一. 什么是Lambda
5?34<B 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
w\}Q.$@ 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
n48%Uwa, 5`FPv4 +ZJ1> n /ptG class filler
8FJPw"9 {
9`Y\`F#}q public :
c{{RP6o/j= void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
}PX8#C_P } ;
\y0]BH T( CTU/a-, *EF`s~ 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
2&0#'Tb gJJ BRn{MI z]R% A:6K =GL^tAUJ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
0[92&:c, |5(un/-C OP98 sd&T 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
M!O &\2Q bI :cYn1 X8 x:/]/0 rds0EZ4 W 二. 战前分析
e[g.&*! 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
xP5Z -eL 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
qFwAzW;" %5Zhq> R[!%d6jDE for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
B18?)LA /* --------------------------------------------- */
2T-3rC) vector < int *> vp( 10 );
4=ZN4=(_[ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
N3&n"w _d /* --------------------------------------------- */
f"d4HZD^ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
GQ1m
h*4$ /* --------------------------------------------- */
|K'7BK_^J int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
wyUfmk_} /* --------------------------------------------- */
N3|aNQ=X0 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
DX<xkS[P /* --------------------------------------------- */
otJHcGv for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
pTE.,~-J^j FfibR\dhY T#=&oy7 vU!<-T# 看了之后,我们可以思考一些问题:
cE3V0voSw1 1._1, _2是什么?
sXR}#*8p
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。
csms8J 2._1 = 1是在做什么?
1l+j^Dt'[ 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。
v$EgVcK 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。
`l<pH<F q Qc-;|8 ziG]BZ 三. 动工
fXB64MNo 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
j(`V&S [p 8fg!| W=?s-*F[~ zHt}`>y& template < typename T >
k+As#7V class assignment
:~B'6b {
o>ZlA3tv T value;
o3xfif public :
`yWWX.` assignment( const T & v) : value(v) {}
rR3(yy0L template < typename T2 >
w\Bx=a>vc T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
6)Dp2 } ;
e(;nhU3a*, JnBg;D|)@ h2fTG 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
2:D1<z6RQ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
pk:2>sx/ G~|Z(}H Jz'8|o;^ @Z%I g class holder
parc\]M {
bF{14F$ public :
zMmVYx template < typename T >
-~
5|_G2Y" assignment < T > operator = ( const T & t) const
SPU_@ Pk {
Q.]RYv}\ return assignment < T > (t);
$ h<l }
d!]fou } ;
LG3:V'| D_4UM#Tw }Qo:;&"3 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:
+x"cWOg (>gAnebN
L static holder _1;
I%fz^:[#< Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
K\]I@UTwq 3-Xc3A=w for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
7L\kna< 而不用手动写一个函数对象。
v5!G/TZ1 p 6FPdt) 6su^yt }n91aE3v 四. 问题分析
L?gak@E 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。
_laLTP* 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。
yxU??#v|g 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
iSz?V$}? 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
#aV2+ `d 下面我们可以对这几个问题进行分析。
q[w.[] sTALOL< 五. 问题1:一致性
Yh}F 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
,/ P)c*at5 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
^7l^/GSO Ni4*V3VB struct holder
=Nj58 l {
z|gG%fM //
H _%yh,L template < typename T >
ihrl!A5 T & operator ()( const T & r) const
6s"Erq5q {
P_f>a?OL: return (T & )r;
xe3t_y }
Rr'^l] } ;
TdAHw
@( ages-Z_X 这样的话assignment也必须相应改动:
r ]cC4%in ?/,sKF74i template < typename Left, typename Right >
8VwByk8
class assignment
2-3|0<` {
z!={d1u#T Left l;
+AT!IZrB2i Right r;
IiV#V public :
?*~Pgh >uL assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
mne=9/sE" template < typename T2 >
,DT=( T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
DfCo= } ;
(!nhU +r+H`cT@ 同时,holder的operator=也需要改动:
^'|\8 kOfu7Zj template < typename T >
+P~E54 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
VS#i>nlT {
ZhWtY return assignment < holder, T > ( * this , t);
cN> z`xl }
Bpjwc<U AID}NQQj_ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
Xja l6e)[ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
~?pF'3q K%: : return l(rhs) = r;
`3$S^|v 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。
wNuS'P_(:T 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
$?OuY*ZeY9 *n)3y.s template < typename Tp >
_BcYS class constant_t
xi6Fs, 2S {
P^%.7C const Tp t;
$+Hv5]/hb public :
.&ynS constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
&8Cuu$T9) template < typename T >
t-\S/N const Tp & operator ()( const T & r) const
Aa5IccR {
P]Z}%
8^O return t;
W39R)sra }
)T6+} } ;
;6o p| a4
g~'^uC 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
?o h3t 下面就可以修改holder的operator=了
u OEFb FU0&EO template < typename T >
~9qDmt,i assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Q1Z;vzQfg {
BCya5!uy return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
G }<q }
GYiUne$ AZ5c^c) 同时也要修改assignment的operator()
^/HE_keY O{rgZ/4Au template < typename T2 >
KM|[:v T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
5|:=#Ql* 现在代码看起来就很一致了。
wX7B&w8wV kTG}>I 六. 问题2:链式操作
Dj>.)n 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Z94D<X" 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。
^!|BKH8>f% 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。
G%anot 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。
dL")E|\\k 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
*#EyfMz-B cGC&O%`i,\ template < typename T >
>k^=+ struct result_1
P/t$xqAL {
^zqz$G# typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
2P9h x5PiV } ;
BZsw(l4/0' 0;e>kz3o 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:
&&[j/d}J hvGb9 template < typename T >
dW!T.S struct ref
eUqsvF}l! {
+YhTb typedef T & reference;
LPT5d 7K@ } ;
P 2;j>=W template < typename T >
kvSSz%R~ struct ref < T &>
SL:o.g(>4 {
.he%a3e typedef T & reference;
j/wNPB/NM } ;
ImklM7A ?mRU9VY 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
^']xkS :!3CoC.X|c template < typename T >
suPQlU>2sj typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
]=q?=%H {
H*yX
Iq: return l(t) = r(t);
{:od=\*R }
VILzx+v
M 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。
|/ZpZ7 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
sxnj`z lGjmw"/C 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
QS_"fsyN: _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
T
-C2V$1 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
=wU08} +5 调用divide的对象返回一个add对象。
49_b)K.tB 最后的布局是:
+n^$4f Add
K-k;`s# / \
gGe `w Divide 5
N}VKH5U| / \
@(Ou;Uy _1 3
(Pc:A!} 似乎一切都解决了?不。
}#'O b 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
e][U ; 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
cL< OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
_hA p@?
M vy1:>N?#5 template < typename Right >
N!/^s": assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Z!~~6Sq Right & rt) const
o}7`SYn {
y&-j NOKLM return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
q*?LXKi }
>F!2ib8 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
a0CmCv2# XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
HeNg<5v%Y 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
. sgV 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
[$;6LFs} 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。
m+"?;;s 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?
l`~*"4|/ 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:
qx5.LiF DZilK: template < class Action >
j1Q G-Rs& class picker : public Action
2^E.sf$f {
O9dIobu4 public :
k)1K6ug picker( const Action & act) : Action(act) {}
|94"bDL3~ // all the operator overloaded
iaLsIy#h } ;
loLQ@?E
MHpPb{^ Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
(@pE 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
liA)|.H 0.~QA+BD:S template < typename Right >
506B= picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
gieTkZ {
.]k+hc` return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
m5v9:5{ }
V&eti2&zO 9.!6wd4mw Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
wbyY?tH 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
6p1\#6#@ (I IPrW;> template < typename T > struct picker_maker
^}8(o {
e_kP=|u)g typedef picker < constant_t < T > > result;
_rR+u56y- } ;
"
2Dz5L1v template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
1j`-lD {
%FDi7Rx typedef picker < T > result;
-}/u?3^- } ;
^&03D5@LoY ra0:Lg' 下面总的结构就有了:
0~iC#lHO functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
hq6B
pE picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
r`qMif' picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
9TIyY`2! 至此链式操作完美实现。
mSp- j 6%X ug'I:#@2 七. 问题3
Z3g6?2w6 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
5x(`z
5Q#;4 template < typename T1, typename T2 >
x%pC.0% ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#=V%S
2~ {
r Lg(J|^ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
MUhC6s\F }
:3^b>(W. D>+&= 5{ 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
nfJ|&'T 4EQ7OGU template < typename T1, typename T2 >
?&I gD. struct result_2
L-hK(W!8pt {
WPygmti}Be typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
1t_$pDF} } ;
uSLO"\zysX XKp.]c wP 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?
O#
.^} 这个差事就留给了holder自己。
=2] .G Gg ,],"tzKtE M>D 3NY[, template < int Order >
7?-eR- class holder;
2.ud P template <>
9!b,!#= class holder < 1 >
Rp
`JF}~o {
?BT\)@h public :
bN$`&fC0 template < typename T >
gP"p7\
( struct result_1
z`qBs {
C9E l {f typedef T & result;
!8yw!hA } ;
+Mc kR template < typename T1, typename T2 >
*Dtwr struct result_2
u
'DM?mV:- {
#P.jlpZk typedef T1 & result;
,B%M P<Rz1 } ;
Qj5~ lX`W template < typename T >
&sR=N60n typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
-fw0bL%0 {
[hTGWT3 return (T & )r;
zvf:*Na") }
Xoyk 'T]- template < typename T1, typename T2 >
'bGL@H typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
0* <gGC {
$C0NvJf return (T1 & )r1;
Z)EmX= }
hYMIe]kJ } ;
+N5#EpW Y$b4Ga9j template <>
UZ0fw@R M class holder < 2 >
LWHP31{R {
j89|hG)2 public :
[Av#Z)R template < typename T >
x7K struct result_1
C=(-oI n
{
JIvVbI typedef T & result;
Tj*o [2mD } ;
]_I<-}?; template < typename T1, typename T2 >
T[xGF/ struct result_2
bL_s[-7 {
'j#oMA{0 typedef T2 & result;
gXI_S9z } ;
Noz+\O\ template < typename T >
@dX0gHU[c typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
F`8A!|cIy {
]n?a h return (T & )r;
&=|W95 }
+A
W6 >yV` template < typename T1, typename T2 >
?# >|P-4 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
~c
;7me. {
~B>I?j return (T2 & )r2;
Z]$yuM }
#[sC H } ;
Fdd$Bl.&XS <9-tA\`8N V)R-w` 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> >。
!SJmu}OB] 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Y+/ofk" 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
m>:%[vm Zu%_kpW return l(i, j) = r(i, j);
Z I}m~7 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
J)(]cW. lBQ|= return ( int & )i;
dmlh;Z return ( int & )j;
I_pA)P*Q(6 最后执行i = j;
<@*mFq0 , 可见,参数被正确的选择了。
7MGc+M(p _nx|ZJ Om}&`AP}; s
]QzNc ^~BJu#uVyy 八. 中期总结
^D.B^BR 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:
Y%=A>~s*c: 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
6h+/C]4 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
MIR17%G 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
DN^ln%# `=-}S+ RtqW!ZZ:H 1>1|>% H?'VQ=j N_gjOE`x5 九. 简化
(Nik(Oyj" 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。
40g&zU- 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
l}O`cC 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:
yaX,s4p 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
/$9/,5|EA +-*/&|^等
(n`\ b47 2. 返回引用。
qtgK}*9ptv =,各种复合赋值等
%mcuYR'D} 3. 返回固定类型。
G^2"\4R]p 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
zG@!(
4. 原样返回。
G&uj}rj operator,
t?0=;.D 5. 返回解引用的类型。
Nc"h8p? operator*(单目)
uO^{+=;A= 6. 返回地址。
o9~qJnB/O operator&(单目)
/(}V!0\? 7. 下表访问返回类型。
D!Gm9Pa} operator[]
E'r*
g{, 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
W6_3f-4g operator<<和operator>>
omRd'\ RO (g4g-"rc OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
+5({~2Lzvp 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
^mz_T+UOe gj'ar template < typename Left >
%^5$=w struct value_return
vuAAaKz {
g|+G(~=e| template < typename T >
P&F)E#Sa struct result_1
N%?o-IY {
KBJ|P^W5j typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
yNDyh } ;
lN1zfM A?7%q^;E template < typename T1, typename T2 >
"RShsJZMH struct result_2
M"_XaVl {
2i>xJMW typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
T@RzY2tz } ;
@DUdgPA } ;
)0GnTB;5Z
#!hpe^t }j:ae \( 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
S"eKiS,z 2
G"p:iPp 下面我们来剥离functor中的operator()
QyN~Crwo 首先operator里面的代码全是下面的形式:
w{r->Phe %(kq Hxc return l(t) op r(t)
.i. |wY return l(t1, t2) op r(t1, t2)
vj_oMmjKw return op l(t)
k|lxJ^V# return op l(t1, t2)
z$<6;2 return l(t) op
Zq`bd55~ return l(t1, t2) op
\hq8/6=4s return l(t)[r(t)]
.(hb8 rCM return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
@qe>ph[UA GqAedz ;. 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
yNT2kB' 单目: return f(l(t), r(t));
(dT!u8O e return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
KC]Jbm{y 双目: return f(l(t));
P! 3$RO return f(l(t1, t2));
I|ULf 下面就是f的实现,以operator/为例
^twv0>vEo UMX+h])#N struct meta_divide
'~f@p~P {
HdLkof2i template < typename T1, typename T2 >
.ClCP?HG static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
2$Ji4`p}S {
GHlra^ return t1 / t2;
njX:[_& }
g SwG=e\ } ;
QbNv+Eu5 jQr~@15J# 这个工作可以让宏来做:
C>u 3n^ oy`m:Xp #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
g:6yvEu$ - template < typename T1, typename T2 > \
_F*w
,b$8 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
2lSM`cw 以后可以直接用
FEZ6X DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
KGWENX_U 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
Ly<;x^D (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
YH[_0!JY^ O}`01A!u; :aqh8bv 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
\|pAn k1U~S`>$ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
hHg
gH4T class unary_op : public Rettype
&59#$LyH`% {
6^aYW#O<Ua Left l;
h@~X*yLKh public :
iR_Syk`G*A unary_op( const Left & l) : l(l) {}
LWL>hd {UmCn>c template < typename T >
1;xw)65 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#-Rz`Y<& {
*0hiPj: return FuncType::execute(l(t));
@r]s9~Lx9 }
48ma&f; =qtoDe template < typename T1, typename T2 >
)e2IT*7 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`p{!5 {
vg.%. ~!9 return FuncType::execute(l(t1, t2));
g
Oj5c }
R>U<8z"i } ;
sKuTG93sr@ 9v
F2aLPk JAb?u.,Ns_ 同样还可以申明一个binary_op
PM.SEzhm p<zXuocQ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
cGc|n3( class binary_op : public Rettype
N.G*ii\ {
UjDF Left l;
yKB[HpU- Right r;
`I>K? public :
xI:
'Hk1 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
+.lWck 4ufLP DH template < typename T >
q-G|@6O typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
M96( Rg {
V0 F30rK return FuncType::execute(l(t), r(t));
zn
?;>Bl }
^!<7#kX 3N"&P@/0x template < typename T1, typename T2 >
9f^PR|F typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Inc:t_ {
,/:a77 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
&7T
H
V }
fBgKX?Y } ;
CdDd+h8 '^l^gW/|\ i
f<<lq 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
o1WidJ" 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
yOK])&c DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
SO<m(o)G2 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
0Ad~!Y+1 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
dn\F! 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
0Mu8ZVI{ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
o$ce1LO?|N 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)
KF_Wu}q
d 下面是修改过的unary_op
^A[`NYK F!&pENQ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
_qeuVi=A class unary_op
=_=Z;#`cXk {
b_jZL'en Left l;
|NU0tct^ qysa!B public :
3Y{)(%I p RwGv unary_op( const Left & l) : l(l) {}
UB$`;'|i 2rCY&8 template < typename T >
}=hoATs struct result_1
X^D9)kel {
+%Yc4 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
mp,e9Nd; } ;
N+M&d3H` n<:d%&^n template < typename T1, typename T2 >
'95E;RV& struct result_2
)6>|bmpU {
a*':W%7 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
K@P`_yxN } ;
EotwUT| e?| URW template < typename T1, typename T2 >
T]6c9_ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
V<vPFxC {
>yBxa) return OpClass::execute(lt(t1, t2));
akhL\-d)al }
!wd'::C %x6Ov\s2 template < typename T >
6
r.H8 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
gXu^" {
}11`98>B6: return OpClass::execute(lt(t));
zNny\Z }
M7DLs;sD FGwnESCC } ;
bqrJP3 |jk-@ Z* &QTeGn 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
c',:@2R 好啦,现在才真正完美了。
&'(a$S>v 现在在picker里面就可以这么添加了:
F@$RV_M
_@!QY
template < typename Right >
Hs%QEvZl picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
3kiE3*H {
9Yl8ndP^E return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
/S]:dDY9K }
[vWkAJ'K 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
`pi-zE) t0bhXFaiE abo>_"9- ~`2&'8 u`Z0{d 十. bind
zr.+'
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
.%?-As 先来分析一下一段例子
H^D
3NuUC TF=k(@9J? 3qiJwo> int foo( int x, int y) { return x - y;}
q9^Y?` bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
zg#m09[4 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
7G.o@p6$ 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。
VU! l50 我们来写个简单的。
a|QE *s. 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
/o~qC<7 对于函数对象类的版本:
*p&^!ct m_m8c8{Y template < typename Func >
I7dm \|# struct functor_trait
zb;(?!Bd# {
Q(|PZng typedef typename Func::result_type result_type;
o)%-l4S } ;
,-(T"Ph< 对于无参数函数的版本:
id;#{O$ b96t0w!cs template < typename Ret >
7uPZuXHxcu struct functor_trait < Ret ( * )() >
r$GPYyHK {
l'*^$qc typedef Ret result_type;
mRhd/|g* } ;
7fju 对于单参数函数的版本:
t7w-TJvP v2hZq-q template < typename Ret, typename V1 >
*jM_ wwG struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
\3Dk5cSDk+ {
`^7:7Wr]= typedef Ret result_type;
zoZ<)x=; } ;
ic*->-! 对于双参数函数的版本:
8!4~T,9G iq"ob8. template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
PiMKu|,3 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Ap5}5 ewM {
|[S90Gw] typedef Ret result_type;
;n`R\NO9 } ;
3 p/b 等等。。。
"]VDY) 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
gi6g"~%@q1 Deg!<[Nw template < typename Func >
^WE4*.( struct func_return
+|y*}bG {
|KL')&" template < typename T >
XE_ir
Et struct result_1
?y~TC qV {
I=K!)X$ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
NO-k- } ;
10wvfRhng q7X}MAW template < typename T1, typename T2 >
r&}(9Cq&"y struct result_2
U1ZIuDg'E {
KH7VR^;mk typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
j-7u>s-l } ;
XJqTmj3
} ;
fUC9-?(K L0rip5[;d ;{vwBDV!' 最后一个单参数binder就很容易写出来了
lT 8#bA 3&'2aW template < typename Func, typename aPicker >
<W>++< - class binder_1
aaDP9FW9e {
dj'm, k
b Func fn;
,7GWB:Sk aPicker pk;
gtiE hCF2W public :
qv[[Q[RK-5 $
+;+:K template < typename T >
/;?M?o"H struct result_1
Xka<I3UD5 {
kv6Cp0uFg typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
WRWWskP } ;
/~De2mq1 xc9YM0B& template < typename T1, typename T2 >
@@I7$* struct result_2
s~*}0-lS {
9 Ycn0 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
xJ{_qP } ;
vY6oVjM XZ`:wmc| binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
3jjMY r-}-C! template < typename T >
0}{'C5 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Ko6^iI1 {
,~COZi;R.D return fn(pk(t));
rcV-_+KE(B }
8WL8/ template < typename T1, typename T2 >
+#2)kg 9_ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~ 3^='o {
]hA,LY f return fn(pk(t1, t2));
LxLy+yC#p }
!\FkG8 } ;
+oI3I~ tF*szf|$- 3iRA$C-p 一目了然不是么?
"13"`!m 最后实现bind
{:Aw_z:' =pcF:D#+ &?0:v`4Y template < typename Func, typename aPicker >
s,6`RI% picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
y}FZD?" {
)KE[!ofD return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
|?d#eQ9a }
#sTEQjJ,J 5c5oSy+ 2个以上参数的bind可以同理实现。
pd3,pQ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
Y4E/?37j >@_im6 十一. phoenix
UDy(dn>J:J Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
W3r?7!~ Kv37s0|g for_each(v.begin(), v.end(),
g:7,~}_}^ (
j~E",7Q' do_
K<4Kk3 [
}lP;U$ cout << _1 << " , "
ljC(L/I ]
eSEq{?> .while_( -- _1),
FdzNE cout << var( " \n " )
n(1')?"mA )
08s_v=cF );
lx |5?P ,E;;wdIt 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:
0p(L' 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
BHA923p? operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
]5Qy 那么我们就照着这个思路来实现吧:
,1oQ cC slu(SmQ 0*;O?T template < typename Cond, typename Actor >
)@gZ;`n class do_while
cc}Key@D {
JhHWu< Cond cd;
xYfD()w<I Actor act;
^Hrn ] public :
4dawg8K`9 template < typename T >
q[3x2sR struct result_1
:#5xA?=*
S {
oVvc?P typedef int result_type;
h.eM
RdlO } ;
@L/o\pvc @I`C#~ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
R=Zn -q 7F^#o-@=J template < typename T >
fu[K". typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=<}<Ny {
7O5`v(<9n> do
5U`ZbG {
'1?\/,em act(t);
1'.7_EQ4T }
z~*g ~RKS! while (cd(t));
@"-</x3o return 0 ;
n">u mM;Eh }
nDS}^Ba } ;
^y!;xc$(Qs }`(N:p ;0rGiWC# 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
'e)^m}:?D 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
j/`94'Y 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
k%s_0
@ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
v+7kU= 下面就是产生这个functor的类:
#:jb*d? {\H/y c|@ 1CU>L[W) template < typename Actor >
~{hxR)x9 class do_while_actor
gTl<wo + {
az0<5Bq) Actor act;
}jH7iyjD public :
o?L'Pg do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
YB<*"HxM)} ; Uc0o!1 template < typename Cond >
Q;11N7+ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
c'uhK8| } ;
Hy.AyU|L ~Q{QM: k !oPq?lW9 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
N`iwC! 最后,是那个do_
PZxAH9 S? <+MyZM(z> ]i(-I <` class do_while_invoker
8Jf.ECQT {
9.'h^#C public :
[(Xy.L7x template < typename Actor >
'c2W}$q do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
De7Ts {
=4V&*go*\ return do_while_actor < Actor > (act);
S/|,u`g- }
:B3[:MpL} } do_;
j',W 64 k@zy 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
*eI)Z=8 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
[Wd-Zn% 最后来说说怎么处理break和continue
]Chj T} 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}{$v}#D; 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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