一. 什么是Lambda
6):Xzx, 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
? gSSli[ 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,
R^%e1KO] +}aC-& /syVGmS'M FRZs[\I|iT class filler
g$FEEDF {
5wT>N46UX public :
Qf
xH9_ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
d"ZU y!a } ;
)\ZzTS HI`q1m. dlD ki. 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
ufrqsv]= >$H|:{D `#Kx|x6 ^aF8wbuZ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
nX^1$')gp l?8)6z#Zl f:wd&V 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
+th%enRB bA@P}M)X A\AT0th (UYF%MA}" 二. 战前分析
0 [8=c&F 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。
?WpenUWk 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
)R?;M ]]BOk C4\,z\Q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
9o0!m Cq /* --------------------------------------------- */
$bsH$N#6T vector < int *> vp( 10 );
{G3i0r transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
rNlW7Y /* --------------------------------------------- */
y'}O)lO1 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
T9syo/( /* --------------------------------------------- */
3s*(uS( int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
{6G?[
`&ca /* --------------------------------------------- */
'O?~p55T for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
* R d#{Io7 /* --------------------------------------------- */
6CCbBA for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
^"i~DC `t(D! +fNvNbtA }BJX/, H, 看了之后,我们可以思考一些问题:
X!tf#tl 1._1, _2是什么?
A8DFm{})c 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。
%Dig)<yx 2._1 = 1是在做什么?
<>Y?vC 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。
R Oc`BH= 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。
-#s [F S j_cs;G: " cz/Q/%j$/ 三. 动工
z[EFQ^*> 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
?okx<'"[ 6#e::GD ',I0ih#Ls '5KeL3J; template < typename T >
.S?pG_n]f class assignment
p'94SXO_ {
RA O`i>@ T value;
&miexSNeF public :
[10zTU` assignment( const T & v) : value(v) {}
en*d/>OVJ template < typename T2 >
o0It82?RN T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
0N:XIGFa } ;
]; Wx o<i,*y88 fc_2D| 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
XORk!m| 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
51BlM% H1EDMhn/ *|#T8t,}n G?c-79]U class holder
GV.A+u {
%9v@0}5V public :
<Fz~7WVd template < typename T >
(C;I*cv assignment < T > operator = ( const T & t) const
Dw<k3zaW {
+}xaQc:0| return assignment < T > (t);
h"+ `13 }
\]4v_! } ;
*QGm//b 1O/
g&u zj{r^D$ 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:
{eS|j= %?Y[Bk3p static holder _1;
1.<q3q Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
_<c$)1 %
ps$qB' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
'x"08v$ 而不用手动写一个函数对象。
!h[VUg_8 XFVV},V
lj=l4 &.i *l&S-=] 四. 问题分析
5Por "&% 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。
]b/S6oc6 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。
m!tx(XsXU 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Z;l`YK^- 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Ev"|FTI/ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
\55VqGyxu9 Vr[czfROz' 五. 问题1:一致性
k^"bLf(4 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?|
\!]hU%Un 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
W,^W^:m-x q@hzo>[ struct holder
K14^JAdY/ {
D]G)j //
ao_4m SB template < typename T >
:#~U<C@o T & operator ()( const T & r) const
KJ2Pb"s {
WI> P-D return (T & )r;
7CXW#H }
C'yppl% } ;
}Ew hj>w j^tW
Iz 这样的话assignment也必须相应改动:
39wa|:I sZ,Y60s8a template < typename Left, typename Right >
L"jY+{oLIJ class assignment
7{@l%jx][ {
($w@Z/; Left l;
~Nf})U Right r;
SP* fv` public :
v3d&*I assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Y6i _!z[V[ template < typename T2 >
G7!W{;@I T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
m%;D } ;
gKLyL]kAGz &8.NT~"Gg 同时,holder的operator=也需要改动:
)a@k]#)Skm 5tjP6Z`!9` template < typename T >
W&(k!6<x assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
8to8!( {
X\$ 0 return assignment < holder, T > ( * this , t);
goat<\a }
m7EcnQf m5mu: 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
6 DG@?O 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
p'7*6bj1 xx{!3 F return l(rhs) = r;
bXUy9-L 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
Q+4tIrd+ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
h$eEn l} d8-A*W[ template < typename Tp >
Lip4)Y [ class constant_t
akw,P$i {
.#02
ngh const Tp t;
['8!qr public :
xGTP;NT_H constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
ljl^ GFo template < typename T >
`.s({/|[ const Tp & operator ()( const T & r) const
z'T)=ycT {
Zo1,1O return t;
v8AS=sY4r }
T\~x.aH`^ } ;
bR@p<;G| ]smkTo/ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
qC
F5~;7 下面就可以修改holder的operator=了
[Nn`l, O G<,- 7 template < typename T >
c'/l,k assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
U9b?i$ {
.bBdQpF- return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
{( r6e }
cwiX8e"3 dy_:-2S 同时也要修改assignment的operator()
=zQN[ %p%%~ewmx template < typename T2 >
Ft}@1w5 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
{s. = )0V 现在代码看起来就很一致了。
w]N!S;<N %|s+jeUDn| 六. 问题2:链式操作
(vT+IZEI 现在让我们来看看如何处理链式操作。
%iV^S!e 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。
boDt`2= 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。
%^RN#_ro(3 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。
]_N|L|]M 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
95el'K[R )"Ztlhs`# template < typename T >
d!eYqM7-G struct result_1
@)J+,tg/7 {
M4as typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
;!(<s,c#: } ;
*z@>!8? &b:1I7Cp* 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:
\rv<$d@L t!RiU ZAo template < typename T >
5\z`-) struct ref
SdD6 ~LS {
#%DE; typedef T & reference;
):iA\A5q[ } ;
*}P~P$q% template < typename T >
m *JaXa struct ref < T &>
;*MLRXq {
F'0O2KQ typedef T & reference;
dAuJXGo } ;
j]`PSl+w 1I:+MBGin 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
O%bEB g ](hE^\SC template < typename T >
KCs[/] typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
R17?eucZ {
h$2</J" return l(t) = r(t);
#\=F O> }
yqPdl1{Qr= 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
!r<pmr3f@7 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
&Xf}8^T<V 4<BjC[@~Z{ 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
E>K!Vrh-L _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
V:joFRH9 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
{;2PL^i +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Zu7)gf 最后的布局是:
kGl~GOB
a Add
.[_L=_. / \
lnjXDoVb< Divide 5
5 sX+~Q / \
vam;4vyu _1 3
5 aCgjA11 似乎一切都解决了?不。
?`?)QE8 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
094o'k 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
*WuID2cOI OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
zolt$p 2WdyxjQ template < typename Right >
7<*yS310 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
+~p88;
Right & rt) const
-qGa]a {
m^zUmrj[ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
+L;e^#>d }
J\b^) 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
u ,KD4{! 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。
p>huRp^w 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。
I`!<9OTBj 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。
cz8T 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。
H:V2[y8\ 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?
@u6B;)'l 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:
$|@
( r97pOs#5: template < class Action >
EFM5,gB.m class picker : public Action
WvY?
+JXJ {
5j?3a1l0 public :
?82xdpg picker( const Action & act) : Action(act) {}
Yo6*C // all the operator overloaded
.[ICx } ;
;@oN s- R\!2l|_ Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
b0Ps5G\ u 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
cQ
R]le%( N2;B-U F
7 template < typename Right >
vg32y /l]S picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
},{$*f[ {
?67Y-\} return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
V Y7[) }
AP 2_MV4W *nkoPVpC Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
-lY6|79bF 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。
fHx*e'eA KW pVw! template < typename T > struct picker_maker
) vE~'W {
ia!y!_L\' typedef picker < constant_t < T > > result;
u04kF^ } ;
LTQ"8 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
n FHUy9q {
.SU8)T typedef picker < T > result;
3YOq2pW72G } ;
&5B'nk" Kqb#_hm 下面总的结构就有了:
KQ% GIz x 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。
];[}:f 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。
^ @s1Z7 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
dy%;W% 至此链式操作完美实现。
"jKY1*? N/"{.3{W BYL)nCc 七. 问题3
c tZ uA+ 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。
wDal5GJp P~ >OS5^ template < typename T1, typename T2 >
k<CJ{u0< ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
P64PPbP {
:^6y7&o[ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
6
$4[gcL' }
/K@XzwM 8mvy\l
EEH 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
O`IQ(,yef uP)'FI template < typename T1, typename T2 >
qd ~BnR$= struct result_2
2j[=\K] {
@e.C"@G typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
oGnSPI5KGC } ;
\h/H#jZJ ^,TO#%$iE 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
U`(ee*}o 这个差事就留给了holder自己。
'x#~'v* @alK;\ gV's=cQ template < int Order >
mp1@|*Sn class holder;
{3mRq"e template <>
X]TG<r class holder < 1 >
#jvtUS \ {
Xx~Bp+ public :
D0-3eV- template < typename T >
m e$Z~/Akm struct result_1
_`j7clEz {
lfow1WRF typedef T & result;
Hk3sI-XkA } ;
2*& ^v template < typename T1, typename T2 >
Q~
w|# struct result_2
-l*|M(N\ {
tCH!my_ typedef T1 & result;
B6DYZ+7A } ;
>y7?-*0 template < typename T >
Ty?cC** typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Rh{f5- {
L,/%f<wd return (T & )r;
$bR~+C }
x=P\qjSa template < typename T1, typename T2 >
Se}c[|8 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
IFL*kB {
Ax7[;|2 return (T1 & )r1;
S9y} }
oJz^|dW } ;
x|Bf-kc[#Q *w\W/ Y template <>
*L^,| class holder < 2 >
*i%.;Z" {
Cl7xt}I public :
E{`fF8]K template < typename T >
AQvudx)@" struct result_1
pz*3N {
FcU SE typedef T & result;
14yv$, } ;
Ow,w$0(D template < typename T1, typename T2 >
"<1{9 struct result_2
g8% &RG {
.M%}X7 typedef T2 & result;
0S!K{xyR } ;
@RKryY) template < typename T >
O_7|C\] typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
S4z;7z(8+ {
S2&4g/ return (T & )r;
?CPahU }
iqWQ!r^ template < typename T1, typename T2 >
U'bEL^Jf typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
0aB;p7~& {
E ~<JC"] return (T2 & )r2;
Qp3_f8 }
)Ql%r?(F+ } ;
/*mI<[xb /82b S| zQd
2 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> >。
1mG-} 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
D'Q\za 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Ad_hKO }o`76rDN return l(i, j) = r(i, j);
?6WY:Zec@ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
U>N1Od4vTO 2BwO!Y[ return ( int & )i;
$ddCTS^ return ( int & )j;
S<Xf>-8w 最后执行i = j;
+CNv l 可见,参数被正确的选择了。
aPL+=5 8r (9dl(QSd C?eH]hkZ3 /j.9$H'y c\j/k[\< 八. 中期总结
oUlVI*~ND 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:
fz
"Y CHe 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Cp0=k 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
utV_W& 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
6Z"X}L,* {)sdiE tKXIk9e X"%gQ.1|{j X^j fuA r9?Mw06Wc5 九. 简化
jmG~Un 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。
jnwu9PQ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
|2A:eI8 ^ 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 `W 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
)vlhN2iv +-*/&|^等
7b+6%fV 2. 返回引用。
r5^eNg k =,各种复合赋值等
=7UsVn#o 3. 返回固定类型。
Tw<q,O 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
xskz)kk 4. 原样返回。
~a2}(] operator,
, W?VhO 5. 返回解引用的类型。
Zv{'MIv&v operator*(单目)
<F'\lA9 6. 返回地址。
r<$y=B operator&(单目)
{_*yGK48n 7. 下表访问返回类型。
{{!-Gr operator[]
7zj{wp! 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
%BQ`MZ operator<<和operator>>
#O&8A VIbq:U OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
7d\QB(~ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
#\ErY3k 6& dc'Y`e template < typename Left >
cWm$;`Q#\ struct value_return
MHwIA *R {
%z$#6?OK^ template < typename T >
_#8MkW#]~ struct result_1
ia?
c0xL {
?V=CB,^ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
TcoB,Kdce } ;
7j{?aza 19] E 5'AI template < typename T1, typename T2 >
ugBCBr struct result_2
7|H$ /] {
rmOj typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
nr3==21Om4 } ;
+cRn%ioVi } ;
rT>wg1: QsW/X0YBv D m9sL! 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
OZ&o:/*HM ]_$[8#kg 下面我们来剥离functor中的operator()
.S4u- 首先operator里面的代码全是下面的形式:
_VXN#@y "wc<B4" return l(t) op r(t)
{c0`Um3&> return l(t1, t2) op r(t1, t2)
AOx[ return op l(t)
6MI8zRX return op l(t1, t2)
@j/&m]6%-D return l(t) op
LH6vLuf return l(t1, t2) op
K,UMqAmk return l(t)[r(t)]
{ xB3S_,8 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
fXB0j;A Qwc"[N4H 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:
b`_Q8 J 单目: return f(l(t), r(t));
048kPXm` return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
e';_Y>WQy 双目: return f(l(t));
[00m/fT6 return f(l(t1, t2));
nRY5xRvK 下面就是f的实现,以operator/为例
T9& 1VW rM"l@3hP struct meta_divide
eDB ;cN {
w*Ihk) template < typename T1, typename T2 >
|cY`x(?yP static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
1 {)Q[#l {
et+0FF
, return t1 / t2;
wNX]7wMX }
PaN"sf } ;
mVmGg, H[|~/0?K 这个工作可以让宏来做:
zMJT:7*`| *|l/6!WM #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
PRT +mT template < typename T1, typename T2 > \
YoE3<[KD( static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
U<-D(J 以后可以直接用
"ITIhnE DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
P>6{&( 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
4/)k)gLI (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。。。)
FgI3 IM+o.@f- Sx\]!B@DSu 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
A(N4N ]N[ 5q=A5 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
"*H`HRi4T class unary_op : public Rettype
yppo6HGD {
-%dCw6aX+ Left l;
07 $o;W@ public :
L.WljNo unary_op( const Left & l) : l(l) {}
]cruF#`% l@:0e]8|o template < typename T >
KGpA2Nx typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
lHIM}~#;nd {
8.~kK<)! return FuncType::execute(l(t));
&"q=5e2 }
]+$?u&0?w Y4( template < typename T1, typename T2 >
sNwI0o typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2Hv+W-6v {
I2^8pTLh return FuncType::execute(l(t1, t2));
&t-kpA|EG }
{}Za_(Y,] } ;
IqGdfL6[( 4'Zp-k?5` zv"Z DRW 同样还可以申明一个binary_op
DFTyMB1H k;L6R!V template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
+2j AC r class binary_op : public Rettype
:/Qq@]O> {
@ry_nKr9 Left l;
+d;bjo 2 Right r;
>dG[G> public :
O7IJ%_A& binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
w+{LAS Tu 7QCr5* template < typename T >
}>X~ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#1G:lhkC {
bY0|N[g return FuncType::execute(l(t), r(t));
n.G!43@*N }
VU d\QR- Wiu"k%Qsh template < typename T1, typename T2 >
Qz
N&>sk" typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6i~WcAs {
7Rt9od<
)! return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
LE>]8[f6S }
:[!j?)%> } ;
(ICd} Vy,DN~ag *=7U4W 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
<3hRyG@vB 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
N'`A?&2ru DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
KyQX!,rV 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。
Np0u,t%vs 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
0=E]cQwh 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。。。
J~UuS+Ufv 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
"!%l/_p? 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)
:zF,A,) 下面是修改过的unary_op
2V;PYI v OpKNp template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
=rCIumqD-} class unary_op
kq,ucU%>p {
nK%LRcAs Left l;
uGEfIy 2 ~1vDV>dpE public :
*itUWpNhr h{HHLR unary_op( const Left & l) : l(l) {}
_8_R 1s cq/$N template < typename T >
8C9-_Ng` struct result_1
VZmLS 4E {
(rm?jDm typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
l&Q`wR5e } ;
zv,jM0- =mp;.k95 template < typename T1, typename T2 >
>_"an~Ss struct result_2
y ~!Zg}o {
k5.Lna typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
DwE[D]7o } ;
_C[q4? PKg@[<g43 template < typename T1, typename T2 >
XBu"-( typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
G^4hd i3@ {
iN8zo:&Z return OpClass::execute(lt(t1, t2));
ofw3S|F6 }
LR.<&m%~. fN^8{w/O
template < typename T >
%%gc2s typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
qwgPk9l {
=QiI :|eRA return OpClass::execute(lt(t));
JL}_72gs }
%oa-WmWm T{ XS")Vw } ;
EGU
0)< "2$fi{9 Eq9x2 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
Ep3N&Imp 好啦,现在才真正完美了。
k(7&N0V%zz 现在在picker里面就可以这么添加了:
-23w2Qt xvl#w template < typename Right >
q" sed] picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
hwBfdZ {
VfC <WVYiZ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
{|_M
#w~& }
O-GJ- 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。
d#rf5<i Tc &z: A,hJIe Ed,~1GanY ~{B7 k: 十. bind
QP8Ei~ 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。
m6&~HfwN 先来分析一下一段例子
%wvdn "ZoRZ'i =eXU@B int foo( int x, int y) { return x - y;}
R0]1xGz bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
a# y;dK bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
[-k 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。
aweV#j(y 我们来写个简单的。
T?soJ]A 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
wb5baY9 对于函数对象类的版本:
AFDq}*2Qb m=A(NKZ
template < typename Func >
[OV"}<V struct functor_trait
tI TS1 {
wQH<gJE/: typedef typename Func::result_type result_type;
st3l2Q } ;
5k3 b3& 对于无参数函数的版本:
3kIN~/<R+7 (vPN5F template < typename Ret >
LX7FaW struct functor_trait < Ret ( * )() >
% X+:o]T {
X!Mx5fg typedef Ret result_type;
k)= X}=w } ;
W*4-.*U8a 对于单参数函数的版本:
^ft>@=K(| U;V7 u/{ template < typename Ret, typename V1 >
)}]g]
g struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
X_ cV%# {
7he,?T)vD typedef Ret result_type;
udF~5w
H } ;
>#;.n(y 对于双参数函数的版本:
|`f$tj C:* *;=. template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
^f
&XQQY struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
:q7Wy&ow {
,j}6?
Q typedef Ret result_type;
NP#w+Qw } ;
|zNX=mAV 等等。。。
trA4R/
& 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
OwUhdiG 2c,9e` template < typename Func >
G<8/F<m/ struct func_return
mpEK (p {
gX}8#O.K$ template < typename T >
E7 Ul;d
struct result_1
BB$>h} {
%lx!.G typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
u+e{Mim } ;
He/8=$c% ]^n7
template < typename T1, typename T2 >
Nw/ ku struct result_2
"f2$w {
r1m]HFN typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
7Lc]HSZo, } ;
Mj?`j_X } ;
$Sx'sA2 W$;,CU.v V-2(?auZd 最后一个单参数binder就很容易写出来了
j'<<4.( ,~$p,ALwN7 template < typename Func, typename aPicker >
VUGmi]qd class binder_1
o.g V4% {
LTCb@L{^i Func fn;
x8\?}UnB aPicker pk;
l^-];|Y
public :
#ut !bx;Ta. template < typename T >
f=Gg9bnm3 struct result_1
rjAn@!|:+ {
J26V nK typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
1..+F0U } ;
KVaiugQ |?xN\O^#} template < typename T1, typename T2 >
oj<gD struct result_2
1~`fVg {
tBWrL{xLe typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
7~p@0)'' } ;
[`[|l
v`x.)S1 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
2r4Uh1D~ 4G0m\[Du template < typename T >
cn3\kT* typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
h0f;F@I {
@)M9IOR return fn(pk(t));
EU;9*W< }
aCj&O:]= template < typename T1, typename T2 >
EjR9JUu typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]Sz:|%JP1 {
uym*a4J return fn(pk(t1, t2));
]
vsz,
0 }
(gU!=F?#m } ;
rfJz8uF% pRpBhm;iJ 50wulGJud 一目了然不是么?
L}b.ulkMD 最后实现bind
69NeQ$]( Y=I'czg H@>` F template < typename Func, typename aPicker >
itP,\k7>d picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
#A/ {
TDjm2R~9FS return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
C2I_%nU Z1 }
:\c ^*K(9 q3N
jky1w 2个以上参数的bind可以同理实现。
8q!]y6 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
+ GN(Ug'R 2MIi=c:oqK 十一. phoenix
G~[x
3L' Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
"+nRGEs6 ,/2Vt/lt for_each(v.begin(), v.end(),
;xj?z\=Pg (
bsli0FJSh' do_
yx[/|nZDC4 [
rXP,\ ]r+ cout << _1 << " , "
o:'MpKm ]
ML
9' | .while_( -- _1),
WE#^a6 cout << var( " \n " )
^uc=f2=>, )
|>^JRx );
V=l0(03j~ EME|k{W 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
JXQO~zj 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
Hvi49c]] operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
9W5lSX#^; 那么我们就照着这个思路来实现吧:
$%d*@'c t=iIY`Md% ^{`exCwMx template < typename Cond, typename Actor >
b8t7u class do_while
C{rcs' {
!;A\.~-!G Cond cd;
@,+5y\]C Actor act;
8TKnL\aar public :
IEi^kJflU template < typename T >
KV *#T20T struct result_1
mq.`X:e {
7n<{tM typedef int result_type;
iYoMO["X } ;
2/^3WY1U b8UO,fY q do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
rM%1GPVob d7upz]K9g template < typename T >
TD0
B% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0{D'n@veP {
rb.N~ do
6bC3O4Rw {
r,p%U!S<hV act(t);
8nV+e~-w }
Jnov<+ while (cd(t));
,f>k%_U} return 0 ;
CD~.z7,LC }
)ez9"# MH' } ;
|Rk@hzM2S DvvK^+-~ /U9"wvg 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
3s#N2X;Bc 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。
F JyT+ 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。
sO@Tf\d 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。
H.MI5O (Q 下面就是产生这个functor的类:
{P_.~0pc* x%B/ \4fQMG template < typename Actor >
FZnw0tMq class do_while_actor
iH@UTE ; {
Km$\:Xo Actor act;
VOLj>w public :
#ABZ&Z do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
dy[X3jQB j8sH|{H!Nq template < typename Cond >
#H~64/ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
K}Qa~_ } ;
w}L[u
r;I_ ;$g?T~v7 "w<#^d_6 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Mo|2}nf 最后,是那个do_
Z%UP6% p!%pP}I (ToUgVW1N class do_while_invoker
]`WJOx4 {
p]c%f2E>d public :
dM@1l1h/ template < typename Actor >
N;%6:I./ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
q)
KKvO {
]ZS
OM\} return do_while_actor < Actor > (act);
OY({.uV dX }
]Hv[ IodJ } do_;
0"z9Q\{} wMN]~|z> 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
\i&<s; 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
rytyw77t( 最后来说说怎么处理break和continue
.=;
; 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。
x,'!gT:j 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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