一. 什么是Lambda
Q =4~uz| 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
NJPp6RZ% 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,
]3CWb>!_ ETrL3W< GUUd(xS{ N`NW*~ class filler
v6O5n(5,, {
'rSJ9Mw"x public :
[k
void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
h:{^&d
a } ;
e6_` ]s}9-!{O
K'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:
r<EwtO+x :djbZ>< :;N2hnHoG s+6tdBvzs for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
4x?4[J~u[ ->5[C0: ] f- ~] 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
k5eTfaxl -5<G^AS ?T_bjALW }Ih5`$ 二. 战前分析
30Udba+{]p 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。
cb%ML1c 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
:?H1h8wbCt gCv[AIE_m \x=!' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
>W^)1E,Qh /* --------------------------------------------- */
.'=-@W* vector < int *> vp( 10 );
\Vl)q>K_h transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
17yg ~ /* --------------------------------------------- */
ew*;mQd sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
5~=wia /* --------------------------------------------- */
gwN
y]! int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
X{;5jnpG /* --------------------------------------------- */
CzG/=#IU for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
!s47A"O&B /* --------------------------------------------- */
6yhRcvJ} for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
`{'h+v` *2r(!fJP=^ tS6r4d%~= aIklAj)= 看了之后,我们可以思考一些问题:
Rj~y#m 1._1, _2是什么?
jP"yG# 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。
Zl{DqC^ 2._1 = 1是在做什么?
b%|6y 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。
Pt?d+aBtV 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。
$QJ,V~ 4\(|V
fy \vp^[,SI 三. 动工
dyuT-.2 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
7*g'4p- 9RJFj?^" okLheF 89a`WV@} template < typename T >
,<<HkEMS class assignment
&|c] U/_w {
RbJbVFz8C T value;
W>m#Mz public :
HQ`A.E2 assignment( const T & v) : value(v) {}
`lN
Z|U template < typename T2 >
og8"#% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
+3o
4KB} } ;
!l~3K(&4 i2n66d `bcCj~j 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
HOlMj!. 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
8|-064i> sH\ h{^ <(B: "wI f%c- class holder
"Sd2VSLg {
4Q^i"jT public :
<77v8=as5 template < typename T >
,=y8[(h assignment < T > operator = ( const T & t) const
UjH+BC+9`b {
}7Y@u@R return assignment < T > (t);
Df=zrs[" }
A3zO&4f
] } ;
`sJv? n^k Uu2g| W0KSLxM 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:
y<n<uZ; zq4)Uab* static holder _1;
znu[i&\= Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
i`" L?3T yMBFw:/o for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
WkK.ON^ 而不用手动写一个函数对象。
%!p/r` z)&GF$* R4[dh.lf #{suH7 四. 问题分析
8u bb~ B; 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。
:qO)^~x 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。
=.f<"P51k 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
cKH By 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
6+x>g 下面我们可以对这几个问题进行分析。
.DZ8kKY y2NVx!?n 五. 问题1:一致性
7g&<ZZo 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?|
0}
Lx}2 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
>d#Ks0\& S}XVr?l2O struct holder
%XK<[BF {
\%/zf //
6'QlC+E template < typename T >
j[\aGS7u T & operator ()( const T & r) const
s14; \ {
XyE%<] return (T & )r;
qjVhBu7A }
iV8O<en&i } ;
<[<]+r&* \z)` pno 这样的话assignment也必须相应改动:
~h6aTN $sBje*; template < typename Left, typename Right >
TH#5j.uUs class assignment
%<Kw {
D-4\AzIb Left l;
Vh;P,no# Right r;
">NPp\t>/Z public :
+hKH\] assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
l?swW+x\ template < typename T2 >
O5 ?3nYHa T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
!:w&eFC6 } ;
PR*qyELu _4MT,kN 同时,holder的operator=也需要改动:
:h60 |4A938'4j template < typename T >
ck\gazo~q assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Yeb-u+23 {
0@*EwI return assignment < holder, T > ( * this , t);
;c~%:| }
fN{JLp l/o
4bkV 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。
gCc::[}\Y 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
FV W&)-I S#l6=zI7^R return l(rhs) = r;
6qzy eli 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。
TWAt)Q"J 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
^Q""N< BA cnFO template < typename Tp >
$Hbd:1%i
{ class constant_t
VA0p1AD {
[^GXHE= const Tp t;
MuCnBx public :
$7JWA9#N! constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
ums*EKjs97 template < typename T >
d
,!sZ&v const Tp & operator ()( const T & r) const
[_,Gk]F= {
#{oGmzG! return t;
p:9^46N@ }
dqo&3^px } ;
A%dI8Z, Th[Gu8b3 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
;H:+w\?8f$ 下面就可以修改holder的operator=了
>Lrud{ Y<oDv`aZ0 template < typename T >
T~(AXwaJ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
S6pvbaMZ {
^RO_B}n3 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
%V3xO% }
*{e?%!Q Zo(p6rku 同时也要修改assignment的operator()
}|!9aojr /~B\1 template < typename T2 >
#+]-}v3 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
9#A&Qvyywg 现在代码看起来就很一致了。
ss>p K{#1O=Gi 六. 问题2:链式操作
I3$/# 现在让我们来看看如何处理链式操作。
C~#ndl
Ij 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
JK@"
& 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
Ko|p&-Z; 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
{s/u[T_D2 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Gv uX"J w~I;4p~(N template < typename T >
5EqC.g. struct result_1
.8K ~ h {
~\~K,v typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
mrvPzoF,] } ;
V)g{ Ew]: 9?~K"+-SI 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
s$ v<p(yl "P_PqM template < typename T >
G)'(%rl struct ref
;$= GrR {
|w7D&p$ typedef T & reference;
~'aK[3 } ;
:P1/kYg template < typename T >
!tL&Ktoj struct ref < T &>
ehCZhi~ {
!O-9W=NJ typedef T & reference;
auKGm: } ;
g Q@fe3[ {F~:86z(g 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
[C TR8 GE0,d template < typename T >
UPI'O % typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
R?K[O
{
>
l@o\ return l(t) = r(t);
O%n =n3 }
9uL="z$\ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
O]nZr 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
~
[4oA$[a| aAX(M=3 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
Gap\~Z@L _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
WO=,NQOw _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
STxreW1 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
4}\Dr
%US 最后的布局是:
`vijd(a?v Add
1*>lYd8_ / \
5U3b&0 Divide 5
, Q5Z<\
/ \
8eVQnp* _1 3
[$D4U@mRp 似乎一切都解决了?不。
c!{]Z_d\ 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
=H\ig%%E@ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
z'FJx2 OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
v'QmuMWF @9wug!, template < typename Right >
;1&7v assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Gpauy=4f Right & rt) const
%HNe"7gk {
6_w;dnVA return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
FLI0C }
q ["T6 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
~/B[;# XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
=n}+p>\s 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
u=5~^ 9 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
#<\A[Po 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
l{7q( 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
kZsat4r 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
}8W5m(Zq9n S1R:/9
z template < class Action >
nDhD"rc class picker : public Action
/4R|QD {
?5> Ep:{+/ public :
j(;o picker( const Action & act) : Action(act) {}
#z*- // all the operator overloaded
Z\`i~ } ;
;U^7]JO; Y`x54_32 Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
}4; \sY 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
j/FFxlFNL o$=D`B template < typename Right >
iA^GA8dn picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
XA$Z7_gu3 {
b\U p(] return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
f0^DsP }
iYyJq;S
B tZycI Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
2[Ja|W\If 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
oA _,jsD4 }h6N.vz template < typename T > struct picker_maker
{bSi3 oI {
B[]v[q< typedef picker < constant_t < T > > result;
?G#T6$E8 } ;
5DHFxym' template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
/kAu&} {
P7||d@VW, typedef picker < T > result;
AvN\^
&G } ;
FE`:1 Vko1{$}t 下面总的结构就有了:
W* XG9 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。
d +]Gw 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。
8mCL3F picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
~[por 至此链式操作完美实现。
er0hf2N] O%(E 6
n qx1}e 七. 问题3
~t $zypw 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。
8?L7h\)- g]=w_ template < typename T1, typename T2 >
GTw3rD^wg ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
yH<^txNF {
u_C/Y[ik return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
/uc*V6Xd
( }
?E@9Nvr ,~!rn}MI< 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:
Sc<%$ Gd llf|d'5Nl template < typename T1, typename T2 >
w2!5Cb2 struct result_2
03iD(,@ {
0<{+M` G/ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
]yxRaW9f } ;
a-t}L{~ :\+;5Se+l 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?
Tn~b#-0 这个差事就留给了holder自己。
{jOCz1J e7j30Iy .{-&3++WZ template < int Order >
p~T)Af<(
class holder;
D3^Yc:[_@ template <>
f?iQ0wv) class holder < 1 >
| %Dh {
uqhNi!; public :
g|W|>`> template < typename T >
wX3x.@!: struct result_1
Z;^UY\&X {
Z2yZz:.' typedef T & result;
"]%.%$ } ;
9tW=9<E template < typename T1, typename T2 >
Yy4?|wVl struct result_2
F 8\nAX {
/$ 7_*4e typedef T1 & result;
nyZUf{: } ;
[jD.l;jF template < typename T >
pZu2[ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
pq"3)+3: {
,qj return (T & )r;
!+?,y/*5( }
je^!W?U4< template < typename T1, typename T2 >
YQzs0t , typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
D&0@k' {
Y7{9C*> return (T1 & )r1;
I/ pv0 }
K<HF!YU#I2 } ;
\X5>HPB Nw`}iR0i template <>
cxhS*"Ph class holder < 2 >
oC]|ARgQk| {
[@U2a$k+d public :
:nuMakZZ template < typename T >
Yg5m=Lis struct result_1
hw?'aXK{ {
('/5#^%R typedef T & result;
Fm@G@W7,m } ;
:%M[|Fj template < typename T1, typename T2 >
p{knQ], struct result_2
`%lgT+~T {
9/rX% typedef T2 & result;
X\?e=rUfn } ;
-5Qsc/s& template < typename T >
(UDR=7w) typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
qB`zyd8yu {
#`tn:cP return (T & )r;
g?qh }
O`nrXC{ template < typename T1, typename T2 >
<lHelX=/ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
V9:h4] {
DP=4<ES%+ return (T2 & )r2;
Sri,sZv }
7/.- dfEK } ;
u:+wuyu aB9Pdut ?UAB}CjY 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
IfHB+H
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
fL9R{=I% 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
'&/"_ (>THN*i return l(i, j) = r(i, j);
f
n9[Li 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
q' };.tv ^c1%$@H return ( int & )i;
|k~\E|^ return ( int & )j;
\29a@ 6 最后执行i = j;
mmrx*sr= 可见,参数被正确的选择了。
y6|&bJ @ ipB*]B F[ Las4ux[_ B;A^5~b ][8ZeM9&p 八. 中期总结
OO..
Y 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:
"^j&
^sA+ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
eWvL(2`T x 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
bXoj/zek 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
!br0s(| i7:R4G(/# i]{M G'tg 41y}n{4n8 k'uN2m 5_U3Fs 九. 简化
$ig%YB 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
.W{\wkn 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
.d:sQ\k~= 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
.@#i 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
ShAI6j +-*/&|^等
WDr'w' 2. 返回引用。
/esSM~*H =,各种复合赋值等
>#z*gCO5, 3. 返回固定类型。
pEIc?i* 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
t.m65 4. 原样返回。
hETTD% operator,
MR$Bl"d 5. 返回解引用的类型。
K29]B~0%E operator*(单目)
B JDe1W3;' 6. 返回地址。
9.R)iA operator&(单目)
@; ayl 7. 下表访问返回类型。
$\>GQ~k operator[]
p:u?a, p 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
S/CT;M@W operator<<和operator>>
"WOY`su> Pb$ep|`u OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
0R~{|RHM 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
JF]HkH_u L*tn>AO template < typename Left >
mBgMu@zt) struct value_return
}PGl8F ! {
D\8 ~3S'd template < typename T >
:(EU\yCzK struct result_1
x0wy3+GZc {
dxlaoyv: typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
gCAWRNp } ;
aF4vNUeG hA)tad] template < typename T1, typename T2 >
Eh;SH^&6 struct result_2
!h&A^sAc {
(v*$ExF typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
afRUBjs } ;
.3k"1I
'\ } ;
_@0>yMZ^ e"^* ~'mJ l+S08IZ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
$-9m8}U(Y R?g
qPi- 下面我们来剥离functor中的operator()
qy6zHw 首先operator里面的代码全是下面的形式:
I3o6ym-i \MM(w& return l(t) op r(t)
B3uv>\ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
&G?b|Tb2 return op l(t)
5!,`LM9 return op l(t1, t2)
w@Ut[
;6^ return l(t) op
)}\T~#Q]y return l(t1, t2) op
jvn:W{'Q return l(t)[r(t)]
A][\L[8X return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
l= % v Px:PoOw\ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
(</cu$w>H) 单目: return f(l(t), r(t));
T%K"^4k return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
`V[{(&?,n 双目: return f(l(t));
+~Ri CZt return f(l(t1, t2));
t5n$sF 下面就是f的实现,以operator/为例
,6?L.L +avu&2B struct meta_divide
rwr>43S5<3 {
knZee!FA7
template < typename T1, typename T2 >
g&;:[&%T] static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
"Q]`~u': {
W@jBX{k return t1 / t2;
zZDa71> }
<T JUKznO } ;
\M1- DOiL3i"H 这个工作可以让宏来做:
ZZp6@@zyq' i[A$K~f #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
,o\vumx template < typename T1, typename T2 > \
W>036 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
u$d
T^c 以后可以直接用
"1_eZ ` DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
XJTY91~R 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
S{aK\>>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。。。)
n\&[^Q#b| CGvU{n," he;;p ="!* 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
ve_TpP 1i:l template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Js[dT|>. class unary_op : public Rettype
#:v}d+ {
JX@/rXFY} Left l;
37Vs9w public :
^B~z .F
i unary_op( const Left & l) : l(l) {}
g|8G!7O jV`xRjh template < typename T >
dM8`!~#&PI typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
w$4fS {
4vcUHa|4 return FuncType::execute(l(t));
?n9gqwO }
<7cm[ !lp*0h(7 template < typename T1, typename T2 >
Y##ft Q typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Oe=7z'o {
C]K|;VQ return FuncType::execute(l(t1, t2));
lO>w|=< }
>8+:{NW } ;
}2;~':Mklz J@w Q3#5a eS9uKb5n( 同样还可以申明一个binary_op
_oxhS!.* 6hQ?MYX template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
<rV3(qb#]J class binary_op : public Rettype
3G|n`dj {
GV'Y' Left l;
<eKF Right r;
F
Cg{!h public :
-Zd0[& '] binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
3
4CqLPg8 VeidB!GyP template < typename T >
-bT1Qh
X typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7<DlA>(oUX {
-R@mnG
5 return FuncType::execute(l(t), r(t));
#x!h
BS! }
{[QCuR ?]SSmZpk template < typename T1, typename T2 >
&u0JzK typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
wB~Ag$~ {
Z}6 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
XOK.E&eilj }
Q[J% } ;
tb#. Y 5SKj% %B2, Ha{# 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
G$&SlJZEk 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
gB,~Y511 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
1:5jUUL8 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
B*#lkMr
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
t=\y|Idc 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
d[ (KgX9 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
N0h* | 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
'N#,,d/G 下面是修改过的unary_op
dq[X:3i }DiMt4!ZC! template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
9BgR@b class unary_op
`MtI>x
c {
;(AVZxCM Left l;
wd&Tf
R4! ^\:"o public :
JG-\~'9 N9 yL(2 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
gOaL4tu [;yEG$)K template < typename T >
p\T.l<p struct result_1
ikd~ k>F {
Oo<L~7B typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
7kJ =C } ;
luAmq+ v.Wkz9
w} template < typename T1, typename T2 >
seO7/h_a struct result_2
KLi&TmIB {
qBL>C\V + typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
#)hc^gIO&< } ;
G*.}EoA Kv3cKNvu~ template < typename T1, typename T2 >
*m$P17/C typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
H]2cw{2 {
8wJfGY return OpClass::execute(lt(t1, t2));
ZdQt! }
?QuD:vck TV#X@jQ template < typename T >
rbfP6t:c3 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
c!n\?lB {
T 2Uu/^ return OpClass::execute(lt(t));
8bT]Nv CA }
@AM;58. ;
C/:$l } ;
kOi@QLdN Hg<d%7. F2jZ3[P 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
xx[XwN; 好啦,现在才真正完美了。
Z_^i2eJYT 现在在picker里面就可以这么添加了:
K]5@bm ;la sk4| template < typename Right >
Xtv^q>! picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
vhe[:`=a {
#w_cos[I return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
`a*_b9 }
7OSk0%Q, 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。
T \d-r#{ a B(_ZX'L 4#j W}4C{ w<}kY|A"=- <OF2\#Nh 十. bind
1nHQ)od 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。
?4 p\ujc 先来分析一下一段例子
X6hm,0[ ;Ih:$"$! NrQGoAOw int foo( int x, int y) { return x - y;}
-2Bkun4Pt bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
J0xV\O
!e bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
)?es3Ehqq 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。
jhU'UAn 我们来写个简单的。
Vqr#%.N 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
']]Czze 对于函数对象类的版本:
N$cm;G=] fGK=lT$ template < typename Func >
>iE/t$%1 struct functor_trait
S.G"*'N {
_Z9HOl@ typedef typename Func::result_type result_type;
aNd6#yU$ } ;
LU'<EXUbY 对于无参数函数的版本:
M1UabqQ b8Bf,&:ys template < typename Ret >
9@'^}c# struct functor_trait < Ret ( * )() >
s
@AGU/v {
[diUO1p typedef Ret result_type;
dY|~"6d) } ;
q6R`` 对于单参数函数的版本:
&d5n_:^
K=S-p3\g template < typename Ret, typename V1 >
J3
Y-d7=| struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
VTM*=5|c {
OAlV7cfD typedef Ret result_type;
t(d$v_*y51 } ;
g7Xjo ) 对于双参数函数的版本:
DcjF$E |AgdD template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
G3Z>,"w;= struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
BC*)@=7fx {
4gyC?#Ede typedef Ret result_type;
D7v-+jypp } ;
}bkQr)us 等等。。。
Vp"=8p#k 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
\L6kCY {lNvKm)w template < typename Func >
r
.&<~x struct func_return
^a ,Oi% {
3mmp5 d template < typename T >
ZeB"k)FI> struct result_1
WD`z\{hcom {
VR5CRNBJ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
B4uJT~,7> } ;
NFYo@kX>
G E;I'b:U` template < typename T1, typename T2 >
0-s[S struct result_2
"`va_Mk {
F0Nl,9h(' typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
`B1r+uTP~ } ;
`lI(SS]w } ;
1]DPy+ Oq[2<ept pv3SAO4 最后一个单参数binder就很容易写出来了
nu=yE$BN{ Vn7FbaO^ template < typename Func, typename aPicker >
E2hy%y9Tp class binder_1
NA=I7I@ {
CO%o.j=1 Func fn;
utH/E7^8 aPicker pk;
F=T};b public :
seNJ6p=` +1uAzm4SL template < typename T >
\E}YtN# struct result_1
[unK5l4_! {
QGC%, F"+ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Un~
}M/ } ;
6}q8%[l| 6ct'O**k*& template < typename T1, typename T2 >
'MWu2L!F struct result_2
7{"urs7 T {
3zr95$Mt typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
t9C.|6X } ;
XA1gV>SJ VuU{7: binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
%I`%N2ss ?QbxC,& i template < typename T >
}=7?
&
b typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$;k2b4u {
2#y-3y<G return fn(pk(t));
F4b$ }
(4GDh% template < typename T1, typename T2 >
6g6BE^o\ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5LYzX+a) {
OV.f+_LS return fn(pk(t1, t2));
WP}NHz4H }
$2><4~T;|A } ;
j0X Jf< #?3oGrS Y ]cKxYX)J 一目了然不是么?
'{-7%>`bn 最后实现bind
ntZl(] l ru>c\X^| #Yd'Vve template < typename Func, typename aPicker >
bJWPr picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
*vqr+jr9 {
$~h\`vF& return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
(q
0wV3Qv }
rBLcj;, TF[8r[93 2个以上参数的bind可以同理实现。
A0A]#=S 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
=N~*`5|rk g><*qd?t 十一. phoenix
X<8 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
O8mmS! O]1aez[ for_each(v.begin(), v.end(),
C1M @; (
.7`c(9< do_
S^zt> [
p~evPTHnrX cout << _1 << " , "
K|ZB!oq ]
#Rj&PzBe .while_( -- _1),
\'>ZU-V cout << var( " \n " )
zHg1K,t: )
"NMSLqO );
gK#G8V-, "C~Zl&3 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
<J
o\RUx 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
d7U%Q8?wUR operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
eKv{N\E 那么我们就照着这个思路来实现吧:
u$MXO].Q 4\pUA4 `^G?+p2E template < typename Cond, typename Actor >
>OotgJnhC class do_while
Z'cL"n\9R] {
K1oSoD8c Cond cd;
Qw@_.I Actor act;
u|Tg*B public :
ZR*Dl.GWY template < typename T >
g~v>{F+u struct result_1
VX+:C(m~ {
b9L"?{ typedef int result_type;
9l&4mt;+&< } ;
;3P~eeQR J9V,U;"\ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
D>`lN \pwg8p[4Q template < typename T >
IPDQ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
qi]"`\ {
lmbC2\GT do
T[\?fSP {
a
j13cC$ act(t);
VQ(l=k:}2 }
J;#7dRW{ while (cd(t));
n%&+yg return 0 ;
)Zbrg~-@ }
=K8z8K? } ;
t
\;,$i {~0r3N4Zl ":Uv
u[- 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
L
>HyBB 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
C#tY};t 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
277Am*2 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
H"vy[/UcR 下面就是产生这个functor的类:
6_zyPh (O`2$~mIM ZmKxs^5S template < typename Actor >
Og E<bw class do_while_actor
vNIQ1x5Za {
T*bBw Actor act;
T~G~M/ public :
tEl_a~s*3? do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
S
@t pd' haoQr)S template < typename Cond >
[[A}MF*@ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
0~GtK8^B } ;
Sft+Gb6 rzO5 3\ 6JUjT]S% 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
NB#-W4NA 最后,是那个do_
syB.Z-Cpd 2)^gd F\BD7W class do_while_invoker
p`mNy
o' {
TChKm-x public :
V^D!\)# template < typename Actor >
P; DGs]PF do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
89+Q^79m {
eUZvJTE return do_while_actor < Actor > (act);
Z+M* z; }
{<#~Ya- } do_;
>[&Zs3> 0$1-5XY9 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
WJs2d73Qp 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
` Clh; 最后来说说怎么处理break和continue
5fuB((fd( 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
|x$2-RUP 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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