一. 什么是Lambda
C6PlO 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
0gIJ&h6*f 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,
1ZrJ7a7= #M)SAe2 9%^IMUWA ji&%'h class filler
?D\6@G:,#@ {
q{c/TRp7 public :
}hm"49,O void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
X2PyFe } ;
+";<Kd - pXE'5IIN c}-WK*v 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:
EqYBT Vm"{m/K0 `mt x+C B-.QGf8K. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
VoGyjGt& o-}q|tD$< =/Lwprj 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
L>ruNw'-K #~JR_oQE! <@](uWu \F; S 二. 战前分析
5bZjW~d 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。
e,X{.NS 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
4b@Awtk O: J;zv\ Cqra\ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
(rT1wup /* --------------------------------------------- */
-#y^$$i0 vector < int *> vp( 10 );
{L#+v~d^'n transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
wBJP8wES= /* --------------------------------------------- */
c]x'}Kc sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Y+ Qm. /* --------------------------------------------- */
4k]DktY}. int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
V."qxKsz /* --------------------------------------------- */
qt.Y6s:r_ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
;,2;J3,pA /* --------------------------------------------- */
D8O&`!mf for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
|bM?Q$>~ }rKKIF^f\S .B? J@, kw$*o
k 看了之后,我们可以思考一些问题:
9^zA( 1._1, _2是什么?
oScKL#Hu 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。
r.vezsH 2._1 = 1是在做什么?
*ak"}s 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。
d^:(-2l- 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。
?AlTQL~c a{y"vVQOF gwQk
M4 三. 动工
4f-I,)qCBk 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
OBp&64 *S?vw'n !C>'a: >&-"
X# : template < typename T >
VUbg{Rb) class assignment
wQR0R~|M {
){M)0,: T value;
Pf?zszvs public :
2`V[Nb assignment( const T & v) : value(v) {}
VYAz0H1-_ template < typename T2 >
'"4S3Fysm T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
,>vI|p,/G* } ;
8EC$p} S bi<?m^j c%O8h 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
bKb}VP 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
E==vk~cz /q\{Os rX w`a(285s)i 3w!,@=.q class holder
JQdeI+ {
>SSRwYIN public :
F =Zc_ template < typename T >
\66j4?H# assignment < T > operator = ( const T & t) const
laX67Vjv {
dZi?Z return assignment < T > (t);
\4FKZ>1+R }
ADW> } ;
Au[H!J !^*-]p/z pU)g93 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:
[(D^`K<b =0gfGwD{ static holder _1;
nApkK1? Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
|-!
yKB *E1 v for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
%Tvy|L
, 而不用手动写一个函数对象。
-'wFaW0%I }3xZ`vX[T |v?*}6:a Ej7>ywlW 四. 问题分析
7]&ouT 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。
qt&zo5 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/W N 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
fD:>cje 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
\8HLQly|@ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
=3=
$F% r1o_i;rg 五. 问题1:一致性
-0R;C` (! 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
Ei&
Z 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
@w]z"UCwV@ N-9qNLSP struct holder
wO&2S-;_K {
@*{sj`AS
' //
PRi3=3oF template < typename T >
X&+*?Q^ T & operator ()( const T & r) const
Y#[>j4<T {
H;(|&Asq> return (T & )r;
oPVyLD }
MV.$Ay } ;
/H m),9NN eKj'[2G@/ 这样的话assignment也必须相应改动:
IX]K"hT zEu15!~ template < typename Left, typename Right >
WI+ 5x class assignment
?5yj</W {
jh|4Y( Left l;
`OP?[
f d Right r;
v!b
8_0~u6 public :
P
O{1u%P assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
N)rf/E0 template < typename T2 >
C"=^(HU T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Uq8=R)1<|d } ;
/Wqx@# kk*:S* , 同时,holder的operator=也需要改动:
eJm7}\/6` Zagj1OV| template < typename T >
".=LzjE<gv assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
_=\=oC {
Y=- ILN(" return assignment < holder, T > ( * this , t);
:1O1I2L0 }
,*w D]UqM<0Rz 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。
D" 4*& 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
E*F)jP,yo 0/F/U=Z! return l(rhs) = r;
xn)eb#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。
ra'h\m 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
uKBSv*AM ?(!<m'jEy template < typename Tp >
U=G^wL class constant_t
x`#|8 {
KfVLb4@16_ const Tp t;
j+>#.22+ public :
UI,i2<& constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
3w
B 03\P template < typename T >
l6C^,xU~IX const Tp & operator ()( const T & r) const
Q6|~ks+Y {
h6Vm;{~ return t;
BRx`83CK }
'xC83}!k } ;
D<m+M@u $YyN-C 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
t`XYY 下面就可以修改holder的operator=了
CX8tTbuFl y@L-qO+{& template < typename T >
nsCat($) assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
P
K]$D[a0 {
}5)sS}C return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Nm0kMq|h }
t1I` n(]n E!eBQ[@ 同时也要修改assignment的operator()
`Xbk2KD p Dw@0P template < typename T2 >
Uv-xP(X T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
vIoV(rc+ 现在代码看起来就很一致了。
K`9ph"(Z "z^&>#F 六. 问题2:链式操作
5 E%dF9q 现在让我们来看看如何处理链式操作。
k]n=7vw; 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
-n-rKN.T 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
9*@K l`\ 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
}a(x
L'F 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
;plzJ6> 0$n0fu template < typename T >
X:*Ut3" struct result_1
DO!?]" {
1!x-_h}
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
S)@95pb } ;
?w}E/(r :>Gm&w
(n 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:
#K3A{
jb, g2=5IU< template < typename T >
ccW z,[ struct ref
ldJ:A*/M6 {
TB]Bl. typedef T & reference;
He4sP`&I } ;
{e4ILdXM template < typename T >
b@OL!?JP struct ref < T &>
QY,.| {
C^@~ typedef T & reference;
3
;F=EMz{ } ;
C(:tFuacpw GdqT4a\S 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
rNL*(PN}lO bF88F_ template < typename T >
9HOdtpQOV typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
FTtGiGd|Zy {
$Nr :YI return l(t) = r(t);
cS98%@DR }
H)$-T1Wx4 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。
Nb[z+V{= 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
xzFV] cH()Ze-B 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
djeax _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Efsfuv _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
&v+8RY^F= +5 调用divide的对象返回一个add对象。
R qS2Qo] 最后的布局是:
5$Yt@8; Add
cvpcadN[ / \
9-DDly [)4 Divide 5
~n#rATbxf / \
%C%~f{4 _1 3
n&x#_B- 似乎一切都解决了?不。
Be{7Rj v 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
DWep5$>&K 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。
$X~4J OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
I
U/HYBJH 8t!/Op? template < typename Right >
uhUC m assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
>dol Right & rt) const
Nhv~f0 {
%|[+\py$Q return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
jb8v3L }
y; Up@.IG 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
0nS69tH 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。
w%Tcx^: 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。
|q5R5mQ 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。
87zsV/ 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。
n83,MV?- 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?
S,LW/:, 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:
LuS]D% MoN;t; template < class Action >
]R/VE"- class picker : public Action
g4<w6eB {
QfJ?'* public :
3k;*xjv6@ picker( const Action & act) : Action(act) {}
`#hdb=3 // all the operator overloaded
L2[|g~ } ;
*upl*zFf0 yzt6 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。
c6cGl]FL 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:
"q4c[dna Sc;WraEn2 template < typename Right >
M@S6V7 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
uYAPGs#k {
_B)LRD+Hj return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
S+A'\{f }
`/JJ\`Pu `<2y
[<y Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Esw#D90q 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。
,9gyHQ~ 2/f:VB?<T template < typename T > struct picker_maker
|*"uj {
VZ{aET! typedef picker < constant_t < T > > result;
^HumyDD6 } ;
Wq8Uq}~_g template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
x]lv:m\)jT {
EO$_]0yI;_ typedef picker < T > result;
=1fO"|L } ;
.?9+1.` nC^?6il
下面总的结构就有了:
?as)vYP 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。
)nyud$9w' picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
D+d\<": picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
0\O*\w? 至此链式操作完美实现。
rxjMCMF :;\>jxA AxLnF(eG 七. 问题3
4]RGLN 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
"TA r\;[ Udv5Y template < typename T1, typename T2 >
\Rop~gD ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
gUzCDB^.: {
g
nJe!E return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
C"_f3[Z }
7$'%*|C. o&)O&bNJ 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:
kxp$Nnk /~V.qisZ template < typename T1, typename T2 >
U8kH'OD struct result_2
c%c/mata? {
C#[YDcp4 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
~` v7 } ;
|rkj$s, S3]Cz$ 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?
9B")/Hz_ 这个差事就留给了holder自己。
=wHHR1e &-W5T?Sl 6*%3O=* template < int Order >
"I?sz)pxG class holder;
p*)RP2 template <>
xnWCio>M class holder < 1 >
ik02Q,J {
_,(]T&j #2 public :
HByk 1 template < typename T >
w-\U;&8 struct result_1
X~t] qT {
J"'2zg1& typedef T & result;
cGiS[-g } ;
FU/yJy template < typename T1, typename T2 >
Yi1*o? struct result_2
CPc<!CC {
:L<$O7 typedef T1 & result;
+hL+3`TD#H } ;
yaV=e1W template < typename T >
{^gbS typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
0 ;kcSz {
n~N>c*p return (T & )r;
[q]"_4L0;d }
5&q@;vR template < typename T1, typename T2 >
uP/PVoKQ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
s.+2[R1HF {
8$a4[s
return (T1 & )r1;
bUbM } }
*m:h0[[J } ;
c\~H_ ~F T677d.zaT template <>
R<
@o]p class holder < 2 >
6J0HaL {
6He 7A@Eh public :
rhY>aj template < typename T >
(UmoG struct result_1
<cG .V|B {
INSI$tA~ typedef T & result;
-dbD&8 } ;
'SF+P)Kmz template < typename T1, typename T2 >
b<v \ struct result_2
:Z(?Ct&8 {
1L1_x'tT% typedef T2 & result;
k^AI7H } ;
iJ_`ZM.w template < typename T >
9i@AOU typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
|qbCmsY5/ {
b9%}<w return (T & )r;
I7b(fc-r }
qQN&uBQ[ template < typename T1, typename T2 >
~d6_ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
)BNm~sP {
6W$ #`N> return (T2 & )r2;
{V%ZOdg9 }
0z{S@ } ;
Lu\]]m @<Au|l` p3O%|)yV 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> >。
SzkF-yRd 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
~(Gv/x 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
WmLl.Vv= R-]QU`c return l(i, j) = r(i, j);
; iQ@wOL] 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
{;^booq ,pir,Eozg return ( int & )i;
ERQa,h/ return ( int & )j;
jzV*V< 最后执行i = j;
YXXUYi~!f 可见,参数被正确的选择了。
*/xI#G,O+
Mh'QD)28c <K:?<F qT#+DDEAL AC3K*)`E 八. 中期总结
U,)Ngnd 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:
(FZL> 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
k6rX/ocu 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Q_/{TE/sO5 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
d+~c$(M) D
h ]+HF ba|x?kz N%6jZmKip h*)spwF- LfyycC2E 九. 简化
tp$NT.z 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。
7>xxur& 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
kM]:~b2 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:
KrVF>bq+ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
5R4h9D5 +-*/&|^等
Tz58@VY V 2. 返回引用。
Q@%VJPLv. =,各种复合赋值等
xXH%7%W'f 3. 返回固定类型。
Zb-TCS+3l 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
(Z.K3 4. 原样返回。
N-jFA8n operator,
hU5[k/ q 5. 返回解引用的类型。
MdU_zY(c operator*(单目)
#!h:w 6. 返回地址。
KJ,{w?p~
) operator&(单目)
B:ddlxT$ 7. 下表访问返回类型。
Yg/e 8Q2 operator[]
00?^!'; 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
8gJ"7,}-' operator<<和operator>>
En+4@BC ;E:ra_l 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。
:<gmgI 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
QpS0iUG s\#kqw\x template < typename Left >
nk1(/~` struct value_return
;M8N% {
X"J79?5 template < typename T >
0KnlomuH2 struct result_1
$rs7D}VNc {
R_uA!MoLs typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
$q
DH } ;
N_$ X4.7p Ha$|9li` template < typename T1, typename T2 >
!fwLC"QC struct result_2
"My \&0- {
WXNJc typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
ma~WJ0LM\ } ;
gTW(2?xYf } ;
(o{QSk\ q ]rsp0P2 BI;in;Ln 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
-#3B>VY o?$D09j;; 下面我们来剥离functor中的operator()
p(Y'fd} 首先operator里面的代码全是下面的形式:
2 'xT% iK(n'X5i return l(t) op r(t)
!K'kkn,h return l(t1, t2) op r(t1, t2)
azPFKg+ return op l(t)
R2x(8k"LPU return op l(t1, t2)
qB3
SQ:y return l(t) op
qQ/j+ return l(t1, t2) op
0Vh|UJ'&7 return l(t)[r(t)]
hX$k8 o0 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
-}9ZZ#K ff?:_q+.N 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:
#p*{p)]HiA 单目: return f(l(t), r(t));
?5'UrqYSW return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
cQu1WgQ
G 双目: return f(l(t));
#]:yCiA return f(l(t1, t2));
j9) Z'L 下面就是f的实现,以operator/为例
<2diO=
(O,|1 struct meta_divide
d;:+Xd` {
0#G&8*FMN template < typename T1, typename T2 >
mxq'A static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
$?(fiFC {
8>T
' return t1 / t2;
'2/48j X5 }
u <%,Ql } ;
[US.n+G6 !R[o6V5T 这个工作可以让宏来做:
OY51~#BF LC*@/(( #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
u(\b1h n template < typename T1, typename T2 > \
J ;i/X;^ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
v\c.xtjI5x 以后可以直接用
kJlRdt2 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
f<!eJO:<' 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
+ 3aAL& (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
PLw;9^<
Tr(w~et g(,gg1mG 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
gK9@-e G3OqRH template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
]{0
2! class unary_op : public Rettype
X@\rg}kP {
3O:Z;YP:< Left l;
G;yf]xFd public :
IyL2{5 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
=eDVgOZ) ,+oQ 5c(f template < typename T >
n*9)Y~ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<FRYt-+ {
<I&X[Sqp return FuncType::execute(l(t));
z$QYl*F1 }
aHXd1\6m {}s7q|$ template < typename T1, typename T2 >
*FQrmdwb]L typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}<[@)g.h. {
0AZ Vc return FuncType::execute(l(t1, t2));
bsmZR(EnU }
~Ub'5M } ;
N*f?A$u/I ^}a..@|%W <KoiZ{V 同样还可以申明一个binary_op
%{Kp#R5E quTM|>=_R template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
,?3r-bM class binary_op : public Rettype
i
?%;s5< {
-S"YEH9 Left l;
q3z<v:=1y Right r;
;/XWX$G@ public :
0B>hVaj>- binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
rUc2'Ct P6!c-\ template < typename T >
9f\Lon4lX typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.D(H@3qA@ {
bg'Qq|<U return FuncType::execute(l(t), r(t));
hbl:~O&a/ }
D{x'k2= TTZb. template < typename T1, typename T2 >
D|9xD typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_/;vsQB {
H9?(5 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
*P7 H=Yf& }
)\s{\u
\ } ;
)"/.2S; F{WV}o=MY 8oK*NB29 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
QbjO*:c4 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
I<L DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
P(a!I{A( 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。
1YV ;pEw3w 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
3q:U0&F 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。。。
A=JPmsj. 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
J~Uq'1? 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)
9AF%Y:y 下面是修改过的unary_op
?41bZ$j <'N"GLJ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
cc- liY" class unary_op
lHerEv<ja {
O_OgTa Left l;
q4=Gj`\43 )l g>'O public :
f@yInIzRJ >!sxX = < unary_op( const Left & l) : l(l) {}
o5LyBUJ ywQ[>itMa template < typename T >
e}>3<Dh struct result_1
~+|Vzm|S} {
Gf71udaa typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
gr1NcHu } ;
7"Qj(N 3MX&%_wUhB template < typename T1, typename T2 >
e_=TkG1E6 struct result_2
|?A:[C#X {
[GQn1ZLc typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
3Gi^TXE] } ;
RK)1@Tz7! .ni<' template < typename T1, typename T2 >
7md,!|m typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>|zMN$: {
#mKF)W return OpClass::execute(lt(t1, t2));
jRiXN% }
{,aX|*1Ku~ .fFXH template < typename T >
W{Uz#o
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
hZ_@U?^ {
Mh"X9-Ot return OpClass::execute(lt(t));
A |u-VXQ }
}fO+b5U Ef @ } ;
9]C%2!Ur, sGFvSW 9*Q6/?v 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
7f] qCZ<0V 好啦,现在才真正完美了。
eWWqK9B.- 现在在picker里面就可以这么添加了:
+>3jMs~& -\<\OV:c* template < typename Right >
9U>OeTh( picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
.Ht;xq {
-wa"&Q return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
k,eo+qH.Hz }
+Jm~Um! 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。
1-V"uLy@gC -w"$[XP s
Poh\n :
&bJMzB `G0k)eW 十. bind
"%}24t% 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
O!!N@Q2g 先来分析一下一段例子
:6MV@{;PJ [*C%u_h |yl,7m/B-G int foo( int x, int y) { return x - y;}
fUMjLA|*I< bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
]ur?i{S, bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
&V|kv"Wwj 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
b)eoFc)lc 我们来写个简单的。
e%s1D 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
)SZzA' 对于函数对象类的版本:
'ZJb` \o*w#e[M template < typename Func >
}.a{;{y struct functor_trait
AJ+\Qs(0 {
C$p012D1 typedef typename Func::result_type result_type;
+e^CL#Gs } ;
=r4sF!g 对于无参数函数的版本:
+ -uQ] ^n \ZM5J template < typename Ret >
)DmydyQ' struct functor_trait < Ret ( * )() >
egK~w8`W% {
wPEK5=\4Ob typedef Ret result_type;
-AD@wn!wCJ } ;
IQ$!y,VJ 对于单参数函数的版本:
Nw9@E R 0SU v 5c template < typename Ret, typename V1 >
,m[XeI struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
oi
m7=I0 {
tm/=Oc1p typedef Ret result_type;
\=D+7'3 } ;
XHxJzYMc 对于双参数函数的版本:
XD?Lu
_. O:sqm
n template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
O1UArD struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
wo+`WnDh {
DXG`% <ZMn typedef Ret result_type;
@ R[K8 } ;
Ell14Iki 等等。。。
/O<~n%< G 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
(a0(ZOKH /lbj!\~ template < typename Func >
oKYa? struct func_return
vp2w^/])u {
`v@Z|rv, template < typename T >
k,$/l1D struct result_1
Rz&`L8Bz {
3b\s;! typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
g4=C]\1 } ;
BdMd\1eMw T9}~]zW7P template < typename T1, typename T2 >
c0Bqm struct result_2
`y61Bz {
SOE-Kio=B typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
7TEpjSuF } ;
pdm(7^ } ;
qtdkK LT DLP@?]BBOA ?FNgJx*\S 最后一个单参数binder就很容易写出来了
gaQ E'qp> w_o+;B|I template < typename Func, typename aPicker >
]zVQL_%, class binder_1
l?$X.CwX {
0<:rp]<, Func fn;
Y-Q)sv aPicker pk;
X3 1%T" public :
&OZx!G^Z Go1xyd:k template < typename T >
eI:x4K,# struct result_1
~Er0$+q=Y; {
tK[o"?2y typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
x1Y/^ks@2 } ;
r>! @Z2%s lz6CK
template < typename T1, typename T2 >
(tq);m& struct result_2
H;NAS/OhS {
(^W
:f{ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
)X," NJG } ;
*1!'ZfT; U+#^>}wc binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
+|b#|>6 :R
+BC2x template < typename T >
kCEo */, typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
c%O97J.5b {
sN-u?EiF8 return fn(pk(t));
`n-/~7 }
d&L template < typename T1, typename T2 >
^`M%g2x typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#g@4c3um| {
a#+$.e5 return fn(pk(t1, t2));
Y@k=m )zE }
fQ"Vx! } ;
IY6Qd4157 g"Hl 30o %-fS:~$ 一目了然不是么?
qc.TYp 最后实现bind
)g?jHm-p\ &hI!0DixX k<j]b^jbz template < typename Func, typename aPicker >
J!RRG~ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
,SIGfd {
mJd8?d return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
%-$
:/N }
b@=H$" nj00g>:> 2个以上参数的bind可以同理实现。
etX(~"gG_ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
LttA8hf5q? 6Y6t.j0vN. 十一. phoenix
~ArRD-_t Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
rx;;|eb, <Piq?&VX[ for_each(v.begin(), v.end(),
E}F-*go (
|7n%8JsY!" do_
IO7gq+ [
+t*I{X( cout << _1 << " , "
LkK&<z ]
IY[qWs .while_( -- _1),
8 l= EL7 cout << var( " \n " )
A7XA?>~+| )
w'_|X&@H );
wpC.!T )+Z.J]$O- 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:
p/u 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
C2zKt/)A operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
0|K<$e6IH 那么我们就照着这个思路来实现吧:
90Sras>F P.k>6T<U> 4bdCbI template < typename Cond, typename Actor >
~#VDJ[Z class do_while
w8N1-D42 {
y4 ]5z/ Cond cd;
xe(7q1 Actor act;
"Dq^r9 public :
%qE"A6j template < typename T >
vg@5`U`^h struct result_1
{[/A?AV;F {
m:~y:. typedef int result_type;
.q:6F*,1M } ;
MT)q?NcG cD!E.2[ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
(Rq6m`M2 `D=d!!1eUi template < typename T >
q(R|3l^6T typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/[/{m ] {
i eWXr4@: do
/CKn XU; {
\Nf[8n#{ act(t);
^5?|Dj }
{%P2.: while (cd(t));
O}2/w2n return 0 ;
qkp0' f*} }
5.oY$tb( } ;
=WZ9|e `)KGajB 8:*ZuR|~ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
<}c7E3Uc 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。
PQYJnx} 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。
tu{paQ 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。
M0)0~#?.D 下面就是产生这个functor的类:
p0l.f`B -ULgVGYKK 08k template < typename Actor >
y@2"[fo3~ class do_while_actor
d1t_o2 {
q@VIFmqY! Actor act;
KjF8T7% public :
&t_TLV 8T do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
v^p* l0r6: 3A~<|<}t template < typename Cond >
u WdKG({][ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
QK #qW-49O } ;
`fJ;4$4 -{z[.v.p 2VX9FDrnk 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
SJ;{ Hg 最后,是那个do_
d$E>bo-\ @7Ln1v $/(``8li_ class do_while_invoker
Rp:I&f$Hk/ {
d>#X+;-k public :
E(1G!uu< template < typename Actor >
yiH;fK +x do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
**AkpV) {
86?~N return do_while_actor < Actor > (act);
i*&b@.7N }
)?l7I* } do_;
QC]<`! f8f3[O!x 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
< %<nh`D 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
d#ab"&$bv 最后来说说怎么处理break和continue
w6lx&K- 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。
"^
dMCS@ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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