一. 什么是Lambda
>}: 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
n,d)Wwe_`y 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,
mV^~ b:cy(6G( BO WOH %/ctt_p0x class filler
B77`azwF {
SsPZva public :
9F[_xe@ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
%lD+57= } ;
txvo7?Y*4 O4Q"2 je5[.VT M 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:
C57m{RH #; f50j!r 3YJ"[$w='( w2 r for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
zez|l [N12X7O3 MT7B'hd 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
~oJ"si =^SxZ Bn \2]_NU5. \Hdsy="Dnh 二. 战前分析
lF_"{dS_6( 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
-QwH| 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
X`1R&K;z^ uaz!ze+ 3)OQgeKU for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
',c~8U#q /* --------------------------------------------- */
gJCZ9{Nl vector < int *> vp( 10 );
}8POm# transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
C}(@cn `L /* --------------------------------------------- */
Y%eq2% sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Vn_~ |-Wt /* --------------------------------------------- */
Kk*8 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
l*6Zh"o: /* --------------------------------------------- */
#wo
*2( for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
\h_q] /* --------------------------------------------- */
xH&hs$= for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
%~y>9K Sg4{IU |-)8=QDz)r #=VYq4B= 看了之后,我们可以思考一些问题:
Nke!!A}\| 1._1, _2是什么?
b+|3nc! 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。
2:_6nWl 2._1 = 1是在做什么?
=#v? }JG 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。
mBE&>}G< 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。
P#,;)HF *yaS^k\ :W5W
@8Y 三. 动工
_CfJ Kp) 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
g`%in cP D_=.& &w#! c!_c, vwrn template < typename T >
?C#E_ class assignment
#c5jCy}n {
Yj#tF}nPC T value;
NcP/W>lN public :
jj1\oyQ8 assignment( const T & v) : value(v) {}
'3Lu_]I- template < typename T2 >
OQ7 `n<I<) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
m3TR}=n } ;
z9*e%$+S :nQlS 0/b
_T 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
h%krA<G9 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
o6d x\ t*=[RS* ATl?./T u _$ivN!k class holder
xH xTL>,? {
~Ix2O public :
'gvR?[!t template < typename T >
n{FjFlX2= assignment < T > operator = ( const T & t) const
ocFk#FW {
Sk E <V0 return assignment < T > (t);
;Mup@)!j }
-cM1]soT } ;
^J5{quV IQRuqp KL v6s,lC5qR 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:
B*,)@h lI 4tW= static holder _1;
2S{P(B Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
K5jt(7i PDuc;RG for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
@kqxN\DE 而不用手动写一个函数对象。
@Fb1D"! +yp:douERi :-B+W9'5 d=PX}o^ 四. 问题分析
N+=|WeZ 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。
80Dn!9j* 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。
RqtBz3v 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
eHy UY&N/ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
U}RBgPX! 下面我们可以对这几个问题进行分析。
UowvkVa y
%Q. ( 五. 问题1:一致性
#cu{AdK 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?|
_cX}!d!j 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
@"-\e|[N \</!kY*3@t struct holder
kFv*>>X` {
Zd6ik&S
//
gvA}s/ template < typename T >
yQiY:SH T & operator ()( const T & r) const
-GAF> {
c]PTU2BB8 return (T & )r;
lPZ(c%P }
Do/R.Mgy* } ;
YV<y-,Io c Mgd 这样的话assignment也必须相应改动:
#wI}93E LE\=Y;% template < typename Left, typename Right >
->8Kd1^F class assignment
"XR=P>
xk {
+?$J8Paf Left l;
*Jd"3Si/ Right r;
_&uJE&xl} public :
#i[:oC6m: assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
H#~gx_^U template < typename T2 >
,~1'L6Ri? T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
L"qJZU } ;
dU$VRgP/ ; :P4~R 同时,holder的operator=也需要改动:
2'DCB{Jv )l7XZ_gw' template < typename T >
;=Ma+d# assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
]YgR {
>fH0>W+! return assignment < holder, T > ( * this , t);
"' JnFM }
/MGapmqV9 |9#q7kM 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。
{A/r) 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Qt>K{ >9Cf l 88= return l(rhs) = r;
2R[v*i^S 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。
a!9'yc 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
b=,BLe\ mn7I# ~ template < typename Tp >
R2,9%!iiX class constant_t
m+<&NDj. {
#\0m(v const Tp t;
/4G1,T_, public :
Ti%MOYNCv constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
^M'(/O1 template < typename T >
U.e!:f4{ const Tp & operator ()( const T & r) const
--K)7 {
!l (Vk return t;
T$5wH )< }
L4>14D\ } ;
9>)b6)J D ^kKLi 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
9/k2zXY 下面就可以修改holder的operator=了
>)kKP8l7 (Q*q#U template < typename T >
1l,fK)z assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
)|~&(+Q?] {
qyz%9 9 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
B\J[O5}, }
+
[w 0;W_ 6}^x#9\ 同时也要修改assignment的operator()
sL$sj|" S p&(0e,`z/ template < typename T2 >
-9b=-K.y T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
1bFZyD" 现在代码看起来就很一致了。
\p4*Q}t cNWmaCLN$ 六. 问题2:链式操作
$*C
}iJsF 现在让我们来看看如何处理链式操作。
w2s`9 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。
h4hAzFQ.s 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。
T3wTMbZ!VK 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。
:zHSy&i` 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
q" VmuQ yKML{N1D template < typename T >
o?baiOkH struct result_1
.>"xp6 {
'12m4quO typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Hn/t'D3 } ;
E`)e
;^ )s!A\a`vEd 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:
,U{dqw8E{ +^AdD8U template < typename T >
F*k
=JL struct ref
/TMVPnvz. {
F5*-HR typedef T & reference;
]46h!@~aC } ;
T9yI%;D template < typename T >
PaTOlHr struct ref < T &>
$DDO9 {
8-;.Ejz!\A typedef T & reference;
,RPb<3
B } ;
f#s 6 'g
?NoNg^ Of 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Otq3nBZ IVxJN(N^ template < typename T >
-M{szH typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
4e#g{, {
G#7*O` return l(t) = r(t);
$O |Xq7dp }
#un'?]tZF 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
&* VhtT?=5 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
v[$e{ Dz( -RP{viGWK 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
D[>:az` _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
=v3o)lU _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
7J9<B5U +5 调用divide的对象返回一个add对象。
%w&+o.k/ 最后的布局是:
y;az&T Add
q,[;AHb / \
}R*%q Divide 5
l"J#Pvi / \
JAxzXAsAR _1 3
g3ukx$Q{> 似乎一切都解决了?不。
qjRbsD> 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
)v(rEY 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
"-:H$ 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:
,zjz "7' Y~Uf2(7b5 template < typename Right >
Aw7N'0K9UN assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
$?ss5:
S Right & rt) const
?8753{wk {
%g?M?D8Ud3 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
v}!lx)# }
%RW*gUvc] 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
(\qf>l+* 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。
5B~]%_gZr 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。
nzbVI 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。
BD"Dzq 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。
+`flIG3RV 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?
remc_}`w 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:
i6bUJtL e\}@w1 template < class Action >
Csu9u'.V class picker : public Action
OsOfo({I_ {
+wj}x?ZeV public :
o"qxR'V picker( const Action & act) : Action(act) {}
[Vbdsu9 // all the operator overloaded
@Ov}X]ELi } ;
7b~uU@L` m2m
;|rr 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。
,tXI*R 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:
-medD G $\m:}\%p template < typename Right >
h8WM4
PK picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
X!V#:2JY {
<mJ8~ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
0=+feB1T }
z$QoMq] GN(,` y Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
+/_XSo 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。
iklZ[G%A0 l>|scs;TI template < typename T > struct picker_maker
~;b}_?%o {
9<&*iIrM typedef picker < constant_t < T > > result;
kh}h(z^ } ;
fbM>jK template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
ShQ! '[J {
+6: typedef picker < T > result;
oHfr
glGX } ;
#)L}{mHLM- WXo bh 下面总的结构就有了:
5ms]Wbh) 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。
+L=Xc^ 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。
E
6#/@C, picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
md bi@ms@ 至此链式操作完美实现。
BJ_"FG jcC"vr'u| ) M8,Tv*~ 七. 问题3
zv"NbN 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。
SWtqp(h]' C`ZU.|R template < typename T1, typename T2 >
OGW3Pe0Z' ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
aQHR=.S]X {
;eo}/-a_Xw return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
^$`mS&3/q }
I\Y N! KO`dAB F} 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
Ze/\IBd \R9izuc9 template < typename T1, typename T2 >
[zl4"|_` struct result_2
'Jek<
5 {
!5'4FUlJ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
s3sD7 @ } ;
b*tb$F Js:U1q 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?
Ugo! 这个差事就留给了holder自己。
k{{
Y2B?C `
,SNq i 3
[#Rm>,Vu template < int Order >
P(-
class holder;
/j3",N+I template <>
7m%12=Im5 class holder < 1 >
VL5VYv=: {
k&L/JzzI public :
-G7)Y: template < typename T >
KL!cPnAUu struct result_1
b{&'r~ {
n5oX 51J typedef T & result;
-cJ,rrN_9 } ;
|Ch,C template < typename T1, typename T2 >
o[RwK struct result_2
q77qdmq7 {
a~R.">>$ typedef T1 & result;
0)zJG | } ;
<H#0pFB template < typename T >
uF[*@N typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Xe:rPxZf~ {
V$FZVG/@# return (T & )r;
V60"j( }
[zq2h3r template < typename T1, typename T2 >
T#6g5Jnsp typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Kwm_Y5`A {
X.
Ur`X return (T1 & )r1;
LN.*gGl }
\N-3JO Vy } ;
F+NX
[ U8gj\G\` template <>
3mopTzs) class holder < 2 >
R'vNJDFY {
hi(e%da public :
cL%"AVsj
> template < typename T >
>hSu1s: struct result_1
RX_f[ {
~xDu2-5 typedef T & result;
!/a6;:_y } ;
O3T7O`H[ template < typename T1, typename T2 >
f.%3G+ struct result_2
Zl'/Mxg {
h-O;5.m-P typedef T2 & result;
_iDVd2X"H } ;
R
i,_x template < typename T >
D
vU1+y typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
hbr3.<o1lY {
y<m[9FC} return (T & )r;
]t&^o** }
\Wg_ gA template < typename T1, typename T2 >
NX8hFwR typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
2"shB(:z> {
8lDb<i return (T2 & )r2;
V?0IMc }
bYpeI(zK } ;
^~vM*.j~j 2 A";oE G; W2Z, 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
K0B<9Wi| 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
0y/31hp 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
IC8%E3 ,~1sZ`C return l(i, j) = r(i, j);
01&E.A 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
.#iot(g /d! return ( int & )i;
f9<" return ( int & )j;
\RPwSx 最后执行i = j;
gs/o cu 可见,参数被正确的选择了。
z$d<ep{6 \o72VHG66 -&]!ig5v l\Ww^ D:IG;Rsc 八. 中期总结
M=&,+#z<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:
3HuGb^SNg 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
6rD]6#D 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
E8R;S}PA 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
\G)F* h~CLJoK< 75>Ok / ZvT>A#R;l~ u^JsKG+,: YHu]\'Ff 九. 简化
goF87^M 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。
[eOv fD 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
v4'kV:;& 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:
q{B?j%.o 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
n|rKo<Y0 +-*/&|^等
~LOE^6C+~o 2. 返回引用。
liLhvcd =,各种复合赋值等
%m[ZU<v 3. 返回固定类型。
Z_S{$D 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Gky^S# 4. 原样返回。
0WSZhzNyY operator,
E'Ux2sh 5. 返回解引用的类型。
g3{UP]Z71 operator*(单目)
s0D4K 6. 返回地址。
jf)l; \u operator&(单目)
\weg%a 7. 下表访问返回类型。
tk=S4/VWv operator[]
YOrq)_ l 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
7:b.c operator<<和operator>>
eMFxdtH { %]imf|g. OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
W-&V:S{< 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
1 0c.#9$ p nI= template < typename Left >
)78T+7Kq struct value_return
]cmX f {
uZJfIC<> template < typename T >
g|$;jQ\_ struct result_1
\M._x" {
ybJ wFZ80 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
NT5'U } ;
j4#uj[A PR$;*|@ template < typename T1, typename T2 >
^i!6z2/ struct result_2
v0E6i!D/ {
|K-` typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
|vGHh zZ| } ;
Pgy[\t 2K } ;
6W=V8 7C3YVm6g blIMrP% 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
2ag8?# vxI9|i 下面我们来剥离functor中的operator()
0('ec60u 首先operator里面的代码全是下面的形式:
i-5,*0e6m ,R<9yEWm return l(t) op r(t)
IVxZ.5:L$ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
324XoMO return op l(t)
&g^*ep~|# return op l(t1, t2)
<.gDg?'3 return l(t) op
GfEWms8z return l(t1, t2) op
m}=E$zPbO return l(t)[r(t)]
"UNFB3 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Px
\cT .1{{E8Fj 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
nR*'
3 单目: return f(l(t), r(t));
Km%L1Cd] return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
MsP6C)dz 双目: return f(l(t));
@v#P u_ return f(l(t1, t2));
\i%mokfbc 下面就是f的实现,以operator/为例
(4A'$O2 [x>Ju&))$ struct meta_divide
9CeR^/i {
6:Z8d%Z template < typename T1, typename T2 >
tLfhW1" static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Cgh84
2% {
NE8W--Cg| return t1 / t2;
tB,(12@W }
sTlel& } ;
ja';NIO- B#SVN Lv 这个工作可以让宏来做:
]FTi2B{}H >5L_t #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
~qGW94 template < typename T1, typename T2 > \
@CL#B98jl static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
1H/I- 以后可以直接用
'EAskA]* DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Kmx^\vDs 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
U{hu7 (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。。。)
8SKrpwy ~S\L(B( %|D)%|Z 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
BrwC9: k_0@,b3 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
!#O[RS class unary_op : public Rettype
Hn(1_I%zF {
AO|9H`6U6F Left l;
o5F:U4sG public :
`**{a/3 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
<c pck tULGfvp template < typename T >
bP9ly9FH typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@3O)#r}\ {
4Qfsxg return FuncType::execute(l(t));
t n5 }
o"
,8 d)YlD]I template < typename T1, typename T2 >
3 J04 $cD typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}:Z A) {
7D#y return FuncType::execute(l(t1, t2));
iT4*~(p 3 }
bhpku=ov } ;
U-u?oU-.' )P:^A9&_n= IFX$\+- 同样还可以申明一个binary_op
cZ?QI6|[ d-UeItyW* template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Kg$RT?q-C6 class binary_op : public Rettype
D'#Q`H {
1I9v`eT4 Left l;
.w.:o2L Right r;
LJ(WU)CPc public :
=
(F binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
-o6rY9\_! :BF ? r template < typename T >
[fa4 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
A>yU0\A {
l:!L+t*}6 return FuncType::execute(l(t), r(t));
w!7\wI[ }
Y7VO:o YzI;) template < typename T1, typename T2 >
D%YgS$p[M$ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
MCT1ZZpPr {
r<e%;S return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
5XZ!yYB? }
@%R<3!3v } ;
'+cI W(F? y~
=H`PAE `um,S 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
^hC'\09=c 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
2ndn8_l DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
\j>7x 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。
`@h|+`h 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
dq[h:kYm 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。。。
FLqN3D=yQ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
)?*YrWO{ 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)
I9*cEZ!l=e 下面是修改过的unary_op
o|(5Sr&H hi0HEm\ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
8vY-bm,e class unary_op
dw
bR,K {
Q6@<7E]y Left l;
^"/^)Lb!@M &N|$G8\CY public :
Iry$z^ 9B: 3Ha= unary_op( const Left & l) : l(l) {}
DZ8|20b `
R6`"hx$ template < typename T >
\2i7\U struct result_1
#&&T1;z"# {
_>;Wz7 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
!Lf<hS^ } ;
V)`2Kw IY`p7 )#i template < typename T1, typename T2 >
1sQIfX#2f struct result_2
~7P)$[ {
W7i|uTM typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
t;&XIG~ } ;
,S8 K! @w[i%F,&` template < typename T1, typename T2 >
iq(PC3e`V typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'pdTV:]zA {
XIHN6aQ{X return OpClass::execute(lt(t1, t2));
>gk_klLh }
Lx^ eaP5 /U~|B.z@6 template < typename T >
\*xB<mq typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/d8o*m'bu! {
!~@GIr return OpClass::execute(lt(t));
UNdD2Fd9 }
Y`|+sND N@q}eGe } ;
}SN( ^3N sHP-@ eU?hin@X 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
!'7fOP-J] 好啦,现在才真正完美了。
#%0V`BS7n 现在在picker里面就可以这么添加了:
~C.*Vc?| 0+1wi4wy/ template < typename Right >
1uw#;3<L picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
E9HMhUe {
> VG return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
H",B[
YK }
_'u]{X\k{J 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。
EdJL&* )D)5
`n) ^QB[;g.O b'H'QY
RpHlq 十. bind
}'X=&3m 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。
hvd}l8 先来分析一下一段例子
Y::0v@&( lfGyK4: C$3*[ int foo( int x, int y) { return x - y;}
T(4d5 fY bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
]T4/dk&|o^ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
kIrrbD 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
yVd^A2
我们来写个简单的。
)?L=o0 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
`zwz 对于函数对象类的版本:
i=8iK#2 h @=Kq99=\U template < typename Func >
}{aGh I~< struct functor_trait
1gEH~Jmj {
OW:*qY c;: typedef typename Func::result_type result_type;
Nkdv'e\ } ;
=8kmFXo 对于无参数函数的版本:
US6_5>/ 092t6D} template < typename Ret >
R$a<= struct functor_trait < Ret ( * )() >
\INH[X#> {
)*|/5wW1 typedef Ret result_type;
P:qmg"i@3 } ;
!*IMWm> 对于单参数函数的版本:
~}/Dl#9R! ::L2zVq5V template < typename Ret, typename V1 >
Nd_fjB struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
bQAznd0 {
KaGUpHw typedef Ret result_type;
&c`-/8c
} ;
p|4qkJK8 对于双参数函数的版本:
Gn]36~)*H .p`4>XA template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
g8),$:Uw struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
)^h6'h` {
cH]tZ$E` typedef Ret result_type;
dn6B43w } ;
KWwtL"3 等等。。。
W+XWS,( 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
7\u+%i;YZ SGd]o"VF template < typename Func >
<t%gl5}| struct func_return
wN2+3LY{ {
(z?HyxRT template < typename T >
]' mbHkn68 struct result_1
\/-c) {
.J#'k+> typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
OI R5QH } ;
]n ?x tI
w-jElV template < typename T1, typename T2 >
0MQ= Rt struct result_2
#F*|@ {
o3ZN0j69| typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
l/$GF|`U } ;
_Fb}zPU! } ;
JFq
wC=- Pg4&}bX:I 93-Y(Xx)bY 最后一个单参数binder就很容易写出来了
~m%[d.
}e >&L|oq7$ template < typename Func, typename aPicker >
Iw1Y?Qia class binder_1
x^eu[olN {
l }{{7~C` Func fn;
BT_]=\zi aPicker pk;
]]xKc5CT public :
Ku;fZN[g ^-;S&= template < typename T >
E(qYCafC struct result_1
iP/v"g"g {
U%{GLO typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
wI#8|,]"z } ;
7AG|'s['= ,RP-)j"Wff template < typename T1, typename T2 >
^({)t struct result_2
c,UJ uCZ {
?0b-fL^^+l typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
95 ;{ms[ } ;
[ X*p
[ Re%[t9F& binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Gk;YAI )W@ug,y template < typename T >
6|97;@94 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0V%c%]PH {
:,BAw , return fn(pk(t));
5Iu5N0cn }
bT,:eA template < typename T1, typename T2 >
|@ mz@ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_sjS'*] {
5Z=4%P*I return fn(pk(t1, t2));
f^%3zWp|- }
PSrx! } ;
&\zYbGU F<4rn ;w{<1NH2+. 一目了然不是么?
`CK~x= 最后实现bind
uf(ayDE VA/2$5Wu 7KT*p&xm template < typename Func, typename aPicker >
On C)f picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Pz]WT1J0 {
yUoR6w return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
~f QrH%@ }
r}U6LE?> C* `WMP* 2个以上参数的bind可以同理实现。
l,ny=Q$[1' 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。
tzI|vVT, AbU`wr/h 4 十一. phoenix
$0* sjXV Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
F?L]Dff jKS j ); for_each(v.begin(), v.end(),
, c.^"5 (
_h%Jf{nu do_
gqaM<!] [
u#05`i:Z cout << _1 << " , "
!_glZ*tL ]
Q+CJd>B .while_( -- _1),
; :e7Z^\/k cout << var( " \n " )
! FcGa )
KbJ6U75|f );
QE]@xLz 6]4~]! 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
+cpb!YEAb 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
1nVQYqT_ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
2g(_Kdj*{ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
qLR;:$]Q&8 +in)(a. ?pL|eS7 template < typename Cond, typename Actor >
tX*@r class do_while
K5>3 {
eAHY/Y! Cond cd;
5!0iK9O Actor act;
/08FV|tX) public :
2:LUB)&i template < typename T >
>}k*!J| struct result_1
!&)X5oJ {
" <bjS typedef int result_type;
]+lT*6P* } ;
(6%T~|a 3j#VKj+Uc do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
H4i}gdR N$=YL
@m8 template < typename T >
,@Csa# typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
o:8ns m {
v gW(l2,@ do
]dycesc' {
deVd87;@7[ act(t);
4^(x)r
&(? }
Ff<cY%t while (cd(t));
%PW-E($o< return 0 ;
%<i sdvF }
@6UY4vq9 } ;
>N3X/8KL% &-/J~b)" A;!5c;ftj, 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
]t[%.^5# 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。
eDd&vf 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。
O"9t,B>=i 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。
_ep&`K 下面就是产生这个functor的类:
,~L*N*ML
YB*)&@yx @Y~gdK template < typename Actor >
4DIU7#GG class do_while_actor
t%@iF
U;} {
I!zoo[/)% Actor act;
5%'ybh)@ public :
m?-)SA do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
<h(AJX7wsD %
:G78. template < typename Cond >
p5In9s picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
a-*sm~u } ;
(4Db%Iw AyJl:aN^ \ZnA%hC 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
#kQ! GMZH 最后,是那个do_
l@4pZkdq U" @5R[=F- s.(.OXD& class do_while_invoker
(~@.9&cBD {
U/c+j{=~ public :
<B%wq>4S template < typename Actor >
u`EK^\R do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
s-#@t {
uNewWtUb( return do_while_actor < Actor > (act);
(R=ZI }
7Kym|Zg } do_;
7$7|~k !19T=p/:$ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
-cUW,>E 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
:] Wn26z) 最后来说说怎么处理break和continue
"]^U(m>f 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。
w !kk(QMV 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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