一. 什么是Lambda
l=<F1L z 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
kfG 65aa>_ 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,
N23+1 h
B[2h I=3B
5u ".Q!8j"@f class filler
'IqK M {
.j]OO/, public :
D{3 x}5 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Z n"TG/: } ;
2*3B~" 2!"\;/ ,AFC 1t[0 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:
~ L i% : Oz7R: Sj=69>m]5 ;^*+:e for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
<LOx.}fv d%[`=fs]|m AU${0#WV_ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
/oixtO) e
P,XH{s LbmB([p wb}N-8x 二. 战前分析
6vp8LNSW 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
WP#_qqO 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
""U?#<}GD WEY97_@ p7ns(g@9 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
W@uH!n>k /* --------------------------------------------- */
3Wtv+L7Br vector < int *> vp( 10 );
`!>dbR&1 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Jr*S2z<* /* --------------------------------------------- */
U{:(j5m sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Z2pN<S{5 /* --------------------------------------------- */
^|hRu{QW int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
KTAe~y /* --------------------------------------------- */
|
9\7xT for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
ZE3ysLkm /* --------------------------------------------- */
yADN_ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
(w@MlMk eL$U M Osvz 3UMY3 (^s_w03 看了之后,我们可以思考一些问题:
PU/Br;2A 1._1, _2是什么?
E[htB>< 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。
%?9r (& 2._1 = 1是在做什么?
R4rm>zisVX 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。
O|7{%5h 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。
r{N{!"G
&4Iqm( 6^z\;,p 三. 动工
i[BR(D&l_p 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
i4n%EDQ ?M{6U[? BC0c c[x 6/WK((Fd template < typename T >
la"A$Tbu~ class assignment
G*wW&R) {
re 1k] T value;
$rQFM[ public :
QGCdeE$K assignment( const T & v) : value(v) {}
r)@&2b"q template < typename T2 >
cTIwA:)D T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
CTrs\G } ;
BQJ`vIa +K?N:w my #u^O; 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
U"Ob@$ROFy 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
';CuJXAj ,5+X%~' j'Q-*-3 {'Qk>G
s class holder
"i<3}6/* {
MHT,rqG public :
w5/X{ template < typename T >
`zOAltfd assignment < T > operator = ( const T & t) const
<B{VL8IA> {
Wv*BwiQ return assignment < T > (t);
,m'#>d&zO }
/B?SaKh } ;
Jc#)T;#6 *Wo$$T t~W4o8<w 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:
?m
r@B "M#`y!__ static holder _1;
W;}u 2GH Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
|ukdn2Q bz@=zLBt for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
'GdlqbX(% 而不用手动写一个函数对象。
J]^gF| A%8`zR l|tp0[ &*:)5F5 四. 问题分析
7LZb*+> 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。
].T;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。
5!Mp#lO 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
C`T5d 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
h/bYtE 下面我们可以对这几个问题进行分析。
f<Um2YGW |iJZC 五. 问题1:一致性
}/}`onRZ 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?|
-/7=\kao% 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
h+u|MdOY\ ez:o9)N4 struct holder
IV#My9}e {
j%y+W{Q[ //
l
)V43 template < typename T >
KXbYv62 T & operator ()( const T & r) const
adr^6n6v {
F$y FR return (T & )r;
h \cK }
0BP~0z } ;
ao5yW;^y ^V,/4u 这样的话assignment也必须相应改动:
E6-(q!"A N$a-i template < typename Left, typename Right >
Bv]wHPun class assignment
Y},GZ ^zqy {
G`lhvpifG Left l;
Z q>.;> Right r;
_$_CR\$ public :
FT<* assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
z>g& ?vo2 template < typename T2 >
Ywk[VD+. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
5*za] } ;
c(g^*8Pb @O0vh$3t0 同时,holder的operator=也需要改动:
dQ~"b= ]Tw6Fg1o> template < typename T >
QN a3S* assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
@z JZoJL]J {
#_sVB~sn@ return assignment < holder, T > ( * this , t);
"EkO>M/fr }
jy|xDQ ssbyvzQ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
'n.9qxY; 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
@gGuV$Mw ^M5uLm-_s return l(rhs) = r;
"8TMAF|i4 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。
a2_IF,p*? 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
\~j(ui| ]_xGVwem template < typename Tp >
*G|]5 class constant_t
l8lR5< {
.Tqvy)' const Tp t;
wTbIS~!gF public :
qc"/T16M] constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
yVv3S[J template < typename T >
!)3Su=*R const Tp & operator ()( const T & r) const
"$;:dfrU {
PH &ms return t;
$^ dk>Hj>4 }
/ hdl } ;
rX}==`#\ (uz!:dkvx 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
CPM6T$_qE 下面就可以修改holder的operator=了
Q</HFpE kakWXGeR template < typename T >
3H%WB| assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
IH:Cm5MV {
${eh52)` return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
bdhgHjz }
. L%@/(r z{WqICnb 同时也要修改assignment的operator()
ToM*tXj yvwcXNXR@ template < typename T2 >
o[6"XJ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
XYTcG;_z 现在代码看起来就很一致了。
H hH'\-[t =B%e0M 六. 问题2:链式操作
FEswNB(]* 现在让我们来看看如何处理链式操作。
y^BM*C I 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。
ub&29Qte 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。
>G7U7R}R 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。
>maz t=, 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
gcF><i6 BEx^IQ2 template < typename T >
- & r{%7 struct result_1
9DE)5/c`v {
l6Bd<tSH typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Bn:sN_N } ;
pz =Wq4l xWV7#Z7 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:
G<1mj!{Vp >(a_9l;q template < typename T >
9oz)E>K4f struct ref
K#m o+n5-; {
V#KM~3e typedef T & reference;
8#B;nyGD1I } ;
2@rc&Tx template < typename T >
~h+3WuOv struct ref < T &>
IDZn,^ {
(E[hl typedef T & reference;
xc3Q7u!| } ;
X[6z biK.HL\V 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
&|*| U++UG5 c template < typename T >
8 EH3zm4 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
bc-}Qn {
z8MYgn7 return l(t) = r(t);
_?<Fc8F }
an~Kc!Oki 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。
r6G)R+ # 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
~=*_I4,+r IQ8AsV&'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
/9Xf[< _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
!I&Sy]G _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
YgDasKFm' +5 调用divide的对象返回一个add对象。
z"`?<A&u 最后的布局是:
yRDLg
c Add
R 5zV=N / \
1tc9STYR} Divide 5
|JQ05nb / \
cKAl 0_[f" _1 3
na)ceN2h 似乎一切都解决了?不。
T94$}- 5/) 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。
1qF.0 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。
XwMC/]lK< 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:
d?.x./1[qi R\?!r4 template < typename Right >
ysPW< assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
24fWj?A| ^ Right & rt) const
{ q<l]jn9 {
v>R.ou( return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
TmiQq'm[b }
[XK"$C]jHJ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
&5<lQ1 XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
mH"`46 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
Q<qIlNE 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
@hPbD?)M 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
Ja1*a,],L 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
mHy]$Z 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:
2BY:qz%: lhU# /}Z template < class Action >
jL<.?HE class picker : public Action
X(9Ff=0.~ {
KNhH4K2iP8 public :
DGnswN%n1 picker( const Action & act) : Action(act) {}
lLv0lf // all the operator overloaded
xB#E&}Ho } ;
cAS5&T< HS7!O 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。
8:bNFgJD 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:
+FR"Gt$g MRc^lYj{
template < typename Right >
19 _F\32 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
sh1fz 6g {
j06DP _9M return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
?}.(k/ }
qsp,Usu/ E7D
DMU Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
-~g3?!+Hb 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
;DTNw= <Jx{Uv template < typename T > struct picker_maker
2StpcAlU} {
n_Z8%|h typedef picker < constant_t < T > > result;
c=gUY~Rl } ;
EMo6$( template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
"M
tQj} {
kH'Cx^=c6h typedef picker < T > result;
'%,Re-8O } ;
E:ytdaiT 7blZAA?- 下面总的结构就有了:
='FEC-f95 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。
<~3 aaO 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。
Cnolka" picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
ZI1RB fR 至此链式操作完美实现。
h;6@-\6 BI
s! :Z)s'd. 七. 问题3
T-\,r 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。
gM8 eO-d c8u0\X, template < typename T1, typename T2 >
>,v~,<3
i ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1NTe@r!y {
<KpQu%2( return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
y.Py>GJJ1S }
C{D2mSS ?/\;K1c p 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:
C"}x=cK xl3U template < typename T1, typename T2 >
!l~hO struct result_2
ra3WLK {
8Xr3q eh+ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
K;95M^C\O* } ;
;u%h wlo #%5>}$ 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?
sM-*[Q=_ 这个差事就留给了holder自己。
v#6.VUAw M3''xrpC |lv4X}H template < int Order >
>@X=E3 class holder;
cA*%K[9 template <>
{MS&t09Wh class holder < 1 >
P+/L,u {
k}/:
xN" public :
P/_XDP./U template < typename T >
kU /?#s struct result_1
xqr`T0!& {
UaBR;v-.B3 typedef T & result;
kBTuM" } ;
b7n~z1$ template < typename T1, typename T2 >
`XnFc*L 1 struct result_2
Bw$-*FYE {
ns3k{l# typedef T1 & result;
oTL "]3`' } ;
,uw&)A template < typename T >
y|aWUX/a typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
yD KX, {
L=$P return (T & )r;
fkYQ3d,` }
OV[-m;h| template < typename T1, typename T2 >
|!|`Je3 K typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
0K!9MDT}* {
yP-Dj
, return (T1 & )r1;
I}:/v$btM }
|LQmdgVr$ } ;
9.R_=
`>*P(yIN template <>
M_e!s}F class holder < 2 >
pxN'E;P- {
P$Dr6; public :
qHj4`& template < typename T >
Ut%ie=c struct result_1
WRgz]=W3w {
_w26iCnB{ typedef T & result;
_k}b } ;
("aYjKk template < typename T1, typename T2 >
* n[6H struct result_2
=:b/z1-v {
#: F)A_Y typedef T2 & result;
3lJK[V{'#' } ;
aV ^2 template < typename T >
6QV/8IX typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
#8`G&S* {
#<JrSl62(K return (T & )r;
QK72F }
R =jK3yfw template < typename T1, typename T2 >
AkF1Hj typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
%8ul}}d9 {
|`|b&Rhu return (T2 & )r2;
;R67a
V, }
0QPipuP } ;
ed{9UJWh XH. _Z HqbTJ!a 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> >。
LP87X-qkjW 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
9=/8d`r 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
B!<I[fvK >8,BC return l(i, j) = r(i, j);
<ZocMv9gM 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
\CL`j r8xH A return ( int & )i;
!b7H return ( int & )j;
^a(q7ZfY 最后执行i = j;
5pDxFs=v 可见,参数被正确的选择了。
W=DQ6. MDlCU > ):b AfI R38
w!6{ l})uYae/ 八. 中期总结
\!%3giD5! 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:
/eE P^)h 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
QCjmg5bf'7 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
0t9G$23 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Fm@GU LR^b?.#> IuTTMAt LvR=uD 55AG>j&41 [fb -G5x 九. 简化
|[qI2-e l? 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。
aw,8'N) 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
B1GSZUd^?0 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:
)~J/,\ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
&K7g8x"x. +-*/&|^等
Lt*H|9 2. 返回引用。
Ah"RxA =,各种复合赋值等
!ine|NM 3. 返回固定类型。
)S`A+M K] 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
M_PL{ 4. 原样返回。
d BJM?/ operator,
b w cPY 5. 返回解引用的类型。
/r)d4=1E operator*(单目)
/qz(ra 6. 返回地址。
M--6oR7 operator&(单目)
3~
qgvAr 7. 下表访问返回类型。
'Hq}h)` operator[]
gKPV* 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
4b(iGLrt0 operator<<和operator>>
H<qR^a RpreW7B_Q* 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。
]\GGC]:\@
例如针对第一条,我们实现一个policy类:
]s u\[?l ^awl-CG template < typename Left >
f5O*Njl struct value_return
0!^{V:DtQ {
20J:_+=] template < typename T >
"\BLi C struct result_1
-j(/5.a {
co;2s-X typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
h;B'#$_ } ;
DZ EA*E > ;mMn-+ 3< template < typename T1, typename T2 >
C|>#|5XaF struct result_2
u!F3Rh8D {
wwF 20 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
FNZnz7 } ;
Yu8WmX,[ } ;
"BTA" 6I>W(_T u2DsjaL 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
MF& +4$q M+ H$Jjcs 下面我们来剥离functor中的operator()
Z{e5 OJ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
'SuYNA) 1sgoT f% return l(t) op r(t)
,CCIg9Pt return l(t1, t2) op r(t1, t2)
M#:Mwa$ return op l(t)
3fGy return op l(t1, t2)
?.4u'Dkn= return l(t) op
O/GD[9$i return l(t1, t2) op
^+}<Q#y- return l(t)[r(t)]
yJr' \( return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
=EIsqk^* s(zG.7*3n 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:
Yc9 M6=E^ 单目: return f(l(t), r(t));
te:@F]A return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
y<5s)OehG 双目: return f(l(t));
uD+;5S]us return f(l(t1, t2));
V57^0^Zp` 下面就是f的实现,以operator/为例
MRiETd" ysSEgC3 struct meta_divide
Q:%gJ6pa {
Zaq:l[% template < typename T1, typename T2 >
@ws3X\`<C static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Haturg {
&<L+;k~P% return t1 / t2;
~
Iv[ }
u[cbRn,W } ;
a1s=t_wT ne;,TJ\ 这个工作可以让宏来做:
&oAuh?kTq jtd{=[STU #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
\n /_Px template < typename T1, typename T2 > \
8 2_3|T static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
PI }A')Nq. 以后可以直接用
$o-s?"; DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
73P(oVj< 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
YRB,jwne (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。。。)
SA}]ZK P MF=@PE][ $rf5\_G,96 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
==c\* o l'$AmuGj template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
^gNAGQYA class unary_op : public Rettype
|JrG?:n {
Z>o20uA Left l;
TlM ]d;9G public :
uYJ6"j unary_op( const Left & l) : l(l) {}
dGZVWEaPfx 'os-+m@ template < typename T >
_sw,Y!x%dF typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\<V{6#Q= {
uTOL return FuncType::execute(l(t));
.\i9}ye }
y|c]r!A _e/vw: template < typename T1, typename T2 >
m,Os$>{Ok typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Z!tt(y\ {
rjfQ\W;}U return FuncType::execute(l(t1, t2));
x@Q}sW92 }
qc@CV: } ;
sgFpZk E@t^IGDr +\Rp N 同样还可以申明一个binary_op
27gK
Y
Zf; +|\dVe. template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
1)M3*h3 class binary_op : public Rettype
L{osh0 {
sexnO^s Left l;
Av7bp[OD Right r;
e>Is$+[`7 public :
}9{6{TD binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
,sXa{U <+C]^*j template < typename T >
k4s >sd3 5 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
NaLec|6<t {
o9>r
- return FuncType::execute(l(t), r(t));
T*O!r`.Ak }
BpRQG]L 389T6sP] template < typename T1, typename T2 >
&yWl8O typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5,;{<\c {
ll73}v return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
@yqy$I }
6Kg
lp\2 } ;
N!aV~\E F5:4 B]ZF iC$~v#2 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
hG; NJx-=R 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
F<
Qjoaz DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
wvsTP32] 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。
%<:?{<~wH9 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Z=4Krfn 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。。。
,.G6c=pZ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
`dMl5b 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)
1z0&+ C3z 下面是修改过的unary_op
YtE V8w_$ M'Q{2%:>a template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
QV7K~qi class unary_op
I3p ~pt2 {
.}%$l.#a Left l;
lD.PNwM @\b*a]CV public :
Ond"Eq=r R2Lq,(@- unary_op( const Left & l) : l(l) {}
5fSDdaO yUqvF6+26 template < typename T >
>J|I struct result_1
':kBHCR7 {
q^>$YY>F typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
|s[m;Qm[ku } ;
p~DlZk" -9\O$ I-3 template < typename T1, typename T2 >
;F"W6G struct result_2
'P39^rb {
tbl!{Qwx typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
6t<~. 2' } ;
Ilsh
Jo ,b KA]#(2 template < typename T1, typename T2 >
:$j!e#?= typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%t`a-m {
hQ#'_%:
return OpClass::execute(lt(t1, t2));
k-Le)8+b }
{.DI[@.g &X9#{:l= template < typename T >
[P`Q_L,+ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#c./<<P5} {
_T<ney}Y< return OpClass::execute(lt(t));
WOzdYeeG }
SG$/v kT []^Jtc } ;
&7XB$ yIh>j.P MuO7_*q'n 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
(<=qW_iW 好啦,现在才真正完美了。
lD _
u 现在在picker里面就可以这么添加了:
gU0}.b {M$mrmG template < typename Right >
LdDkd(k picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
DbH{;
Fb {
t>
-cTQm return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
HRC5z<k% }
gXE'3 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。
--dGN.*xb4 dPPe_% Ilr 2u~0B +)K/ mv)M9c,` N|WnUlf]: 十. bind
x{&0:|bCs6 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。
P)tX U 先来分析一下一段例子
U"<Z^) Bz }Kdyur \b1I<4( int foo( int x, int y) { return x - y;}
;yx+BaG~? bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
cJGA5m/{I bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
AuX& 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。
tQF7{F-} 我们来写个简单的。
f)vD2_E 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
jCtl
] 对于函数对象类的版本:
r9yUye} q;}^Jpb; template < typename Func >
t&ztY]
qh struct functor_trait
xEOR\(Z^ {
6Bo~7gnc typedef typename Func::result_type result_type;
DOw<
XlvC } ;
_2<|0lvh 对于无参数函数的版本:
f]0kG 9c}LG5 template < typename Ret >
);@@>~ struct functor_trait < Ret ( * )() >
LyS139P$ {
f>;5ZE4Zu typedef Ret result_type;
tI{pu}/"# } ;
#z6RzZu 对于单参数函数的版本:
nv2Y6e}dG mO?G[?*\ template < typename Ret, typename V1 >
|0b$60m$!t struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
GQ$0`?lp {
aGr(djD typedef Ret result_type;
(t&P.N/ } ;
T=ox;r 对于双参数函数的版本:
+7|Oy3s BO#fzq% template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
fp:j~a>E struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
'_4u,
\SG {
!,V8?3.aJn typedef Ret result_type;
`i9WnPRt } ;
2Qc&6-;` 等等。。。
s^AQJ{X 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
tPDV"Md#m< ePrbG4xv template < typename Func >
Bb}JyT
struct func_return
i/y+kL {
a^)7&|$ E template < typename T >
L&Qdb xn struct result_1
\$yI'q {
7: J6 F typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
"Y7RvL!U } ;
oYup*@t $*MjNj2 template < typename T1, typename T2 >
Y=vA;BE]R struct result_2
n'ZlIh {
c5mv4 MC typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
(=)+as"u9* } ;
>M[rOu
(d } ;
Oa$ew' IgLP=mqcWK gA`/t e 最后一个单参数binder就很容易写出来了
A:cc @ku z
}R-J/xr2 template < typename Func, typename aPicker >
IgptiZ7~! class binder_1
cJ&l86/l1 {
*[.+|v;A Func fn;
ceH7Rq:4W aPicker pk;
+S<2d.&~ public :
H-1@z$p s%H5Qa+Uh template < typename T >
*NFy%ktu struct result_1
vJtQ&,zG {
YxGIv8O] typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
!MTm4Ls } ;
AZI%KM[ G"O%u|7 template < typename T1, typename T2 >
$QNfy.6Tn struct result_2
.^,fw=T|1 {
f|m.v
+7k typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Jn'q'+ } ;
XFG]%y=/6
\%mR*J+ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
8W[QV :1hp_XfJb template < typename T >
@ns2$(wkm@ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
r\'3q'7p {
7EI(7:gOn return fn(pk(t));
QI0ARdS }
z]gxkol\ template < typename T1, typename T2 >
R+]Fh4t typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
P-7!\[];te {
wAF>C[ <\ return fn(pk(t1, t2));
96}/;e]@ }
j<"0ym)A } ;
(J\D"4q b?B"u^b! vTh-I&}: 一目了然不是么?
~Xh(JK] 最后实现bind
TG{=~2
p%xo@v( {|%5}\% template < typename Func, typename aPicker >
[|ky~sRr picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
NO`LSF {
tN3Xn] return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
iBV*GW }
[9'5+RXw3 Dr7,>Yx 2个以上参数的bind可以同理实现。
;Zw! 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。
!yojZG MB %nFZA)B[ 十一. phoenix
gS4K](KH | Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
:M1+[FT y{!`4CxF for_each(v.begin(), v.end(),
&{Uaa (
^q%~K{'`- do_
bxrByu~| 1 [
4JU#3 cout << _1 << " , "
RNl%n} ]
43,-
t_jV .while_( -- _1),
K*7*`6iU cout << var( " \n " )
riFE.; )
rouD"cy );
nFw&vR/q e%wbUr]c2 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:
[EB2o.EsO 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
o'>jO.| operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
<2}"Y(zwKl 那么我们就照着这个思路来实现吧:
&X}9D)\UJ ]A<\d 14s+& template < typename Cond, typename Actor >
B,e@v2jO| class do_while
j(va#f# {
z<: 9,wtbP Cond cd;
je_77G(F Actor act;
o"7,CQye public :
|+suGqo template < typename T >
B 8C3LP}? struct result_1
{7Dc(gNS {
iT
4H@ typedef int result_type;
+ #S]uC } ;
Kqhj=B d!Y,i!l! do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
C\$7C5/ IB(IiF5 template < typename T >
9#O"^.Z ! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"%,zB_ng\< {
J\m7U do
m[ifcDZ(e {
;,Lq*x2s act(t);
h8pc<t\6 }
hCW8(Zt while (cd(t));
@ mtv2P` return 0 ;
2=["jP!B }
KhXW5hS1 } ;
&NHIX(b6 D2>=^WP6+ "84.qgYaG 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
w`F}3zm 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。
top3o{4 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。
8Ln:y'K 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。
MbYa6jrF 下面就是产生这个functor的类:
{P1W{| 5OpK~f5 &EA4`p template < typename Actor >
)oAK)e class do_while_actor
pf] sL/g {
FjkE^o>
Actor act;
>"zSW? public :
1ub03$pL; do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
h=d&@k\g pBK[j([ template < typename Cond >
f{*G% picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
]E[Mv}
= } ;
#
?}WQP! 3o"~_l$z R%7k<1d'` 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
5x=tOR/h 最后,是那个do_
&S''fxGL rIS \#j ~yB[}BPf class do_while_invoker
pZjyzH{~ {
}KS[(Q public :
0DS<( template < typename Actor >
1xT^ ,e6 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Rqvm%sAi {
+c\fDVv return do_while_actor < Actor > (act);
?%oPWmj} }
W?XvVPB } do_;
5-=mtvA: 7Py8! 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
)ae/+Q8 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
R6{%o:{ 最后来说说怎么处理break和continue
]9;WM. 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。
N9,n/t 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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