一. 什么是Lambda
/ivA[LSS 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
o(5eb;"yi> 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,
HAtf/E] X":T>)J- I6B`G Im5 8U$(9X class filler
]g0h7q)79 {
(aQNe{D# public :
},W<1*| void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
<RFT W}f! } ;
SJXA ^zs]cFN#% u}:p@j}Zv 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:
%0<-5&GE "dN4EA&QJ NUvHY: *Mg. *N for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
*=p[;V (X?'}Ur )A6 eD 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
|8:IH@K* @VVDN
QwaAGUA ;vDjd2@ 二. 战前分析
i4XE26B;e 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。
4EZl
(v"f` 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
^G~C#t^ },;ymk|g[ J_H=GHMp} for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
?;dfA/ /* --------------------------------------------- */
.e,(}_[[< vector < int *> vp( 10 );
y_F{C 9KE transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
M&/([>Q /* --------------------------------------------- */
6S2u%-] sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
!B#Lea /* --------------------------------------------- */
"B~ow{3 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
6*({ZE /* --------------------------------------------- */
CI~P3"`] for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
ktu{I /* --------------------------------------------- */
L,<5l?u for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
a0]n>C`~ 3S97hn{|= av.L%l&d c@]_V
看了之后,我们可以思考一些问题:
sr*3uI-)L 1._1, _2是什么?
m/`"~@}& 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。
Y9K$6lz 2._1 = 1是在做什么?
-S7y1 ) 7 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
NdlJdq Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
F*bmV>Qq s?JNc4q n.a55uy 三. 动工
[It
E+{U 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
1syI%I1 :k"VR,riF j%V95M%$ Gh:hfHiG template < typename T >
r@XH=[: class assignment
?<l,a!V'6 {
z'(][SB T value;
J!5>8I(_wX public :
8)1k>= assignment( const T & v) : value(v) {}
(1|_Nr template < typename T2 >
xD#r5 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
;ZSJ-r } ;
9MmAoLm YXdd=F w[A$bqz 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
`h:$3a:5 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
J'% <DM
/"^* OjUZ-_J &f:"p*=a\ class holder
'4L0=G:A<q {
me7? public :
CXZO template < typename T >
)Hp{8c assignment < T > operator = ( const T & t) const
6^Q Bol {
ks=l
Nz9 return assignment < T > (t);
vuOixAkw }
SR4cR)Iz } ;
"K7{y4 4]VoIUIuN 3miEF0x[ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
TxN'[G lhyWlO static holder _1;
?0U.1N Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
?0{8fGM4 KXAh0A?&+ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
RwG@C|sG 而不用手动写一个函数对象。
h{R>L s [|XMR=\> ?_!} lg ;Tn$c70 四. 问题分析
+;H-0Q5 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。
4t%g:9]vr 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。
g^V4+3v|a' 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
rr@S|k:| 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
~.FZF 下面我们可以对这几个问题进行分析。
zB8 @Wl h7}D//~p 五. 问题1:一致性
aBH!K
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?|
&at^~o 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
}i"\?M
S#kA$yO struct holder
'`/Qr~] {
Vm_waa //
`<0{U]m template < typename T >
E&}@P0^ T & operator ()( const T & r) const
#i8] f{ {
K%+[2Hj2 return (T & )r;
q13bV }
8:x{ } ;
Q*W`mFul )YP"\E 这样的话assignment也必须相应改动:
jO|D #nC C6$F.v template < typename Left, typename Right >
aCq ) hR class assignment
vy
<(1\ {
<3[,bTIk Left l;
LQ7.RK Right r;
yBd#*3K1 public :
U]aH4N assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
K>"]*#aBv template < typename T2 >
GW]b[l T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
}#~DX!Sj } ;
Fp_?1y sS 5aJ}Qs 同时,holder的operator=也需要改动:
Ik4FVL8~ hzT,0<nw template < typename T >
1Q&\y)@bT assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
)}
I>"n {
)2Ru}
-H return assignment < holder, T > ( * this , t);
N^ )\+*tf1 }
d)_fI*:f m0: IFE($ 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。
QoGvjf3z 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
W[+=_B |>/T*zk< return l(rhs) = r;
*Zj2*e{Z9U 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。
:sf(=Y.qA 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
p~n62( W?`%it5 template < typename Tp >
w^_[(9
` class constant_t
b5-W K; {
{Qe7/ln! const Tp t;
V Z#@7t public :
%Sgdhgk1 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
tX<.
Ud template < typename T >
2MV!@rx const Tp & operator ()( const T & r) const
XLog+F$` {
%^5|3l3y return t;
;;A8TcE
' }
4iXB`@k } ;
R\^n2gK 0[f8Gb3 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
_a~uIGN 下面就可以修改holder的operator=了
&<oZl.T )A@i2I template < typename T >
i`FskEoijq assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Gkc.HFn( {
jjT|@\-u return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
7U@;X~c }
?hz9]I/8 Ti{~ 同时也要修改assignment的operator()
>ZE8EL "_g3{[es! template < typename T2 >
Cwb}$=p' T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Tlz $LI 现在代码看起来就很一致了。
a*qf\&Vb| I6jDRC0< 六. 问题2:链式操作
myR}~Cj;q 现在让我们来看看如何处理链式操作。
3I" <\M4x 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
w2o%{n\L 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
THFzC/~Q 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
K}r@O"6*\
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Po~u-5 p+t79F.js template < typename T >
+&U{>?.u struct result_1
e5"?ol0 {
#dd-rooQuD typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
kVH^(Pi } ;
6v]y\+ 5bfd8C 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
8,5H^Bi ]]InD N template < typename T >
hj8S".A_ struct ref
Uu<Tn#nb {
TB8a#bK4 typedef T & reference;
'QMvj` - } ;
ZeL v! template < typename T >
ThvVLK struct ref < T &>
6G6B!x {
f`[gRcZ- typedef T & reference;
jP{W|9@( } ;
]Uy
cT3A 8.g(&F 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
E&RiEhuv )(aj template < typename T >
,pg\5b typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
x c[BQ|P= {
a9w1Z4 return l(t) = r(t);
PGj?`y4 }
nJ ZQRRa:C 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
NY& |:F 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
1>$}N?u:T bM9:h 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
[^J2<\<0 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
{|jrYU.k~ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
[xrM){ItW +5 调用divide的对象返回一个add对象。
7wm9S4+| 最后的布局是:
qM|-2Zl!+ Add
HoFFce7o / \
9AbSt&# Divide 5
(t{m(;/ / \
L'*P;z7< _1 3
:Hn*|+' 似乎一切都解决了?不。
U'Xw'?Uj 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。
fuwv,[m 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。
X53TFRxnT 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:
l5 FM>q SvE|" template < typename Right >
#4iiY6 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
CXzN4! Right & rt) const
g#=~A&4q {
Pdg %:aY return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
H,?)6pZ }
X~H~k1 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
bc".R] 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。
$c WO`\XM 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
F$;vPAxbK" 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。
R
m{\ R 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。
2Sq+w;/ 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?
X1P_IB 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:
,w+}Evp]) ~[|zf*ZISG template < class Action >
kRyt|ryWh class picker : public Action
(4U59<ie {
^w+jPT-n public :
&SzLEbU! picker( const Action & act) : Action(act) {}
m^8KHa // all the operator overloaded
WdA6Y } ;
05|,-S K-xmLEu 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。
w(P\+ m <% 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:
'm;M+:l
6 'k9?n)<DW template < typename Right >
a-`OE" picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
pY3N7&m\: {
0P5!fXs* return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
gAx8r-` ` }
rQncW~ wGqQR)a Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
H3#xBn>9 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。
jJpSn[{ DIk\=[{2q template < typename T > struct picker_maker
jU#/yM"Y {
X9:(}=E
V typedef picker < constant_t < T > > result;
FmALmS } ;
s$ONht template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
cI)XXb4 {
bw@DcT&, typedef picker < T > result;
]~,V(K } ;
=A6/D (3RU|4Ks 下面总的结构就有了:
ZKGS?z functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
a0"gt"qA picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
c|N!ZYJI picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
s*g yk 至此链式操作完美实现。
eQk ~YA]K kRs24= 3:$hC8 七. 问题3
Jmb [d\ /D 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。
HQ%-e5Q hT&,5zaWdv template < typename T1, typename T2 >
Yx_[vLm ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Sx,O) {
GHHErXT\a return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
k'N `5M) }
^n@. XpzdvR1 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:
"y>\
mC x@+m_y template < typename T1, typename T2 >
rK*s/mX < struct result_2
^4LkKYMS {
,jBd3GdlZ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
khl(9R4a } ;
H/_R!G8\ d 7A08l{ 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?
&XosDt 这个差事就留给了holder自己。
lz!F{mR }DTpl?l XD`QU m template < int Order >
%S8e:kc6 class holder;
'sJ=h0d_[V template <>
P>=~\v nN# class holder < 1 >
&\] [:kG; {
?JTy+V2t public :
09"C&X~ template < typename T >
d"+zDc; struct result_1
rt%.IQdY {
m?-3j65z typedef T & result;
ze
Qgg|; } ;
%3'4QmpR template < typename T1, typename T2 >
9`\hG%F struct result_2
@oC8: {
4-[L^1%S[ typedef T1 & result;
t=iSMe } ;
;C%40;Q template < typename T >
vq*N typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
2 q J}5 {
[7?K9r\# return (T & )r;
FG7}MUu }
!v|j C template < typename T1, typename T2 >
)((Jnm D typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
i TY4X:x {
M#on-[ return (T1 & )r1;
@`aR*B }
>#B%gxff } ;
_3h(R`VdWO ^~(vP: template <>
s
bd;Kn class holder < 2 >
/hf}f=7kH {
&|u public :
1?"vKm template < typename T >
xBd# struct result_1
m/n_e g {
l2>G +t (, typedef T & result;
aQwc Py|1R } ;
^AMcZ6!\ template < typename T1, typename T2 >
QJp
_>K struct result_2
9 )u*IGj {
"K`B'/08^ typedef T2 & result;
zcD&xoL\H } ;
=6imrRaaV template < typename T >
n'0^l?V typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
z71.5n!C {
B;[{7J] return (T & )r;
< i*v }
[=9-AG~} template < typename T1, typename T2 >
/ZZo`
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Jt"0|+g| {
*}Zd QJL return (T2 & )r2;
2}>jq8Y47 }
=v=a:e } ;
:L&Bbw( jNB|98NN lz@fXaZM 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> >。
EsXCi2]1 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
?1i>b-> 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
jDIO,XuF $'dJ+@ return l(i, j) = r(i, j);
x;S v& 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
]p:x,%nm *qYcb}
] return ( int & )i;
4.7OX&L'G return ( int & )j;
[sp=nG7i& 最后执行i = j;
Ra<mdteZT 可见,参数被正确的选择了。
ge:UliHJ h<\o[n7j /4+M0P l n|IdEgD$ ~PP*k QZlJ 八. 中期总结
S{{D G 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:
GrjL9+|x 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
:.f =>s] 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
*DObtS_
6 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
#ebT$hf30 e*jt(p[Ge 6tB- qCOv4b` N_Cu%HP 1u75 九. 简化
%h 6?/ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
/Z HuT=j1 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
3g9xTG);eA 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
&N GYV 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
;!DUN zl +-*/&|^等
2;r(?ebw 2. 返回引用。
EMzJJe{Cv =,各种复合赋值等
1U.se`L 3. 返回固定类型。
8:0QI kqk 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
,n TC7V 4. 原样返回。
Y*;Z(W.V# operator,
aAiSP+# 5. 返回解引用的类型。
{\jh?P| operator*(单目)
n(l!T
7 6. 返回地址。
'A
.c*<_ operator&(单目)
:,%~rR 7. 下表访问返回类型。
N[d*_KN.! operator[]
/cF
6{0XS9 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
]]`hnzJX operator<<和operator>>
.pNWpWL. z kQV$n{ 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。
m619bzFlB 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Z0g3> iItM TKj8a(R_ template < typename Left >
f305 yo struct value_return
DZ5%- {
I>o+INb: template < typename T >
fs+l struct result_1
j9u/R01d {
<#<4A0: typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
/"+YE&>\ } ;
-;&aU;k _}R?&yO template < typename T1, typename T2 >
$'*@g1vY struct result_2
~[dU%I>L^ {
H|k!5W^ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Y,?s-AB } ;
BM!\U 6 } ;
^
}Rqe p0~= -FV$Sne 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
z=:<]j#= JUXIE y^ 下面我们来剥离functor中的operator()
*CZvi0& 首先operator里面的代码全是下面的形式:
[~9rp]< {.pR$]6B"+ return l(t) op r(t)
{2G9>' return l(t1, t2) op r(t1, t2)
&M(=#pq9 return op l(t)
N|K,{
p^li return op l(t1, t2)
QEK,mc3 return l(t) op
*c4uCI:0t return l(t1, t2) op
H_KE^1 return l(t)[r(t)]
?nJ7lLQA return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
|@?B%sY xO)vn\uJ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
)k@W6N 单目: return f(l(t), r(t));
Ab`mID: return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
s8Kf$E^?e. 双目: return f(l(t));
+6t<FH return f(l(t1, t2));
hNs970i 下面就是f的实现,以operator/为例
.r[b!o^VR yzr>]"o struct meta_divide
x'kwk {
\U;4\ template < typename T1, typename T2 >
d!kiWmw, static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
;ZZ%(P=- {
So; ; return t1 / t2;
9XWHr/-_@ }
WGjT06a\ } ;
4<._)_m H?98^y7 这个工作可以让宏来做:
Qb}7lm{r sPY*2B #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
#k2&2W=x template < typename T1, typename T2 > \
Jcf'Zw"\ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
-BUxQ8/, 以后可以直接用
$O" S*)9 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
#~?Q?" 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
'U
',9 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
Q!K@ ]:`q/iS& tu\;I{h=0 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
xc dy/J& Qj: D=j8 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
7[5g_D t class unary_op : public Rettype
9,|{N(N<! {
2%4dA$H#4w Left l;
Ug>yTc_(7 public :
owL>w unary_op( const Left & l) : l(l) {}
`s#0/t cPA-EH template < typename T >
usEdp typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
s\ft:a@ {
PD$XLZ return FuncType::execute(l(t));
nIdB, }
Cj31>k1 -1).'aJ^ template < typename T1, typename T2 >
pQ%~u3 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)6U&^9= {
2RXU75VY return FuncType::execute(l(t1, t2));
OAPR wOQ^= }
+U/+iI>0 } ;
1A\Jh3;Q N,U<.{T=A MmH[ 7R 同样还可以申明一个binary_op
L,#ij!txS Q\>9PKK template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
2mUq$kws class binary_op : public Rettype
-o c@$*t {
*olV Y/'O Left l;
I^|6gaP|6 Right r;
z5G<h public :
XnC`JO+7M binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
8a{S* 2qV.`d template < typename T >
! bbVa/ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
iaXpe]w$n {
J6pQ){;6 return FuncType::execute(l(t), r(t));
MX!t/&X(n }
9x;CJhX W,&z:z> template < typename T1, typename T2 >
m(Ghe2T: typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Hq9yu*!u {
RC(fhqV return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
7"}<J7"}) }
&w\E*$ } ;
/ J 3 LASR* 8W' ,T 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
QC@nRy8% 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
b0W~*s [4 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
dH4wyd` 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。
y\-f{I 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
/H 3u^ 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。。。
Y r3h=XY 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
CBaU$`5 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)
TAfLC) 下面是修改过的unary_op
<>3}<i<[& OO)m{5r,{ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
vLQ!kB^\W class unary_op
T}DP35dBzE {
;-SFK+)R" Left l;
4`Com~`6" OsS5WY0H public :
EOqvu=$6 aLr\Uq,83 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
aD
yHIh8 r$3{1HXc template < typename T >
U)IW6)q struct result_1
Y{c_5YYf {
E,"?RbG typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
s)_Xj`Q# } ;
EW;R^?Z 02g!mJW>}y template < typename T1, typename T2 >
1J8okBhZ struct result_2
JNY;;9o {
o`B,Pt5vu typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
X\X*-.]{ } ;
tI651Wm9 x13t@b template < typename T1, typename T2 >
R@lmX%Z1 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Af8&PhyrU {
WzM9{c return OpClass::execute(lt(t1, t2));
.xXe *dm% }
DP E NYr 4F_*,_Y template < typename T >
\0&7^ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|&JCf= {
SM> V
o+ return OpClass::execute(lt(t));
2&*r1NXBE }
&\(p<TF lq2Ah=FuN } ;
T;6 VI|\ WfbG }%&J ,sEu[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
j$%KKl8j 好啦,现在才真正完美了。
U68o"iE 现在在picker里面就可以这么添加了:
6nxX~k 4k9O6 template < typename Right >
:1Jg;G picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
//C3tW {
[%U(l< return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
bzFwQi}> }
\A
gPkW 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。
X"V,3gDG RS&l68[6 =rBNEd xE/r:D# }Dk*Hs^E 十. bind
H8[L:VeNT 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。
O`2;n.>\ 先来分析一下一段例子
EsA)o
5 N(<4nAE %E q}H int foo( int x, int y) { return x - y;}
c"X` OB bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
^l\U6$3 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
<0,c{e 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
E. @n Rj# 我们来写个简单的。
Q v/}WnBk 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
8 VMe#41 对于函数对象类的版本:
d!0p^!3 X}?`G?' template < typename Func >
#h'F6 struct functor_trait
#7S[Ch}O {
ZJev_mj typedef typename Func::result_type result_type;
0pP;[7k\ } ;
zUg-M 对于无参数函数的版本:
-)%l{@Mr qaK9E@l template < typename Ret >
P]*,955*) struct functor_trait < Ret ( * )() >
0eQwi l@ {
S]^`Qy) typedef Ret result_type;
B4k~~ ;| } ;
v]CH
L#
| 对于单参数函数的版本:
<uXZ*E (ly4[G1y template < typename Ret, typename V1 >
>5Vv6_CI0? struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
6C6<,c {
` <+MR6M typedef Ret result_type;
E0XfM B]+ } ;
'UGkL; 对于双参数函数的版本:
OZ2gIK octBt`\Of template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Hk'D@(hS struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
M*|,05> {
{j%'EJ5 typedef Ret result_type;
m[~fT(NI } ;
eh=.Q<N 等等。。。
^8p=g-U\ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
}G,PUjg_^3 sJ{S(wpi" template < typename Func >
w'NL\> struct func_return
Opc, {,z6 {
.t\#>Fe template < typename T >
}Gmwm|`* struct result_1
V=%j]`Os {
n&V \s0 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
L+s3@C;b } ;
&s.S)'l4l NRU&GCVwu
template < typename T1, typename T2 >
|tl4I2AV struct result_2
cE3g7(a {
Bf37/kkf( typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
1n+C'P" } ;
}GV5':W@WG } ;
kk6Af\NZ 15NeC7GAh rr/0pa$ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Z(F`M;1>xI xY]Y template < typename Func, typename aPicker >
(* WO<V class binder_1
~ ;CnwG
{
B(+J?0Dj Func fn;
N"A863> aPicker pk;
0Z. bd=H public :
X?PcEAi;w +6dq+8msF template < typename T >
y8jwfO3 struct result_1
E0 ~\ A; {
g\;&Z typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
!Z f<
j } ;
=ELl86=CG <Lz/J-w template < typename T1, typename T2 >
fO6i struct result_2
Pc"g
{
8UY[$lc typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
3iKBVN } ;
hzG+s# ]iP
+Y binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
v#yeiE4 !% ' dyj template < typename T >
lOk'stLNa& typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
wGRMv1|lIu {
9 b?Nlk8d return fn(pk(t));
rUJIf;Zwo }
{ek axSR template < typename T1, typename T2 >
Qq,w6ekr typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
kkvG= {
[FhFeW> return fn(pk(t1, t2));
ZdcG6IG+ }
y2nwDw(xF } ;
FVi7gg.? 'Ipp1a
Z_M ZboY]1L[j 一目了然不是么?
VZ69s{/.B 最后实现bind
PcxCal4 >M `ryM2=D W7R`})F template < typename Func, typename aPicker >
IYZ$a/{P picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
3m2hB%SNb {
CFo>D\*J return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Gp&o }
J0%e6{C1 #* KmPc+ 2个以上参数的bind可以同理实现。
Ze?(N~ 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。
9^D5Sl$g Wzm!:U2R* 十一. phoenix
?+^vU5b1u Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Ml bQLtw @fjVCc; for_each(v.begin(), v.end(),
'aLTiF+ (
[PRQa[_ do_
qKL:#ny [
1/hk3m(C cout << _1 << " , "
eyUhMjd ]
P&3Z,f0 .while_( -- _1),
^seb8o7 cout << var( " \n " )
g`NJ
` )
Ms
*
`w5n );
!:zWhu, i'6>_,\( 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:
GxFmw: 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
BAy]&q|. operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
wO>P<KBU 那么我们就照着这个思路来实现吧:
e\ Igc. vCj,aSW @'D ,T^I template < typename Cond, typename Actor >
XkGS3EY class do_while
ZSs)AB_Pe/ {
/8$*{ay Cond cd;
?WD JWp% Actor act;
=r?#,'a public :
W.|r=
template < typename T >
D(z}c, struct result_1
7ThGF {
L5wrc4 typedef int result_type;
szZ8-Y } ;
7QnQ=gu h#EksX do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
DrY5Q&S 2%i3[N* template < typename T >
,o?yS>L_r typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=x QLf4> {
\R}`S`fIw` do
K1*oYH B {
1kDr;.m% act(t);
{(00,6M)i }
h3udS{9'8 while (cd(t));
\os iY^ return 0 ;
5:T)hoF@ }
MhaoD5*9 } ;
c;M&;'#x Pl9Ky(Q`V "3\C;B6I 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
$VgazUH%
= 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
4Iq-4IG( 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
ytsPk2@WR 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
@ xBw' 下面就是产生这个functor的类:
M~o\K' 'K8emt$d+ C{5^UCJkg template < typename Actor >
|1rKGDc class do_while_actor
q%rfKHMA50 {
XH"-sZt Actor act;
M8,_E\* public :
Q*GJREC do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
N.l\2S} 5VLJ:I?0O template < typename Cond >
u` j9m@` picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
8B|qNf `Yi } ;
bAd$
>DI[ Ie<`WU K 9^AfT>b~f 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Q^Lk^PP7 最后,是那个do_
i^O(JC v})-: /-mo8]J#2~ class do_while_invoker
wv6rjg:7 {
CSBk public :
)]W|i9 template < typename Actor >
VvS ^f do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
.&Q'aOg {
L FncY(b return do_while_actor < Actor > (act);
q|r/%[[!o }
Fh3>y2`/ } do_;
Wu\szI" j/h>G,>T= 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
z4UJo!{S 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
'u)zQAaw. 最后来说说怎么处理break和continue
kpQXnDm2 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。
!K0:0: 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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