一. 什么是Lambda
hWW<]qzA, 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
#62ww-E~ 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,
AdYQhF## |$w-}$jq5 HZ}'W<N (Z5#;rgem class filler
U D(#u3z {
Uh8ieb public :
Q$zlxn 7\ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
$Yxy(7d7w } ;
d!X?R} 5(|ud)v HWU{521 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
ZT8j9zs mT9\%5d3 68>zO% t&uHn5 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
lKwcT!Q4 >k jJq]A2 W P&zF$ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
"|%fAE P3|<K-dFAK +]zP $5_e CKur$$B 二. 战前分析
g !8lW 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。
yLX#:
nm 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
.WPqK>79| vJ'
93h LYFvzw>M for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
x M[#Ah) /* --------------------------------------------- */
\*
#4 vector < int *> vp( 10 );
/Rz,2jfRx' transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
6};oLnO /* --------------------------------------------- */
ou-;k
} sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Qw-qcG /* --------------------------------------------- */
Dw[Q,SE int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
zVa+5\Q /* --------------------------------------------- */
ZSSgc0u^? for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
?yb{DZ46 /* --------------------------------------------- */
[<;2 C for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
`7A@\Ha3 Ne EV!V8 fpi6pcof
f#nmr5F 看了之后,我们可以思考一些问题:
u"T^DrRlQ 1._1, _2是什么?
FHC7\#p/9Z 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。
T}TP.!0E 2._1 = 1是在做什么?
u5_fM*Ka 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。
Ei<:=6EX?8 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。
*S4P'JSY &$Lm95 iT"Itz-^# 三. 动工
AVWrD[ wD2 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
IA4(^-9 *2MTx jg8P4s n58jB:XR( template < typename T >
_JDr?Kg class assignment
PsnU5f)` {
C=cTj7Ub T value;
~-%A@Lt public :
QAwj]_ assignment( const T & v) : value(v) {}
k
N+( template < typename T2 >
}b(e T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
J5T#}!f } ;
BxU1Q& x TZ5q*Hqx uSJP"Lw 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
>>Di 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
mK-:laIL" 1%`:8 Y ckbc6F <k6xScy$} class holder
]IV;>94[ {
MvmP["%J4_ public :
~B@o?8D] template < typename T >
z-G (!]: assignment < T > operator = ( const T & t) const
am3E7u/ {
A~V\r<N
j return assignment < T > (t);
aO%FQ)BT }
V1`|j } ;
#^ #i]{g ZtoE=7K }0RFo96)v 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:
a6E" bicL%I2h static holder _1;
JUFO.m^w Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Q8oo5vqQ#C ~7a BeD for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
&7&*As 而不用手动写一个函数对象。
cx(F,?SbS 5qEdN F`.7_D 4/WCs$ 四. 问题分析
x?'% 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。
q?4uH;h:^G 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。
A5ID I<a 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
:<8V2 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
8v
1%H8 下面我们可以对这几个问题进行分析。
HPKyAcS\ vq7%SEkES 五. 问题1:一致性
v6\2mc. 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?|
TWEqv<c 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
;@
X Ue:T3jp3% struct holder
`kSCH; mwP {
8]\h^k4f //
{fv8S;|u template < typename T >
FF~4y>R7u T & operator ()( const T & r) const
y03a\K5[KQ {
b.*4RL return (T & )r;
@ -d4kg }
wR4u}gb#q } ;
*8H;KGe= #!,`EU 这样的话assignment也必须相应改动:
86F+N_>Z 12xP)*:$ template < typename Left, typename Right >
M&c1iK\E8 class assignment
$yFuaqG`Wo {
[#'_@zZz Left l;
NV4W2thYo Right r;
>%dAqYi $ public :
RpP[ymMZJ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
k.[) R@0% template < typename T2 >
Bjj^!T/# T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
&"%|`gE } ;
1/+r?F3 xH#a|iT?( 同时,holder的operator=也需要改动:
RyWOiQk; Vzvw/17J template < typename T >
g*r;( H>e assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
d|+jCTKS {
_hL4@C return assignment < holder, T > ( * this , t);
TcmZ0L^O }
Bl\kU8O- A!Ct,%
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。
k]9> V@C 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
6_K#,_oZ aEdJ ri return l(rhs) = r;
b\m(0/x 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。
kdPm # $- 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
N:jiZ) n12c075 template < typename Tp >
P\6T4s class constant_t
|0R%!v(, {
.x?zky^ const Tp t;
qgsE7 ] public :
Yf)|ws?! constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
k:)u7A+ template < typename T >
LEnP"o9ZW const Tp & operator ()( const T & r) const
ixHZX<6zYT {
GiO#1gA return t;
OrJlHMz }
)TG0m= * } ;
LNxE-Dp ]l7\Zq 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
fA0=Y,pzv 下面就可以修改holder的operator=了
JgKZ;GM:W #]a51Vss template < typename T >
vek:/'sj3p assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
maEpT43f {
+Z~!n return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
`$agM@"^ }
$RNUr
\9A a{Hb7& 同时也要修改assignment的operator()
l%U_iqL& %R*vSRG/U template < typename T2 >
jP.b oj_u* T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
9`n)"r 现在代码看起来就很一致了。
S@zkoj@ {2gd4[: 六. 问题2:链式操作
/A))"D 现在让我们来看看如何处理链式操作。
8Y~=\(5> 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。
bKJ7vXC05 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。
^zPEAXm 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。
(yAvDyJOn 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
o"}&qA; n.XhK_6n]M template < typename T >
5~%,u2 struct result_1
A1t~&? {
u#@{%kPW typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
HGQ?(2] 8$ } ;
^8l3j4 C"^hMsU8 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:
X8SRQO^ r{2].31' template < typename T >
V52C,]qQH struct ref
l8AEEG8> {
h k!, typedef T & reference;
QT= ,En } ;
, 64t template < typename T >
]baaOD$Z struct ref < T &>
]F*a PV {
CndgfOF typedef T & reference;
Ao,!z } ;
O][Nl^dl i$^B- 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Xz.Y-5) "3i80R\w`F template < typename T >
_X2EBpZp typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
fxoi<!|iGY {
Ag4Ga?&8ec return l(t) = r(t);
-6~y$c&c }
1.95 ^8 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
eBC%2TF 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
ZecvjbnVY #W%)$kc 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
^?7dOW _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
I`'a' _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
?9gTk
\s?R +5 调用divide的对象返回一个add对象。
%V(N U_o 最后的布局是:
uJam
$V Add
mhi90J c / \
pjHRV[`AP Divide 5
v]{uxlh / \
ZAX0n!db3 _1 3
w0j/\XN2s 似乎一切都解决了?不。
yB4H3Q ) 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。
p;u 1{ 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。
./&zO{|0] 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:
,s><kHJ 'uKkl(==% template < typename Right >
GKyG
#Fl assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
T~o{woq}g Right & rt) const
B&i0j5L {
V@_-H
gg return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
(e8G
( }
]Q4PbW 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
lTr*'fX 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。
a\{1UD 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。
PwB g 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。
8L-4}!~C 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。
"<w2v'6S 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?
M .)}e7 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:
^6aS]t h^A3 0f_x template < class Action >
pFJQ7Jlx class picker : public Action
! FR%QGn1 {
x9)aBB public :
O b8B picker( const Action & act) : Action(act) {}
k]Alp;hVd // all the operator overloaded
%h" qMs S } ;
GjeUUmr Cx+WLD 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。
`D)Lzm 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:
,]Ro',A& }{5mH: template < typename Right >
wMz-U- z picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
%0yS98']g {
k6O.H return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
%-#
qO }
SY'2A) dCZ\ S91q Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
#`La|a.- 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。
os1?6z~ <8rgtu!VU template < typename T > struct picker_maker
G`,u40a {
h@~:(:zU$ typedef picker < constant_t < T > > result;
Il{^
j6 } ;
Sk/#J!T8{ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
(S
k#x {
iUI y,Y typedef picker < T > result;
g@@&sB-A" } ;
-=$% { _)KY 下面总的结构就有了:
dh^+l;!L 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。
$s-9|Lbs` picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
S~0JoCeo picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
k]?z~ p 至此链式操作完美实现。
hojHbmm4 |e*Gz D =2
&hQd
七. 问题3
l#D-q/k? 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
z wL3,!t A3AP51
! template < typename T1, typename T2 >
7L=T]W ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@iU%`=ziz {
.3VK;au\\ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
#>8T*B }
r8uqcKfU PSTu /^ 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
E-~mOYea iOT)0@f' template < typename T1, typename T2 >
9W*.lf struct result_2
V43nws"4 {
fyI_ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
D@8jGcz62 } ;
+w"_$Tj@;
RT%x&j 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?
V:
^JC>6 这个差事就留给了holder自己。
\\jIl3Z ;rd6ko ~~PgF"v template < int Order >
M@|w[ydQG class holder;
8HMo.*Ti9 template <>
3p=vz' class holder < 1 >
Aoj6k\YX {
' _B_&is public :
K7IyCcdB template < typename T >
Kb}MF9?:e struct result_1
C"w,('~@kW {
GDF{Lf)/v typedef T & result;
U1l0Uke } ;
$ye^uu;Z template < typename T1, typename T2 >
xXF2"+ struct result_2
hwiKOP {
%drJ p6n% typedef T1 & result;
3&es]1b } ;
}wG,BB %N template < typename T >
Qi_&aU$>lM typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
{|s/]W {
>):m-I return (T & )r;
y-'" > }
QwBXlO? template < typename T1, typename T2 >
Dy su{rL typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
p ZtgIS(3 {
lLH$`Wnv return (T1 & )r1;
zK=dzoy }
l '/N3&5 } ;
!g8*r"[UJ [*<.?9n)or template <>
(vKI1^, class holder < 2 >
}mKwFVZ {
Zvxp%dES public :
pA<eTlH template < typename T >
t\8&*(&3F struct result_1
C1d
04Q {
NS@{~;#R typedef T & result;
sGSsUO:@j; } ;
,'~#Ch template < typename T1, typename T2 >
8Jr1_a struct result_2
UR}kB&t {
K"L_`.&Q typedef T2 & result;
U
IfH*6X } ;
W6vf=I@f template < typename T >
lWbZ=x_0 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
G]4OFz+ {
,+s e return (T & )r;
\^LWCp,C" }
> @+# template < typename T1, typename T2 >
X(]Zr typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
[B,'=,Hbs {
%swR:Bv return (T2 & )r2;
<s_=-"
il }
?4 qkDtm } ;
:j@8L.<U (3VGaUlx ),=@q+{E{ 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
V5AW&kfd 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
\^& 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
[Eu]; 7:TO\0]2n return l(i, j) = r(i, j);
nd:E9: 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
O}C)~GU ,^ 7 CP return ( int & )i;
zie=2 return ( int & )j;
,)zt
AFn= 最后执行i = j;
2U}m RgJu 可见,参数被正确的选择了。
yyP'Z~0 j$vK<SF Ra[>P _ dx@QWTNE 9${Xer' 八. 中期总结
\3aTaT?.. 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
7d;pvhnH 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
'z5h3J 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
\gItZ}+c4} 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
i.y=8GxY _ij$f< EY=FDl V @A{m5h
K'aWCscM \5TxE 九. 简化
FW#P*}# 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。
e3v5,. 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
vc8?I."? 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:
W8]V 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
PK4`5uT +-*/&|^等
s]H^wrg& 2. 返回引用。
xx }GOY.J =,各种复合赋值等
G 4qy*. 3. 返回固定类型。
&Jy)U 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
[
]^X`R 4. 原样返回。
,PECYwegkt operator,
lZWK2 5. 返回解引用的类型。
]Bnwk
o operator*(单目)
ZCYS\E7X 6. 返回地址。
&:3Z.G operator&(单目)
$*\L4<( 7. 下表访问返回类型。
R?pR xY operator[]
!^y y0`k6 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
jQ=~g-y operator<<和operator>>
brSi< _U0$ =V 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。
{q3:Z{#>7 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
~e">_;k6 +th%enRB template < typename Left >
}gGkV] struct value_return
A\AT0th {
(UYF%MA}" template < typename T >
0 [8=c&F struct result_1
aDL*W@1S {
*hdC?m._ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
]]BOk } ;
{2
%aCCV F[Q!d6 template < typename T1, typename T2 >
(qBvoLkF9N struct result_2
a{'Z5ail {
@I-Lv5 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
v,OpTu:1 } ;
u6Je@e_! } ;
--fFpM3EvS &(blN.2 bMKL1+y( 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
QI}E4-s8 U#
JIs 下面我们来剥离functor中的operator()
wO.iKX; 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Q@-ovuxi XK
ApLz return l(t) op r(t)
o.7{O,v return l(t1, t2) op r(t1, t2)
{gsdG- return op l(t)
0F:1\9f5 return op l(t1, t2)
P"3*lk+w return l(t) op
P0Z!?`e=M return l(t1, t2) op
T$+-IAE return l(t)[r(t)]
_S@aGw return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
=f1B,%7G+5 hs+kr?Pg` 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
LF*&(NC 单目: return f(l(t), r(t));
PdeBDFWD return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
bb-q O#E 双目: return f(l(t));
g(ogXA1 return f(l(t1, t2));
bKDA!R2 下面就是f的实现,以operator/为例
q|.dez' 9GLb"6+PK struct meta_divide
hBU\'.x {
>\Sr{p5KR template < typename T1, typename T2 >
0N:XIGFa static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
!CUoHTmB {
nBItO~l return t1 / t2;
XORk!m| }
51BlM% } ;
H1EDMhn/ G?c-79]U 这个工作可以让宏来做:
GV.A+u %9v@0}5V #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
<Fz~7WVd template < typename T1, typename T2 > \
(C;I*cv static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
HQP}w%8x 以后可以直接用
vZj`| DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
\G|%Zw| 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
v(]]_h (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
.dMVoG5 Jc6R{C ?.=}pAub 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
|JF@6 e8=YGx^o` template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
R&f^+0%f class unary_op : public Rettype
-O!/Jv"{,[ {
rN)V[5R#M Left l;
{a(&J6$VE public :
"&.S&=FlI unary_op( const Left & l) : l(l) {}
9=X)ung9 LE6.nmvS template < typename T >
=
u[#2! typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a>O9pX {
e4>"92hX return FuncType::execute(l(t));
*hLQ }
{LHR!~d}5f ?:{sH#ua template < typename T1, typename T2 >
RDqFL.-S typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.
#lsic8] {
:Y,BdU return FuncType::execute(l(t1, t2));
/Ci*Az P }
Kf tgOG
f } ;
VZ&
A%UFC u+H;
@ !TM*o+; 同样还可以申明一个binary_op
=3ioQZ^Vz _5
^I.5Z3 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
'B5^P class binary_op : public Rettype
?S$i?\Qh {
l:#-d.z# Left l;
Fs_]RfG Right r;
u c7Eq45 public :
Z/;Xl~ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
XW{>-PBg: 0& >H^ template < typename T >
SP* fv` typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
v3d&*I {
HB+|WW t> return FuncType::execute(l(t), r(t));
EtbnE*S }
b$%0.s x<Vm5j template < typename T1, typename T2 >
2d%}- nw typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ZF7IL {
;W>Cqg= return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
c~QS9)=E }
=OIw*L8C"I } ;
qy)_wM BrRL7xX K~=UUB 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
sJwyj D$b 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
/sM~Uq? DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
H{J'#
9H 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
g~V+4+ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
qd3Q}Lk 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
No]~jnqDM 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
d8-A*W[ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
F
下面是修改过的unary_op
WE]e
m
> BH]Yn u&o template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
RrUBpqA class unary_op
bVP"(H] {
rc&%m Left l;
_@S`5;4x xGTP;NT_H public :
ljl^ GFo s .Wdxh unary_op( const Left & l) : l(l) {}
bR@p<;G| ctE\ q template < typename T >
uqz]J$ struct result_1
SBA?^T {
g&/T*L typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
aQ:5d3m0 } ;
y.KO :P?5{ rZ8`sIWQt template < typename T1, typename T2 >
ODZ|bN0> struct result_2
W9NX=gE4 {
lHgs;>U$ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
rE@T79" } ;
=zQN[ ;WR,eI.. template < typename T1, typename T2 >
Ft}@1w5 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{s. = )0V {
w]N!S;<N return OpClass::execute(lt(t1, t2));
LL:_L< }
k)EX(T\ >EY3/Go> template < typename T >
vpmj||\- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.\>v0Du {
MEB it return OpClass::execute(lt(t));
cnTaJ/o }
I? ,>DHUX I`NjqyTW } ;
$D G?M6 ~69&6C1Ch w@,zFV 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
P.gb1$7< 好啦,现在才真正完美了。
'7O3/GDK 现在在picker里面就可以这么添加了:
vVOh3{e| '],J$ge template < typename Right >
@S|XGf picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
1GzAG;UUo6 {
y5!KX AQ% return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
a+n0|CvF }
T=ev[ mS 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。
x7O-Y~[2 2}8v(%s p |\pbir oq}'}`lw" !qG7V:6 十. bind
$|8!BOx8t 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。
Jv^h\~*jH 先来分析一下一段例子
O%bEB g vN;mPd~g
EFz&N\2 int foo( int x, int y) { return x - y;}
R17?eucZ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
h$2</J" bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
0Vx.nUQ 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
a\r\PBi 我们来写个简单的。
!r<pmr3f@7 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
=E.wv
对于函数对象类的版本:
@;"|@!l| E>K!Vrh-L template < typename Func >
z<Nfm struct functor_trait
7
qS""f7 {
_bNzXF typedef typename Func::result_type result_type;
7Op>i,HZk\ } ;
>7 ="8 对于无参数函数的版本:
CB^U6ZS @{25xTt template < typename Ret >
0)gdB'9V_ struct functor_trait < Ret ( * )() >
\kZ? {
RCpR3iC2 typedef Ret result_type;
jnn}V~L } ;
W)bLSL]`E 对于单参数函数的版本:
1jcouD5?H }~L.qG template < typename Ret, typename V1 >
E 7{U|\ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
H*}y^)x {
~A\GT$ typedef Ret result_type;
;0Tx-8l } ;
uLV#SQ=bZN 对于双参数函数的版本:
`x*Pof!Io YuO.yh_ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
tS6qWtE
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
\2h!aRWR {
F1yqxWHeo typedef Ret result_type;
a^I\ /&aw' } ;
aht[4(XH5 等等。。。
cz8T 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
~nay" g: e~=;c template < typename Func >
%xI p5h] struct func_return
;>Ib^ov {
@J/K-.r template < typename T >
koug[5T5 struct result_1
) AvN\sC {
glDu2a,Q typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
,
K~}\CR } ;
{ttysQ- te-jfmu2 template < typename T1, typename T2 >
J| w>a struct result_2
\| 8 {
Wi)_H$KII typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
.[ICx } ;
1G^`-ri6 } ;
Hquc
o `r9!zffyS m+]K;}.}R 最后一个单参数binder就很容易写出来了
X aMJDa|M e w$B)W template < typename Func, typename aPicker >
,s"^kFl class binder_1
#V~me {
f6&iy$@ Func fn;
0Qf,@^zL* aPicker pk;
P/W
XaE4 public :
[M=7M}f; QTk}h_<u template < typename T >
!$gR{XH$] struct result_1
)"7iJb<E {
AP 2_MV4W typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Pd_U7&w,5 } ;
!Dn,^ -lY6|79bF template < typename T1, typename T2 >
4O^xY
6m struct result_2
*RJG!t*t {
qm/22:&v5 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
V_ .5b&@ } ;
Q+{xZ'o"Z A P?R"% binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
&w_j/nW^' YJT&{jYi template < typename T >
~:s>aQ`! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L>Fa^jq5 {
L
[pBB return fn(pk(t));
4V)kx[j }
TNe l/ template < typename T1, typename T2 >
P@V0Mi), typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8V`WO6* {
EE06h-n s return fn(pk(t1, t2));
&5B'nk" }
vXrx{5gz } ;
YYBDRR" (c=6yV@ 2DrP"iGq5 一目了然不是么?
z]_wjYn Z 最后实现bind
7x|9n UD2C>1j
dy%;W% template < typename Func, typename aPicker >
B9jC?I |` picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
vc;$-v$& {
B"1c return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
yg<R=$n,Q }
|4;Fd9q^m ,~N/- 5 2个以上参数的bind可以同理实现。
IL#"~D? 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。
hF~n)oQ `ts$(u.w 十一. phoenix
k8&;lgO' Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
k<CJ{u0< 7rc0yB
for_each(v.begin(), v.end(),
&[?\k> (
'CM|@Zz% do_
Tztu}t]N [
a/4T>eC cout << _1 << " , "
'}53f2%gKa ]
J?"B%B5c .while_( -- _1),
{4<C_52t cout << var( " \n " )
N2^=E1|_ )
!C': );
uP)'FI _^Ubs>d=* 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
/L
g)i\R; 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
g[' ^L+hd operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
qZ}^;)a^ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
vxBgGl C!<Ou6}!b H(ARw'M template < typename Cond, typename Actor >
~D j8z+^ class do_while
oGnSPI5KGC {
we//|fA< Cond cd;
].w4$OJ? Actor act;
cKca;SNql1 public :
G:<aB template < typename T >
#4<SAgq struct result_1
*SJ_z(CZm {
{#vgtgBB typedef int result_type;
y&$A+peJ1 } ;
gV's=cQ KxJ!,F{>H do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
%v
M-mbX x)DMPVB< template < typename T >
{BN#h[#B{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
g*AWE,%=| {
*aM=Z+ do
L\J;J%fz. {
b|:YIXml act(t);
~g]Vw4pv }
;WQve_\ while (cd(t));
Ua: sye return 0 ;
gD@){Ip }
JYI,N } ;
{UI+$/v# y%cP1y) hE D}h![ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
g
wRZ%.Cn 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。
`r6 ,+& 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。
UcHJR"M~c 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。
R B 下面就是产生这个functor的类:
|mfvr*7 -$ls(oot 3qC}0CP* template < typename Actor >
q"lSZ;
'E class do_while_actor
<dtGK~_ {
~,Zc% s~| Actor act;
+Mb.:_7' public :
dFB]~QEK do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
GR_-9}jQP (mpNcOY<D template < typename Cond >
z43M]P< picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
"%w u2%i } ;
s/#!VnU6 By!o3}~g cKI9#t_ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
'rkdZ=x{ 最后,是那个do_
zR:L!S A |4[vz9>H <)H9V-5aZ class do_while_invoker
""G'rN_=Bi {
'n3uu1C public :
%J?xRv! template < typename Actor >
Ffz,J6b do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
kVMg 1I@ {
&U#|uc!+ return do_while_actor < Actor > (act);
QZ }
*L^,| } do_;
Z@S3ZGe .|70; 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
U%QI
a TN* 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
zwjgE6 最后来说说怎么处理break和continue
#=A)XlZMd 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。
)7Wf@@R'F 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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