一. 什么是Lambda
v]q"{c/ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
~/K'n 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,
e]:(.Wb- 9 A4L.bBl =G 'c % ;Q5o38( class filler
6k|f]BCL {
_(@Vf=t public :
ZU7u> void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
g</Mk^CE } ;
skt9mU `,c~M ub4(g~E 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:
e:QH3|'y j2hp*C'^ gb^'u `7V'A for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
^NxKA'oWQ fzjtaH? 7zNfq.Ni~ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
r8_MIGM' _#<7s`i (gutDUO; urD{'FQf 二. 战前分析
yW}x 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。
`my\59T 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
/ EVXkf0 |[/XG2S |5BvVqn for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
kL -f@CD /* --------------------------------------------- */
TPi{c_
] vector < int *> vp( 10 );
j'SGZnsy* transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
s*e1m% /* --------------------------------------------- */
( d8rfet sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
`P*PCiZos /* --------------------------------------------- */
v +?'/Q% int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
GRgpy /* --------------------------------------------- */
17ynFHMd, for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
}A<fCm7 /* --------------------------------------------- */
7"])Y for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
G/_8xmsU ]rO/IuB '"V]>) e=",58 看了之后,我们可以思考一些问题:
1L_(n
1._1, _2是什么?
MnW"ksH 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。
;'4Kg@/ 2._1 = 1是在做什么?
}~ga86:n0 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。
n=h!V$X Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
-D_xA10 |f[:mO U;U19[] 三. 动工
RXhT{Ho(> 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
d]^\qeG^p !$,e)89 4+N9Ylh ENZYrWl
template < typename T >
XpP}(A@G class assignment
F:G
Vysy {
;E\ e.R T value;
<d3a public :
"A}2iI assignment( const T & v) : value(v) {}
8-Z|$F" template < typename T2 >
)KN]"<jB
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
].x`Fq3 } ;
q{Gf@ IOH6h= /|[%~`?BM 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
P)06<n1">Z 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
%T~LK=m +?C7(-U> N6/;p]| wgKM6? class holder
$"{I|UFC {
U 0dhr; l public :
)s8{|) - template < typename T >
pRh)DM#9 assignment < T > operator = ( const T & t) const
Z}r9jM {
9Ui|8e~= return assignment < T > (t);
~qb-uT\(99 }
x/?w1 } ;
q>dERN& y6Ea_v 8G_KbS 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:
+(o]E3 T=T1?@2C static holder _1;
:>, m$XO Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
E"t79dD [gE2;J0* for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
RjG=RfB'V 而不用手动写一个函数对象。
Ug^vVc) bqm%@*fZo J]$]zD C +S>;1 四. 问题分析
T |h'"3' 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。
NvjKB)J 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。
.^!uazPE0 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
]*yUb-xY 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
j{H,{x 下面我们可以对这几个问题进行分析。
hXP'NS`iv o<i\1<eI 五. 问题1:一致性
,V #r 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?|
&v&e-|r8; 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
"I^pb.3 "I&,':O+ struct holder
sKGR28e {
\t' ]Lf //
q-d#bKIf template < typename T >
{s~t>R p+ T & operator ()( const T & r) const
E9PD1ADR {
"P8cgj C return (T & )r;
]dQ }
bxF'`^En } ;
[X'u={ ](sT,' 这样的话assignment也必须相应改动:
\={A%pA;@{ U
jB5Xks template < typename Left, typename Right >
ZD`0(CkXb class assignment
0^zp*u {
Iq:
G9M Left l;
iig@$
i# Right r;
kZH IzU public :
$}Ky6sBnvO assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
vS+E`[ template < typename T2 >
_If:~mIs T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
_D~FwF&A } ;
3v:c'R0 gjex; h 同时,holder的operator=也需要改动:
1A;f[Rze S"Mm_<A$@ template < typename T >
y@u,Mv assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
{x/)S*:Z {
=9cN{&qf return assignment < holder, T > ( * this , t);
.
I#dR* }
fs%l j_t 3q:>NB< 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。
R{SN.% {; 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
K._*
~-A gqQ"'SRw return l(rhs) = r;
lc\f6J>HT 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。
nM6/c 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
_t;Mi/\P !d3:`l< template < typename Tp >
p+O,C{^f class constant_t
WxI_wRKx {
dI$M9; const Tp t;
rQ287y{ public :
cXG$zwS\ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
jp P'{mc template < typename T >
Wd/m]]W8Q const Tp & operator ()( const T & r) const
r@]iy78
j {
W>(p4m return t;
3eJ"7sftW }
.]H1uoci| } ;
2vx1M6a)L -@yu 9=DT 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
n>:|K0u" 下面就可以修改holder的operator=了
29AWg(9?aS LKe~ template < typename T >
qB44;!( assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
8:)itYE {
eJtfQ@? return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
e95@4f^K2 }
Ob>M]udn hTK6N 同时也要修改assignment的operator()
M|uWSG /$?7L( template < typename T2 >
-/ h'uG T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
!Xf7RT 现在代码看起来就很一致了。
?PST.+l eIY![..J/N 六. 问题2:链式操作
h!h<!xaclW 现在让我们来看看如何处理链式操作。
:~{x'`czJ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
:ZP`Y%dt' 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
^TCgSi7k`L 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
qJPEq%'Q 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
w.6 Gp;O %q)*8 template < typename T >
g6Nw].{ struct result_1
0)T`&u3! {
>lIQM3 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
F9 q9BH } ;
F1UTj"<e #>@~3kGg 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
&['cZ/bM @Ap~Wok template < typename T >
dpWBY3(7a struct ref
l/F'W} {
q]>m#yk
typedef T & reference;
( :ObxJ* } ;
"J(W)\ template < typename T >
UOAL7 struct ref < T &>
pz]#/Ry? {
BmGY#D, typedef T & reference;
P]b *hC } ;
8*t8F\U# ZAcH`r* 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
#Kd^t=k )`B
n"= template < typename T >
[>N`)]fP typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
"ZU CYYre {
_yJAn\ return l(t) = r(t);
ui$JQ _P }
<qpDAz4k 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。
ap[{`u 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
j9G1
_ GN%|'eU 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
38Bh9>c3 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
DsZBhjCB _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
4OOH
3O +5 调用divide的对象返回一个add对象。
pk,]yi,ZF 最后的布局是:
,]UCq?YW)T Add
3Sb'){.MT+ / \
,
e6}p Divide 5
]-b`uYb / \
Q7vTTn\ _1 3
X[{tD# 似乎一切都解决了?不。
cun&'JOH?U 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。
7@*l2edXm+ 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。
E=9xiS 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:
,J63?EQ3 +^\TG>le template < typename Right >
1ehl=WN assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
t'pY~a9F Right & rt) const
]&mN~$+C {
Fw!TTH6l0 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
6*]g~)7`Q~ }
/PuN+M 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
SlRQi: 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。
!QTfQ69Y0 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。
;@R=CQ6 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。
=T0;F0@#4 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。
]s))O6^f 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
l,n
V*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:
6~@S,i1 fi.[a8w:W template < class Action >
zj9)vr`7 class picker : public Action
/\0rRT {
,fa' public :
2[8C?7_K0? picker( const Action & act) : Action(act) {}
r%^l~PN // all the operator overloaded
Gec? } ;
c'8pTP%[ c4'k-\JvT 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。
9h$08l 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
jLZ^EM- ?Dr K2;q template < typename Right >
Wu!s picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
!iO%?nW; {
'zg; *)x1/ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
wcI?. }
|\W9$V i:coNK)4 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
` ,O#r0m 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。
c6@7>PM qlJzXq{|` template < typename T > struct picker_maker
&eqeQD6 {
*49lM; typedef picker < constant_t < T > > result;
vTdJe } ;
hN3*]s;/6z template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
6(5YvT {
knsTy0] typedef picker < T > result;
`3C dW } ;
4N- T=Ig OrJuE[R. 下面总的结构就有了:
>Yf)]e- 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。
Zr%,F[j? 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。
(5Z*m<]c picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
oY K(=j 至此链式操作完美实现。
~Gz
b^ 9
Y-y?Y J:!m49fF 七. 问题3
dN%*-p( 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。
#BZ2%\ 1ab_^P template < typename T1, typename T2 >
1#D &cx6 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$:i%\7= {
$q
iY)RE return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
1_of;=9V }
@|jLw($Ly I+4#LR3; 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:
5C|Y-G qq,#bRe template < typename T1, typename T2 >
h|T_
k struct result_2
;Eer {
WP5QA8`3 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
ye-EJDZN } ;
j+9;Cp]N V 'BiR ,M$mY 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?
pXy'S s@y 这个差事就留给了holder自己。
\|gE=5!Am= <?&Y_ ,Hzz:ce template < int Order >
2lc class holder;
L/Ytk ag template <>
WCdl 25L# class holder < 1 >
o
_G,Ph!7 {
sMn)[k
vX public :
AVnH|31dC~ template < typename T >
O?=YY@j struct result_1
2I@d=T{K {
$5]}] typedef T & result;
2I|`j^ } ;
+I$,Y~&`> template < typename T1, typename T2 >
/FthT struct result_2
){I0 {
7'~Oai~r typedef T1 & result;
"PD^]m } ;
kF@Z4MB}yr template < typename T >
VL?sfG0 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Mjon++>Z {
wwuM!Z+ return (T & )r;
IrMUw$ }
44x+2@&1 template < typename T1, typename T2 >
lM|}K-2 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
@fc-[pv {
\}n\cUy- return (T1 & )r1;
g!\H^d4 }
@BmI1 } ;
Hh1]\4D,4 F<+!28&h template <>
[X%Wg:K class holder < 2 >
j%`%
DQ {
4F`&W*x public :
z|$M,?r' template < typename T >
WR<?_X_ struct result_1
?]AF?
0/ {
gr^TL1( typedef T & result;
JE*d- } ;
bl3?C template < typename T1, typename T2 >
$ o
} struct result_2
MtD0e@ {
DuMzK%
typedef T2 & result;
(k^o[H F } ;
,6 IKkyD template < typename T >
@dyh:2! typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
&E+mXEve {
6KRC_- return (T & )r;
ogvB{R }
QG=K^g template < typename T1, typename T2 >
II'"Nkxd typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
9Rm\@E
[ {
I !J' return (T2 & )r2;
jf^BEz5 }
EvKzpxCh } ;
X=KC+1e W8_$]}G8E sxn{uRF 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> >。
!kS/Ei 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
;EB^1*AEw 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
3`TD>6rs {ldt/dl~ return l(i, j) = r(i, j);
bP Q=88* 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
6E#znRi6IE dSI<s^n return ( int & )i;
6]sP" return ( int & )j;
cSTF$62E 最后执行i = j;
(6* 可见,参数被正确的选择了。
yu>o7ie+;Y !$hi:3{U, I<rT\':9 )~ 0TGy| 82M`sk3. 八. 中期总结
U0;pl2 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:
VTa% 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
5HaI$>h6 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
c;Gf$9?iC 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
al" =ld( L++qMRk9 )|=4H>?% ek"Uq RY zP&D tv_&PIu]L 九. 简化
mxE< 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
cgi:"y F 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
b_X&>^4Dkl 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
,M9e * 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
[w90gp1O[ +-*/&|^等
v5F+@ug 2. 返回引用。
:8`~dj. =,各种复合赋值等
3rY\y+m 3. 返回固定类型。
T&4f}g/ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
j5wfqi 4. 原样返回。
b Rc,Y< operator,
n?778Wo} 5. 返回解引用的类型。
_G&gF.| operator*(单目)
M-Ek(K3SRf 6. 返回地址。
^IKT!"J&? operator&(单目)
edo+ o{^ 7. 下表访问返回类型。
nMK$&h,{ operator[]
k1.%ZZMM 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
c'>_JlG~ operator<<和operator>>
f`)*bx #W&o]FAA3y 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。
O7CW#F 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
*M)M!jTv }K5okxio template < typename Left >
I^n DO\m < struct value_return
f92z/5%V {
TlowEh8r template < typename T >
.1}1e;f- struct result_1
UiVGOQq {
d_Jj&:"l typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
"BVp37m;? } ;
ve+bR zW\s{ template < typename T1, typename T2 >
fTso[r:F. struct result_2
Gr 4v&Mz: {
o*Xfgc typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
9Z2 1|5 } ;
JA*+F1s } ;
ps;d bY*s6 %E5b}E# Y]7503J 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
,kf.'N ^ |SiqE 下面我们来剥离functor中的operator()
2]<.m] 首先operator里面的代码全是下面的形式:
+4
h!;i d@ >i=l [ return l(t) op r(t)
1Au+X3 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Xo:Mar return op l(t)
xKl1DIN[ return op l(t1, t2)
/z_]7] return l(t) op
'zbvg0 T return l(t1, t2) op
E#\Oe_eq~N return l(t)[r(t)]
sQJGwZ7 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
jo^c>ur n\M8>9c 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:
Y!8FW| 单目: return f(l(t), r(t));
yIcTc return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
B]H8^ 双目: return f(l(t));
`KN>0R2k return f(l(t1, t2));
F}7sb#G 下面就是f的实现,以operator/为例
4=o vm[ ,zdGY]$ struct meta_divide
i!RfUod {
lm
96:S template < typename T1, typename T2 >
=@0J:"c static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
YVwpqOE.= {
Xl<iR]lda return t1 / t2;
|iI
dm }
3C<G8*4);/ } ;
x\U[5d "V(P)_ 这个工作可以让宏来做:
K"x_=^,Yu* [@ev%x, #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
8>t,n,k template < typename T1, typename T2 > \
p_g`f9q6D static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
b _<n]P*) 以后可以直接用
2QRO$NieV DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
8}m J)9<7 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
p<{P#?4 g (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。。。)
tsJR:~
oX8EY l mEbI\!}H0 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
eb}P/ *!ng)3# template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Ps>:|j+ class unary_op : public Rettype
9OV@z6 {
YR*gOTD Left l;
(jA5`4>u public :
L2,2Sn*4i unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Z3weFbCH gu!!}pwV9 template < typename T >
$3PDe typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
pa1<=w {
5E-;4o;RI( return FuncType::execute(l(t));
M2 |!,2 }
H7GI`3o ZX` \so,&, template < typename T1, typename T2 >
DH
yv^ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2t9UJu4 {
$Yt|XT+!& return FuncType::execute(l(t1, t2));
0M"n }
W`_JERo } ;
S)rr 60vmjm Xl \1jThJn 同样还可以申明一个binary_op
yAryw{( H oABo: template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
?UAuUFueA class binary_op : public Rettype
dI
,A;. {
@k&6\1/U Left l;
\^*:1=|7u] Right r;
D9[19,2r` public :
1oej<67PdJ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
I09 W= O{_t*sO9q* template < typename T >
vt{[_L(h typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
r=5S0 {
)0-A;X2 return FuncType::execute(l(t), r(t));
ea"X$<s>- }
1hY| XZ%qd iR nj N template < typename T1, typename T2 >
46}U+> typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Tv DSs]) {
x[)-h/&Fh return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
nsRCDUCi }
xqzeBLU } ;
.DhI3'Jrl @01.Pd 1~c\J0h)d 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
Dj(PH3^ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
|${4sUR DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
~^1y(-cw 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。
UHZ&7jfl 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
5_aj]"x 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。。。
+PjTT6 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
x 4+WZYv3 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)
|+q_kx@?l 下面是修改过的unary_op
=U3S"W % =O }^2OARo template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
s#s">hMrI class unary_op
%6320 x {
%NrH\v{7Q Left l;
?.SGn[ b!]O]dk# public :
n?fy@R R%WY!I8C unary_op( const Left & l) : l(l) {}
hn8xs5vN -lhIL}mGf template < typename T >
+ +}!Gfc?s struct result_1
$Y|OGZH8E {
|reA`&<q typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
!FL"L
9 } ;
;#85 _/ 9r].rzf9 template < typename T1, typename T2 >
R'k`0 struct result_2
>J7slDRo {
FMVAXOO typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
lV$JCNe } ;
LS[o7 !T( B-MS@<2 template < typename T1, typename T2 >
,a{85HLr] typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
rkjnw@x\ {
Wk0E7Pr return OpClass::execute(lt(t1, t2));
!i;6!w }
']1n?K=A IE`3I#v template < typename T >
r%.k,FzGZY typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0V1GX~2 {
TmG);B} return OpClass::execute(lt(t));
7%Y`j/ }
2t\0vV2)/O [Arf!W-QG } ;
&>zH.6%$ YCbvCw$Ob sG`x |%t 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
X<L=*r^C,= 好啦,现在才真正完美了。
>9{?]x 现在在picker里面就可以这么添加了:
SY+0~5E OT
0c5x template < typename Right >
I_r@Y:5{ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Me.I>7c {
s(=wG| return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
$X#y9<bW }
1p}H,\o 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
oVvA`} j L|6i-?! c<_%KL&R |UB$^)Twb /3ohm|!rW 十. bind
hTtn
/j 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。
JY"jj}H]| 先来分析一下一段例子
#d@wjQ0DW 2<@2_wSJ f;{Q ~ int foo( int x, int y) { return x - y;}
1CB&z@ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
5s[nE\oaG bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
J# (AX6 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。
v&d1ACctJ 我们来写个简单的。
5%I3eL%s 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
$,}jz.R@ 对于函数对象类的版本:
R(wUu#n$ OXEEpoU?V template < typename Func >
^lHy)!&A struct functor_trait
<o%T] {
t8*Jdd^3Z/ typedef typename Func::result_type result_type;
jKq*@o~} } ;
8FuxN2 对于无参数函数的版本:
zS%XmS\ T?7u
[D[[ template < typename Ret >
*BsK6iVb struct functor_trait < Ret ( * )() >
Ixa0;nxj {
q^aDZzx,z typedef Ret result_type;
YbZbA >| } ;
7zG
r+Px 对于单参数函数的版本:
$r!CQ2S ~7 i{~<? template < typename Ret, typename V1 >
JIyS e:p3 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
&&&-P\3 {
4,)9@-|0R typedef Ret result_type;
u9!
? } ;
]DVr-f
~ 对于双参数函数的版本:
\qG?'Iy b}K,wAx
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
pl]|yIZ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
KqFI2@v
{
i=gZ8Q=H typedef Ret result_type;
,#)d } ;
.ck?JXg 等等。。。
!l%: 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
sT)>Vdwf_ Tc^
0W=h template < typename Func >
5NhFjPETr struct func_return
"`% ,l|D {
[M\ an6h6O template < typename T >
3x[Cpg, struct result_1
t7]j6>MK3q {
F rckA typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
uBlPwb,V } ;
(Q8!5s G8av5zR template < typename T1, typename T2 >
2{=]Pf struct result_2
]E/0iM5 {
=%W:N|k typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
&aRL}#U } ;
0ID9=:J } ;
Z*k(Q5&U 4}H+hk8- 8US#SI'x 最后一个单参数binder就很容易写出来了
GLf!i1Z r9ulTv}X template < typename Func, typename aPicker >
Dj\nsc@e3 class binder_1
_WEJ,0*#' {
=.3#l@E!C Func fn;
'n'>+W: aPicker pk;
^-"Iwy public :
"9caoPI0~ AT&K> NG template < typename T >
eAlOMSL\ struct result_1
\;&;K'
{
&ksuk9M typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
D;R~!3f./b } ;
/QQRy_Z1) /PwiZA3sA template < typename T1, typename T2 >
%/A>'p,~ struct result_2
KfiSQ!{ {
?#z$(upQ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
u$d[&|`>_ } ;
<\#'o} UePkSz9EU binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
'-v:"%s| W![K#r5T template < typename T >
[^"*I.Z_ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
KqGb+N-@ {
gy.UTAs
N return fn(pk(t));
LSC[S: }
Gn2{C% template < typename T1, typename T2 >
m!xvWqY+ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
SoU(fI[6 {
=Kkqk return fn(pk(t1, t2));
AX v
q~XE }
uyYV_Q0~; } ;
j.&dHtp t(3f} ? 2_wue49-l 一目了然不是么?
e4z~ 最后实现bind
D>5)',D8xi z 206fF ia5% template < typename Func, typename aPicker >
vqeH<$WHvy picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
W:i Q&[f {
RhowhQ) G return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
\foThLx }
bN_e~ z )k(K/m 2个以上参数的bind可以同理实现。
X~r9yl> 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。
LA Crg
o
]*yI[\ 十一. phoenix
x {NBhq(4 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
GJ%^hr`P 0Q{lyu for_each(v.begin(), v.end(),
}h^
fX (
1K9.3n do_
v[
iJ(C_ [
'7'/+G'~& cout << _1 << " , "
jF?0,g ]
\*t\=4 .while_( -- _1),
DSLX/uo1 cout << var( " \n " )
TDo)8+.2z )
Y(Qb)>K );
S(PV*e8 J@-'IJ 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:
)]fiyXA
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
-YQh
F;/ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
A;d@NOI#,K 那么我们就照着这个思路来实现吧:
|qX?F` a[K&;) L/u|90)L template < typename Cond, typename Actor >
+ayC0 class do_while
LaJvPOQ {
J&aN6 l? Cond cd;
li%@HdA! Actor act;
ZjxF@`H public :
jemb/:E template < typename T >
5ngs1ZF@ struct result_1
.eN"s' {
#mU\8M, typedef int result_type;
i*|HN"! } ;
@|:fm()
< 8|Tqk,/pD do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
:gsRJy1 |mH* I template < typename T >
ya2sS9^T[ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4XAB_Q {
j55_wx@cA do
$s_k/dM~& {
M]o]D;N~l act(t);
vl/!w2 }
}[eUAGhDU while (cd(t));
3V]dl)en% return 0 ;
}Cu:BD.zQ }
OmBM)g } ;
q_[y|ETJ] ]+e
zg(C} (3N/DY1/ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
|.9PwD8~VD 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。
N_g=,E=U% 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。
h!wq&Vi4 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。
zYaFbNi 下面就是产生这个functor的类:
Qb^{`
GAfc9 P.Tnq template < typename Actor >
e;vI XJE class do_while_actor
]pm/5| {
yq.@-]ytZ Actor act;
K["rr/ public :
S5JMt;O do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
)L&y@dy) w
yxPvI` template < typename Cond >
|r+ x/,2- picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
?Q_ @@) } ;
q# j[0,^ $ ?sHZeWZ( g}`g>&l5 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
"vk]y 最后,是那个do_
%sc w]oF B6F!" 5 51_;,t class do_while_invoker
2}<tzDI' {
N%Bl+7,q public :
B\
'rxbH template < typename Actor >
7z$53z do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
'Qt[cW {
D<v<
: return do_while_actor < Actor > (act);
:'r*
5EX }
/'8%=$2Kw } do_;
/[ m7~B]QE qD%88c)g 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
n_{&dVE 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
uyEk1)HC 最后来说说怎么处理break和continue
Dh^l:q+c 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。
KF&8l/f 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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