一. 什么是Lambda
zxkM'8JC 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
`ruNA>M 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,
_3/ec]1 Jm4#V~w 5k]XQxc6_ [u`6^TycP class filler
f-4.WW2FN {
'TL2%T/)t public :
9e!vA6Fx void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
-IadHX}]t } ;
BWh}^3?l :}Ok$^5s OOok hZd` 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
/Y,r@D r$ =qQ7^# zN%97q_ yG\UW&P for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
,9d9_c.T /%!~x[BeJ> e'34Pw!m 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
\@K~L4> gw^'{b V>Fesm"aq +TH3&H5I_A 二. 战前分析
?Nf
5w 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。
{pWBwf>R C 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
xST4}Mb^f >^=gDJ\a zPR8f-U vw for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
%m eLW& /* --------------------------------------------- */
,X68xk.' vector < int *> vp( 10 );
eCWPhB6l transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
dQD$K|aUp /* --------------------------------------------- */
: lgi>^ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Ow@v"L;jF! /* --------------------------------------------- */
EiWd+v,QJQ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
zC=a3 /* --------------------------------------------- */
^
q?1U?4 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
^/toz).Q /* --------------------------------------------- */
UX2lPgKdLz for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
hJf2o y(5:}x&E K*Ks"Vx qM",( Bh 看了之后,我们可以思考一些问题:
]]2k}A[-I 1._1, _2是什么?
5dl,co{q 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
QB&BTT=! 2._1 = 1是在做什么?
l+[czb~ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
vN65T$g7 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。
n-J2/j m|O1QM;T $i#?v 三. 动工
7&U&E| 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
6S1m<aH6 8]bz(P# +&5'uAe }Cj8 template < typename T >
.Q* 'r&n class assignment
gmP9j)V6 {
19t{|w< T value;
ab.tH$:< public :
oehaQ#e assignment( const T & v) : value(v) {}
)h_8vO2 template < typename T2 >
(dqCa[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
X%}nFgqQ } ;
QR0(,e$Dl h/)_)
r.x asVX82< 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
_mJG5(| 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
o6a0'vU>< W\cjdd ,SUT~oETP |(%zb\#9 class holder
5l{Ts04k% {
Kct@87z public :
!wE}(0BTx template < typename T >
Z7a945Jd assignment < T > operator = ( const T & t) const
ldqLM {
FwG!> return assignment < T > (t);
<RXw M6G2 }
pQa:pX } ;
b5a.go q7\Ovjs0 F<|t\KOW 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
B^v8,;jZT 8sOQ9 static holder _1;
O;uG?.\ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
,$lemH1d i=S~(gp for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
vB0RKk}d5 而不用手动写一个函数对象。
L] %l51U kmPYx)o 646JDX[o g)"gw+ZFc 四. 问题分析
sG7u}r 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。
eWs&J24 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。
P8Qyhc 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Ib=x~za@n 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
qv*7K@ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
@N@F,~[RR2 3gEMRy*+ 五. 问题1:一致性
9=`W p6Gmn 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?|
p@
NaD=9 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
pzZk\-0R #5} wuj%5 struct holder
YJV% a {
.a'f|c6 //
7gF"=7{- template < typename T >
O+q/4 T & operator ()( const T & r) const
88s/Q0l {
8'
DW#% return (T & )r;
[iP#VM-N }
Of,2Q#oji } ;
aB~S?.l C1kYl0zR[ 这样的话assignment也必须相应改动:
<ABX0U[* Ifc]K? template < typename Left, typename Right >
saf&dd class assignment
2,q}Nq {
\3f&7wU Left l;
]`g@UtD9` Right r;
&ANP`= public :
n2B){~vE assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
')Y'c template < typename T2 >
MGS-4>Q# T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Qn@Pd* DR } ;
'a6<ixgo0 O^Q7b7}y 同时,holder的operator=也需要改动:
nI.x :KJ pk:< template < typename T >
\JEXX4% assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
<7SpEVQ {
^!<dgBNj return assignment < holder, T > ( * this , t);
O/s$SX%g }
^zzP. JF&$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。
H,fZ!8(A_) 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
&Mq~T_S y$FW$Ka
return l(rhs) = r;
e}/Lk5q! 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。
Q1d'~e 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
M>9-=$7 B~]5$- template < typename Tp >
O/AaYA& class constant_t
9EDfd NN {
*4+3ObA const Tp t;
F'jWV5"* public :
C2LL|jp* constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
CYYkzcc^ template < typename T >
zJP6F.Ov! const Tp & operator ()( const T & r) const
k.("3R6v: {
.+7;)K
return t;
ku$$ 1xq }
]8q3> } ;
N\:.
M '!l1=cZD 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
FZ!`B]]le, 下面就可以修改holder的operator=了
yjfat&$ ee%fqVQ8P template < typename T >
G!K]W:m assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
0#w?HCx= {
9Gv[8'I return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
3a.kBzus }
;"(foY"L XGP6L 0j 同时也要修改assignment的operator()
kOIt(e b
Q]/?cCYV template < typename T2 >
XsnF~)YW T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
$O9^SB 现在代码看起来就很一致了。
aW>6NDq( . e=C{ 六. 问题2:链式操作
`PY>Hgb 现在让我们来看看如何处理链式操作。
nstUMr6 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。
_.L4e^N&UO 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。
0eK*9S] 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。
y|'SXM 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
^Z:~91Tv-_ \Y"Wu template < typename T >
#1>X58I^ struct result_1
gx%|Pgd {
`uC@nJ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
!
u:Weoz } ;
[B+W%g(c- lP<:tR~K 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:
Mn)@{^ 7b<yVP;{ template < typename T >
r$2P;Cxj struct ref
=}.EY iD {
4'0Dr++ typedef T & reference;
_cXqAo[V } ;
$m42:a mM template < typename T >
OF\rgz struct ref < T &>
Uw47LP {
LqA@&H typedef T & reference;
k1QpKn* } ;
YCP) %} z<yU-m2h 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
q5?# 3 T= JU4qzi template < typename T >
^k]XEW{PG typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
*hw\35%P`? {
9=UkV\m) return l(t) = r(t);
B>2tZZko }
at)~]dG 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
';<0/U 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
xXM{pd utIX %0 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
Nqu>6^-z0 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
}K&7%N4LZ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
kXf'5p1 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
1PpyV f 最后的布局是:
9]@A]p! Add
Rj4|Q:XG / \
cJrmm2.0kD Divide 5
-4cXRv] / \
>(;{C<6|^ _1 3
YGrg 似乎一切都解决了?不。
zRyuq1Zyc, 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
vMS
|$L 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。
0PWg;>^' 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:
^Y'HaneoM >"C,@cN}B template < typename Right >
62Z#YQ}x assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
[Nk3|u`h Right & rt) const
)Q.>rX,F {
5=Di<! a; return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
ndkti5L,
}
Cvf[/C+ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
B#M5}QT|2 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。
Rp5#clsy 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。
?#45wC 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。
7Zh~lM
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。
|>#{[wko 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?
O<,\^[x 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:
k3uit+ge} LbkF
template < class Action >
GSRVe/[ class picker : public Action
!7kG!)40 {
(_"*NY0 public :
T7#W0^tj picker( const Action & act) : Action(act) {}
07[_.i.l // all the operator overloaded
o}$EG } ;
2* 2wY = }yz (xH Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
Jl&-,Vjb 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
%oO4|JkJX 7:2WgLo template < typename Right >
!Ze5)g%H picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
w$Rro)?}7 {
sNLs\4v return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
NB8/g0:=n& }
(,8$V\ [Lzw#XE Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
oomT)gO 6* 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
4B^ZnFJ%m u4/kR template < typename T > struct picker_maker
{o>j6RS\ {
nYX@J6! typedef picker < constant_t < T > > result;
Ipf=ZD } ;
;9c<K template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
&MCbYph, {
1
=M ?GDc typedef picker < T > result;
7BJzMlJ1Y } ;
QC9eUYe fP(d8xTx2y 下面总的结构就有了:
m+Rv+_R functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
K[!&b0O picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
[_Qa9e picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
@]ytla>d 至此链式操作完美实现。
=_:et0 =Xqc]5[i <kx&w(= 七. 问题3
* iF]n2g: 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
!y@6Mm )s%[T-uKi template < typename T1, typename T2 >
l\@)y4
+ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
::}{_ Z {
s;6CExH return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
* /:x sI }
lp(8E6 Ro9tZ'N!S
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
id1s3b; ,&R/4:I template < typename T1, typename T2 >
-}KC=,]vh struct result_2
SN1}xR$ {
n\^Tq<] a typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
N19({0+i2 } ;
<y?r!l=Am /\4'ddGU 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?
C,v(:ZE$J7 这个差事就留给了holder自己。
vy\RcP .8by"?** *tK\R&4,4s template < int Order >
,f[>L|?e class holder;
Z)SY.iK. template <>
s]f6/x/~ class holder < 1 >
&2{tF {
0sfr d public :
Yi$vg template < typename T >
B Z?.D_bu struct result_1
#?/< {
;{KV /<3 typedef T & result;
N _86t } ;
H*$jc\
dC template < typename T1, typename T2 >
d'G0m9u2 struct result_2
6jC`8l: {
Bg|5KOnd typedef T1 & result;
Aj+2;]M } ;
V 7Ek-2M template < typename T >
iqe%=%ZR typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
V4KMOYqm {
4*Hgv:0?kI return (T & )r;
0 g?z&? }
5Hw~2 ?a, template < typename T1, typename T2 >
F*3j.lI typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
p(/dBt[3k {
+PcmJ return (T1 & )r1;
>8qQK r\" }
f7X6fr< } ;
K otrX &C"L template <>
Jc|6& class holder < 2 >
]]oI#*c {
7aQc=^vaZ public :
<U!`J[n% template < typename T >
4Za7^c. struct result_1
8&)DE@W {
IHcD*zQ typedef T & result;
9mmCp&~Z } ;
ucG@?@JENm template < typename T1, typename T2 >
6 1F(<! struct result_2
93`
AWg/T {
A*}.EClH typedef T2 & result;
Dk(1}%0U/ } ;
\kU &^Hi template < typename T >
s#)5h0t#du typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
>VN5`Zlw\C {
'>' wK. return (T & )r;
5sx1Zq7 }
vM*($qpAy template < typename T1, typename T2 >
q@nP}Pv&5 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
~e+\k>^eN {
j]aoR return (T2 & )r2;
:uK?4 }
ecCr6) } ;
T`;%TO*Y 8(~K~q[Cr zhpt%7So 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> >。
Cif>7]M 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
eFL=G% 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
xx{PespNt O4^8jK} return l(i, j) = r(i, j);
t ]_VG 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
e= .njMqW5 Od5JG .] return ( int & )i;
q(2K6 return ( int & )j;
AigS!- 最后执行i = j;
S/ODqL| 可见,参数被正确的选择了。
BE_ay- .7.b:Dn0 |!"`MIw, 06N}k<10O !,Va(E|= 八. 中期总结
X@LRsg 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:
-/ g B|J 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
3~S8!nx 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
EioB%f3 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
g'V>_u#( -1UD0( D-4f > 7zSLAHW or';A'k i5K[>5 九. 简化
F=a<~EpZ 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。
1M
781 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
ZGYr$C~ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
O2f-5Y$@ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
&'}/f5s| +-*/&|^等
>V*mr{/1 2. 返回引用。
l33Pm/V2? =,各种复合赋值等
O^^C;U@U<1 3. 返回固定类型。
qpE&go=k' 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
5Drq9B9; 4. 原样返回。
{O`w,dMOI operator,
-Ty*aov 5. 返回解引用的类型。
}9W4"e 2) operator*(单目)
?l^1 *Q, 6. 返回地址。
_q{c##Kf operator&(单目)
7U2J xE 7. 下表访问返回类型。
Ooq! 0g operator[]
v4.#;F.\m 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
oWC@w operator<<和operator>>
I$0)Px%z ,Qnd3[2[ 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。
oze& 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
~?FpU Ju
:CMkv template < typename Left >
JaL%qco struct value_return
NwG= <U* {
,H19`;Q template < typename T >
G6FEp` struct result_1
Dqe^E%mc {
L G1r]2 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
)Hk3A$6( } ;
Hr]h
Jc nw<&3k(g} template < typename T1, typename T2 >
<RG|Dx[:= struct result_2
DFd%9*N {
NF0%}II&xK typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
o)2W`i & } ;
)8UWhl= } ;
AbYqf%~7`l .On|uC)! 5_z33,q2 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
O2BDL1o LM-J !44 下面我们来剥离functor中的operator()
hijgF@ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
GrAujc5| pn.T~"% return l(t) op r(t)
`/ q|@B7 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
,J{ei7TN return op l(t)
AG?dGj^ return op l(t1, t2)
y1bbILWej return l(t) op
$a"n1ou return l(t1, t2) op
s+EAB{w$ return l(t)[r(t)]
Gmq/3tw return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
m$W < S!3S4:]B^ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
HOE_S!N 单目: return f(l(t), r(t));
a8i]]1Blz return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
W034N[9 双目: return f(l(t));
|<.lW return f(l(t1, t2));
+{W>i; U 下面就是f的实现,以operator/为例
3rcKzS7 X90J! struct meta_divide
r.>].~}4 {
TT4./R: template < typename T1, typename T2 >
Z]j*9#G1s static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
.72S o T {
sh`s/JRf return t1 / t2;
cnFI
&,FM }
\e'R@ } ;
<p\6AnkMr YJ;j x0 这个工作可以让宏来做:
Eg2[k.{P j
S?xk #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
G1"zElug template < typename T1, typename T2 > \
krC{ed static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Y<Xz
wro0 以后可以直接用
r]l!WRn DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
aP8H`^DFX> 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
pSr{>;bN (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
x-AZ%)N9 ;ml)l~~YU ;r>snJ=M 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
+tk{"s^r* .$%Soyr?, template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
4)"n
RjGg class unary_op : public Rettype
}f8Uc+ {
I*IhwJFl/ Left l;
7_mw%|m6@ public :
=RAh|e unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ALNc'MW! -Gw$#! template < typename T >
j|/]#@Yr typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
O km{Xx {
}2uI?i8 return FuncType::execute(l(t));
hvuIxqv !y }
%9M~f* 0LfU=X0#7 template < typename T1, typename T2 >
&znQ;NH# typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
KA){''>8 {
B,K>rCZ/ return FuncType::execute(l(t1, t2));
FcRW;e8- }
_jNj-)RB_ } ;
ZP;j9T! P '>SmQ $T`<Qq-r 同样还可以申明一个binary_op
=ZDAeVz3w sm\f0P!rv template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
F^5?\ class binary_op : public Rettype
sp5eVAd {
Tjl:|F8 Left l;
8&Oa_{1+Q Right r;
&s$(g~ 4gC public :
.GsO.#p{ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
;B?DfWX \L(*]:EP template < typename T >
#DN0T' B typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9uer(}WKT {
cu% C" return FuncType::execute(l(t), r(t));
H]$)Eg%6 }
H'LD}\K l j8fpj {hp template < typename T1, typename T2 >
0MkSf* typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=Uj-^qcE {
"v` return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
j~+>o[c }
g-e#!( } ;
A%^w^f >j'ZPwj^ e][B7wZ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
/,X[k ! 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
.9"Y_/0 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
V\{tmDE 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
h-m\% |D 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
)*Q-.Je/U 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
KM!k$;my 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Fb4`| 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)
_x?uU 下面是修改过的unary_op
ObE,$_ k ;+tpvnV;] template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
GD:4"$)[o class unary_op
>9f%@uSM$3 {
}j^\(2 Left l;
>TP7 }u| CXO2N1~(J public :
S=nP[s ecgtUb8K unary_op( const Left & l) : l(l) {}
9:!gI|C Z-U-N template < typename T >
'2laTl]` struct result_1
GN0`rEh {
A5H3%o(6k typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
LK;k'IJ } ;
]b= P= g"L|n7_b template < typename T1, typename T2 >
pFm=y#!t struct result_2
$ KRI'4 {
y8 KX<2s1 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
r.T<j.\ } ;
+]|Z%;im 9&2Vm;F_ template < typename T1, typename T2 >
V~hlq$jn<Y typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
PZm:T+5H {
PmR~c, return OpClass::execute(lt(t1, t2));
0k'e:AjP }
Ezi-VGjr]
ynB _"mg template < typename T >
z)xSN;x typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=e}H'5?! {
aj"M>zd*} return OpClass::execute(lt(t));
\2(SB }
W0C@9&pn6 4WN3=B } ;
vNeCpf e+]6OV&+ m "M("% 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
ncX/L[L 好啦,现在才真正完美了。
<d<mvXbw_@ 现在在picker里面就可以这么添加了:
"
beQZG +R\vgE68 template < typename Right >
c(/VYMJZ& picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
shH~4<15 {
Khe!g1=&X return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
\(Pohw WWo }
_kdL'x 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。
! {82D[5 +dPL>R Lj"A4i_ R.s^o]vT $%%os6y2v 十. bind
+e-,ST&w( 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
e|rg;`AW 先来分析一下一段例子
WH$e2[+Y { K_kPgKS x%< int foo( int x, int y) { return x - y;}
=B ];?% bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
1Fe^Qb5G bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
`?y<>m* 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。
-3&G"hfK 我们来写个简单的。
M^7MU}5w 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
rFZrYm 对于函数对象类的版本:
5I,gBT|B z*a8sr template < typename Func >
?|1Mv1C? struct functor_trait
:qvI%1cP= {
kwud?2E typedef typename Func::result_type result_type;
7P B)'Wl"6 } ;
3s:%2%jVK 对于无参数函数的版本:
+'G0 {;b m$LVCB template < typename Ret >
ZO7&vF} struct functor_trait < Ret ( * )() >
ur\qOX|{ {
6 8iV/7 typedef Ret result_type;
Nk;iiz+_p } ;
Y2R \]FrT 对于单参数函数的版本:
PU {uE[ $2MAZGJV template < typename Ret, typename V1 >
ow/57P struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
^#):c` {
==H$zmK typedef Ret result_type;
P(SZ68 } ;
=1oNZKBP 对于双参数函数的版本:
Y=*P
8pg \]Dt4o*yZ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
}K(o9$V ^! struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
#Y93y\ {
Vh<A2u3& typedef Ret result_type;
_J]2~b } ;
jAND7&W 等等。。。
v8I{XU@% 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
1#
t6`N]?V p{=QGrxB* template < typename Func >
3|rn] yZ struct func_return
*]x*B@RF {
oh#>
5cA8 template < typename T >
-Y:ROoFOZ struct result_1
[rreFSy#@ {
!RlC~^
- typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
*o' 4,+=am } ;
sl/)|~3!8 S*)o)34U template < typename T1, typename T2 >
x7RdZC struct result_2
|z^pL1Z]5 {
=f:(r'm?r. typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
BN@,/m9OQ% } ;
Sd:.KRTu. } ;
q2_`v5t >&H~nGP. :+,st&(E 最后一个单参数binder就很容易写出来了
aEx(rLd+ L8V3BH7B template < typename Func, typename aPicker >
}r2[!gGd%| class binder_1
X^< >6|) {
r(}nhU Q%E Func fn;
9DEh*%q aPicker pk;
%^9:%ytt public :
Zj-BuE&@f o&^NwgRCF template < typename T >
C>*n9l[M~ struct result_1
98*x 'Wp {
H_X?dj15 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
C=VIT*= } ;
00M`%c/ p\U*;'hv template < typename T1, typename T2 >
W3LP
~ struct result_2
D{AFL.r{ {
4YJ=q% G typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
jNy?[
) } ;
/#yA%0=w DzPs!(5[I binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
3$"/>g/ `Lz1{#F2G template < typename T >
VjTe4$ * typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(G8 {
'8r8%XI return fn(pk(t));
M\yHUS6N }
H4skvIl template < typename T1, typename T2 >
U1Yo7nVf typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
WOO%YU = {
+8UdvMN return fn(pk(t1, t2));
pN$;! }
\$;~74} } ;
Z5>V{o j,t~ e d;"bb 一目了然不是么?
L#j|2H| 最后实现bind
6;JP76PD ozxYH], Z( #Ln template < typename Func, typename aPicker >
|mj#
0 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
+t>XxYScx {
pGGV\zD^ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
O3ZM:,. }
Za!w#j%h 1D$::{h 2个以上参数的bind可以同理实现。
d_iY&-gq/ 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。
J v<$*TVS0 Qcgu`]7} 十一. phoenix
Wy(pLBmb Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
6_U|(f n{=7 yK for_each(v.begin(), v.end(),
2 `5=0E1k (
n4>cERfa do_
h]P/KVqR. [
lf8xL9v cout << _1 << " , "
WW3
B ]
Xb+3Xn0}&8 .while_( -- _1),
(zmNa}- cout << var( " \n " )
{{E jMBg{ )
cDO:'- );
C|$L6n>DR6 /:Y9sz uW` 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:
F;a3 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
l7Y8b` operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
i>"dBJh]b 那么我们就照着这个思路来实现吧:
-,/3"}<^78 9>{t}Id <~O}6HQ# template < typename Cond, typename Actor >
c
`ud;lI class do_while
?{j@6, {
N<"`ShCNM Cond cd;
%|jzEBz@ Actor act;
/=trj5h public :
1uC;$Aj6: template < typename T >
^5>du~d struct result_1
\kk!Dz*H {
q\U4n[Zk typedef int result_type;
gr\@sx?b } ;
`x4E;Wjv |1i]L @& do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
'g]=.K+@} Q,n4i@E template < typename T >
:K;T Q typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
zS?n>ElI {
H%cp^G do
yXXvs'$R \ {
Q^|6J#o[9 act(t);
@9<S* }
t]r7cA while (cd(t));
v\'rXy return 0 ;
H1C%o0CPY }
Me<du&
T } ;
1XGG.+D 3!bK d2" u&tFb]1@) 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
+:!ScG* 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。
~xE=mg4le 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。
N)P((>S; 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。
}
m6\C5 下面就是产生这个functor的类:
5=m3J!? T aEt k}-]W@UCa? template < typename Actor >
]xI?,('_m class do_while_actor
PC[cHgSYU {
%awVVt{aG Actor act;
[]rT? - public :
ru DP529; do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
9,w}Xe=C H):-!?: template < typename Cond >
1N>6rN picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
`LE^:a:8, } ;
=tNzGaWJ p;F2z;# AX8gij 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
>"O1`xdG 最后,是那个do_
|&Au6 3 ^IYJEqK q`cEA<~S class do_while_invoker
|@+8]dy:l {
[qW<D/@ public :
}}s8D>;G~ template < typename Actor >
N:OD0m%`) do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
k3C"
{
V8\$`NEP return do_while_actor < Actor > (act);
m:b^,2"g }
6TY){Pw } do_;
-!i;7[N ~~U< 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
6#fOCr;f7 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
j=FMYd8$y 最后来说说怎么处理break和continue
M q76]I% 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
xkF$D:sP 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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