZJi}~ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
yEyx.Mh.Af DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
4;'o`K~* 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
a]-F,M J 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
<QFT>#@T 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
}.ZX.qYX 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
%!I7tR#; 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
Gs;wx_k^ 下面是修改过的unary_op
m`gH5vQa e/JbRbZX template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
b?eIFI&w^l class unary_op
\,)('tUE {
L,c@Z@ Left l;
r18euB% P_6oMR public :
42E]&=Cet lJ;7sgQ# unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ste0:.*qb esU9 template < typename T >
;+]
mcgN! struct result_1
(CFm6p'RZ {
ZN#mu]jC? typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
cO%-Av~P } ;
"/[xak!g 5'wWj}0!% template < typename T1, typename T2 >
LdnHz# struct result_2
K8M[xaI@ {
vFm8 T58 7 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
yXP+$oox9 } ;
/ap3>xkt ? cU9~= template < typename T1, typename T2 >
KGb:NQ=O6i typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.Qk T-12 {
))m\d * return OpClass::execute(lt(t1, t2));
RQhS]y@e }
{7swE(N XE8>&&X template < typename T >
T1AD(r\W5 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
TLbnG$VQS {
KBJ%$OQV return OpClass::execute(lt(t));
ScOiOz:Ha }
v,bCj6 6Hoc F/Ye } ;
&iR3]FNI bQd'objpY R5OP=Q 8 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
r Q)?Bhf 好啦,现在才真正完美了。
ZLm?8g6- 现在在picker里面就可以这么添加了:
nk=+6r6 2$ m#)*\ template < typename Right >
%f3qCN picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
!YX$4_I {
C#<b7iMg return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
SQ&nQzL }
! Rr k 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
j#4 Iu&YJ +I~`Ob [ye!3h&] pY@$N&+W 4z6i{n-k 十. bind
_v=S4A#tF 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。
9~3;upWu! 先来分析一下一段例子
h[eC i lGoP(ki 8(d Hn int foo( int x, int y) { return x - y;}
3s%Kw,z bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
5PF?Eq bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
rdj_3Utv 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。
WXq=FZ- 我们来写个简单的。
}-` N^ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
YkWv*l 对于函数对象类的版本:
T0HNld rK` x< template < typename Func >
|!t&ZpdD struct functor_trait
f6/<lS oW {
[d"]AF[# typedef typename Func::result_type result_type;
d `MTc } ;
T'i^yd}*v 对于无参数函数的版本:
b"4'*<=au hHA!.u4& template < typename Ret >
-d-vzri struct functor_trait < Ret ( * )() >
+"mS< {
,gO}H)v]t typedef Ret result_type;
b@v_db]|t. } ;
zv%]j0 ? 对于单参数函数的版本:
y
J|/^qs 6DkFI kS template < typename Ret, typename V1 >
7{z\^R^O struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
0Y>5& {
d9=i{i3 typedef Ret result_type;
EKgY } ;
Ppton+?( 对于双参数函数的版本:
C4[) yJ '@0Z#A template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
o:wI{?%-3 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
;OMR5KAz {
APgjT';P^ typedef Ret result_type;
Ei HQ&u* } ;
AONEUSxJ 等等。。。
nmo<t] 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
|l-~,eRvi5 &xWej2a! template < typename Func >
!-veL1r struct func_return
+,Ud 3iS {
AAXlBY6Y- template < typename T >
V|{\8&2 struct result_1
Xi~7pH {
#lfW0?Y' typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
@?2ES@G+Ji } ;
Hk8lHja+\ {1eW*9 template < typename T1, typename T2 >
MvKr~ struct result_2
$ucDzf=o {
RVN;j4uMg typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
| LXVf } ;
B"Ma<"HU } ;
rD;R9b"J @B`nM#X# ^`S.Mw. 最后一个单参数binder就很容易写出来了
nYnBWDnV oh0*b h template < typename Func, typename aPicker >
vbh 5 class binder_1
$L4h'(s {
Kh8 Func fn;
e?7Oom aPicker pk;
V7"^.W* public :
)Drif\FF) JKz]fgOd$ template < typename T >
ym8pB7E7% struct result_1
%M*2 j%6 {
2EH0d6nt typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
7'!DK;=TD6 } ;
5{xK&[wR* F.{$HJ template < typename T1, typename T2 >
2b/Cs#- struct result_2
`$9sYv 2R {
O)!S[5YI typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
nN2huNTf: } ;
{O6yJckH 'Rb
tcFb binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
QuIZpP= hb<cynY template < typename T >
OWc~=Cr typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
W6s-epsRmT {
af'gk&% return fn(pk(t));
w|1O-k` }
LC4W?']/ template < typename T1, typename T2 >
Bm5\*Xd1( typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4-?zW {
^kK% 8 u return fn(pk(t1, t2));
@\WeI"^F8 }
||))gI`3a } ;
#}lWM%9Dy |s,y/svp K: |-s4= 一目了然不是么?
h])oo:u'/Q 最后实现bind
{TZV^gT4 DB+oCE<.# bao"iv~z template < typename Func, typename aPicker >
W]5Hc|!^^ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
w$Z%RF'p {
e^}@X[*'# return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
qP$)V3l }
kEp{L j[A:So 2个以上参数的bind可以同理实现。
[:zP]l.| 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
%NDr5E^cc _C)\X(; 十一. phoenix
3lTnfc& Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
-\7_^8 am 4t-l@zFWb for_each(v.begin(), v.end(),
[V_+/[AA) (
Q- 7L,2TL do_
i<(~J4}b [
{rwT4]4 cout << _1 << " , "
F!fsW9 ]
BV6B:=E0 .while_( -- _1),
6!se,SCvw cout << var( " \n " )
-ykD/ )
*,zrg%8 );
L&d.&,CNs' RT(ejkLZm 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
Vg(M ^2L 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
Iw^Q>MrT operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
fB 0X9iV6j 那么我们就照着这个思路来实现吧:
6OB3%R'p h\2iArw8 F'-XAI
<3 template < typename Cond, typename Actor >
+sV~#%% class do_while
lD{*Z spz {
f40OVT@g Cond cd;
9o4h~Imu Actor act;
1xr2x; public :
(I#mo2 template < typename T >
BT`g'#O struct result_1
G)q;)n;*= {
ia (&$a8X typedef int result_type;
ROXa/ } ;
r@}8TE*|P FU(2,Vl do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
gLRDd~H Ylyk/ template < typename T >
gZiwXb typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
X:lStO#5 {
Y^nm{ ;G+ do
GKKDO+A=! {
tyWDa$u,u act(t);
d0i|^ }
&KY!a0s while (cd(t));
rP}[> return 0 ;
F+ 7*SImv6 }
$fBj}\o } ;
M~n./wyC $wn0oIuW [k0/ZfFwV 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
vvu $8n 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
tLxeq?Oo] 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
Wffz&pR8
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
&E1m{gB( 下面就是产生这个functor的类:
Y;'SD{On xI.0m ~4|Tr z2T template < typename Actor >
'c_K[p$ class do_while_actor
l|{[vZpT {
nW}
s Actor act;
xQ2:tY#? public :
a6Joa&`dv do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
)\j
dF-s !!ma]pB, template < typename Cond >
*Hi}FI picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
0OQ*V~>f } ;
2% /Kf}+ 6`vW4]zu m;A[2 6X 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
3Fxr= 最后,是那个do_
E N CWOj T--%UZD]W ?z <-Ww class do_while_invoker
CUHT5J*sY {
"Zx<hL* public :
`23][V template < typename Actor >
9UVT]acq do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
aj,o<J {
1;DRcVyS+ return do_while_actor < Actor > (act);
V#b=mp }
B^]PKjLNZ } do_;
;TS%e[lFhQ #vhN$H :&q 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
[qC0YM 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Nd+1r|e' 最后来说说怎么处理break和continue
GKjtX?~1 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。
/%s:aO 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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