一. 什么是Lambda
uH]OEz\H' 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
s1rCpzK0 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,
Wzh`or 1x)J[fyId sx%[=g+<2( D-c4EV class filler
#R"*c
hLV {
p ?!/+ public :
xAr\gu void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
8mMQ[#0:} } ;
Uly ue =&]L00u. ^ c<Ve'- 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:
Wri<h:1 bsX[UF 53D]3 .]u/O`c] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
ZH8,KY" ?}0 ,o. |N2#ItBbW 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
>j/w@Fj f?Lw)hMrA KHme&yMq ]`K2N 二. 战前分析
`Oa
WGZ[ 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。
~ a: 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
Oz95 Pal=F0-Q\ &pRREu:[4L for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
%Zi} MPx /* --------------------------------------------- */
$I=~S[p vector < int *> vp( 10 );
N['.BN transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
tA;}h7/Lc~ /* --------------------------------------------- */
;`&kZi60Hz sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
YWLj?+ /* --------------------------------------------- */
siI;"? int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Upe%rC( /* --------------------------------------------- */
u_enqC3 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
?
t|[? /* --------------------------------------------- */
nUO0Ce for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
T[gv0|+ ]DcFySyv HtFDlvdy] [WmM6UEVS 看了之后,我们可以思考一些问题:
iMlWM-wz>O 1._1, _2是什么?
h0$iOE 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。
&8H'eAA 2._1 = 1是在做什么?
b=vkiO`2 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。
t_^4`dW` 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。
C]6O!Pb0 "sTRS* oU8q o-J1H 三. 动工
s AkdMo 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
r@V!,k#S rp$'L7lrX kmW4:EA% Y4-t7UlS; template < typename T >
J5qZFD class assignment
vaLSH
xi {
*w&e\i|7 T value;
;uJMG public :
7! Nsm assignment( const T & v) : value(v) {}
It(_v template < typename T2 >
#"!<W0 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
TH;hO).u } ;
TOt dUO &
21%zPm By|4m 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
KO [Yi 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
]gOy(\B COlqcq'qAu *@5 @,=d 7#XzrT] class holder
qGo.WZ$ {
IxU/?Zm public :
0B2t"(& template < typename T >
4x34u}l assignment < T > operator = ( const T & t) const
%J(:ADu] {
I9Xuok!0>= return assignment < T > (t);
ye&;(30Oq }
9*gZ-# } ;
jA1+x:Wq -n
1v3 P:c w|Q 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:
M3\AY30L 79gT+~z static holder _1;
N8jIMb'< Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
<~)P7~$d?p k[xSbs'D for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
HPl<%%TI 而不用手动写一个函数对象。
^qs $v06 Et$2Y-L. j#|ZP-=1_ |Cv!,]9:r 四. 问题分析
Wr
4,YQM 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
VA%J\T|G2\ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
r!v\"6:OM 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
?uu*L6 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
2/?|&[ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
IGl9g_18 {7[Ox<Ho 五. 问题1:一致性
*dQSw)R 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
G|Ti4_w
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
K(4_a``05 dysS9a, struct holder
}BEB1Q}L {
6ujWNf //
=;L|gtH" template < typename T >
:OT& T & operator ()( const T & r) const
]Wup/o {
F ,kZU$ return (T & )r;
CIWO7bS }
*. t^MP } ;
+ {]j]OP 5P bW[ 这样的话assignment也必须相应改动:
kh<2BOV h[ ZN+M template < typename Left, typename Right >
Wwo0%<2y class assignment
+`4A$#$+y {
bA 2pbjg= Left l;
TeQV?ZQ#} Right r;
%b0*H_ok7 public :
ceA9){ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
_1^'(5f$ template < typename T2 >
/v }`l T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
#yen8SskB } ;
}H2R3icE NK+o1 同时,holder的operator=也需要改动:
]:;&1h3'7 [
~,AfY template < typename T >
x-c"%Z| assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
XW9!p.*.U {
M5B# TAybC return assignment < holder, T > ( * this , t);
rqq1TRg }
G$PE}%X iso4]>LF 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。
Ac6=(B 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
E`q_bn 9mgIUjz return l(rhs) = r;
<3iMRe 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。
rNM;ZPF# 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
POW>~Tof1 GILfbNcd template < typename Tp >
3T
9j@N77 class constant_t
!k%#R4*> {
d-m7}2c const Tp t;
Cw%{G'O public :
$(
)>g>% constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
v=k$A template < typename T >
-di o5a const Tp & operator ()( const T & r) const
;jPXs {
l0]
EX>"E return t;
BVm0{*-[| }
DlT{` } ;
2:R+tn(F *I'yH8Fcn 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
kT?J5u_o 下面就可以修改holder的operator=了
v<;Md-< GfG|&VNlz template < typename T >
'S~5"6r assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
~
1 pr~ {
S'14hk< return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Qd6F H2Pl }
WHI`/FM =xrv~ 同时也要修改assignment的operator()
E9}C # zQA`/&=Y template < typename T2 >
H"KCK6 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
OB7hlW 现在代码看起来就很一致了。
r>\bW)e '|4!5)/K 六. 问题2:链式操作
2tLJU Z1 现在让我们来看看如何处理链式操作。
eQ"E 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。
h~26WLf. 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。
N7_"H>O$0U 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
/bEAK- 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
G:JR7N$ k8Xm n6X template < typename T >
C?Ucu]cW struct result_1
:LTN!jj {
nm+s{ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
-hV*EPQ/ } ;
]?)TdJ` <Qq*p 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:
$"&JWT!# {)"vN(mX template < typename T >
xpI wrJO struct ref
^(<f/C)i {
m68*y;# typedef T & reference;
zVD:#d%b } ;
S$k&vc(0 template < typename T >
[2koe.?( struct ref < T &>
b2]Kx&! {
jIF
|P- typedef T & reference;
Bf:Q2slqI } ;
B:QHwzd BD-AI 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Q^I\cAIB nd(S3rct& template < typename T >
.KC++\{HE typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
@H<q"-J {
U3kyraj return l(t) = r(t);
7rPF$ \# }
8] ikygt" 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。
0ksa 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
?}7p"3j'z <| &Npd' 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
,
dp0;nkr _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
5coZ|O&f8 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
rH>)oThA# +5 调用divide的对象返回一个add对象。
875od 最后的布局是:
V$~9]*Wn Add
3~\[7I/ / \
d\Zng!Z ' Divide 5
vI]N^j2% / \
_~pbqa,
_1 3
5PW^j\G-f 似乎一切都解决了?不。
rGkyGz8> 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。
c)tfAD(N8x 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。
Kg$Mx OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
`W-Fssu N<-Gk6`C/ template < typename Right >
FC*[* assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
wAd9 Right & rt) const
!by\9
?n {
kW (Bkuc) return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
j7c3(*Pl }
wPl%20t 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
pmilrZmm] XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
\;-|-8Q 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
4X$Qu6#i 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。
-^57oU 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。
qw8Rlws% 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?
n(|^SH4$b 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:
%IRi1EmN8 o]:9')5^ template < class Action >
4&f3%eTi class picker : public Action
Rh |nP&6 {
Z<phcqEi8 public :
bTu9;( picker( const Action & act) : Action(act) {}
C
$JmzrE // all the operator overloaded
"nWw;-V}} } ;
ERt{H3eCcJ #,.Hr#3nI Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
-gWZwW/lD 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
/=, nGk> "vslZ`RU template < typename Right >
Q|L~=9 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
wT\49DT"7 {
j+(I"h3 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
_~
&iq1 }
<9%R\_@$H g[t [/TV Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
* H9 8Du 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。
W];dD$Oqg m_l[MG\ template < typename T > struct picker_maker
A4ygW: {
P2*<GjV`S/ typedef picker < constant_t < T > > result;
"T"h)L< } ;
##o#eZq:" template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
``Un&-Ms {
42{:G8 typedef picker < T > result;
; Hd7*`$ } ;
1r7y]FyH$ [sb[Z:
下面总的结构就有了:
MxGW(p 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。
#u
+ v_ 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。
_,d~}_$`i picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
@fV9
S"TcM 至此链式操作完美实现。
69 o7EA <rmvcim{* lA-h`rl/ 七. 问题3
l0hlM# 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
_7)n(1h[3b ->{KVPHe{ template < typename T1, typename T2 >
+H2-ZXr ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3Le{\}-$. {
IkXx# ) return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
wuqJr:q*# }
I0RvnMw :Lug7bUVD 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:
Fr$5RAyg _]*>*XfF( template < typename T1, typename T2 >
v<:R# struct result_2
I)W`sBL {
^Va1f'g typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
H$KTo/ } ;
i@R
1/M c7E11 \%&Z 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?
OaZQ7BGq 这个差事就留给了holder自己。
)tnh4WMh} ?KI,cl aoa)BNs template < int Order >
d5z`B H. class holder;
dw7$Vh0y template <>
~F?u)~QZ# class holder < 1 >
!7&5` q7 {
0nD/;\OU public :
<nK?L cP template < typename T >
W1FI mlXS struct result_1
e01epVR; {
!o[7wKrXb typedef T & result;
d6sye^P } ;
{Fe[:\ template < typename T1, typename T2 >
-{vKus struct result_2
+V^;.P</ {
oD1/{dRzj typedef T1 & result;
1\rz%E } ;
_M5|Y@XN- template < typename T >
3K/MvNI> typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
^_5r<{7/ : {
gH3vk $WS return (T & )r;
{LQ#y/H? }
y[_Q- template < typename T1, typename T2 >
_8)*]- typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
?r+- {
{ Z5nGG return (T1 & )r1;
'W,jMju }
1&(V } ;
;x1PS ; XN{x template <>
:7?FF'u class holder < 2 >
qXtC^n@x {
;K&o-y public :
5=?\1`e1[ template < typename T >
7y@Pa&^8 struct result_1
B=A [ymm {
JyOo1E. typedef T & result;
c+nq] xOs' } ;
0aa&m[Mk template < typename T1, typename T2 >
(%W&4a1di struct result_2
&;sP_ h {
ce3YCflt typedef T2 & result;
gH7|=W } ;
5K?IDt7A] template < typename T >
*6F[t.Or typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
58J}{Req {
zb<6
Ov return (T & )r;
q,eVjtF }
BV upDGh3 template < typename T1, typename T2 >
!*. -`$x typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
O,h ;hQZ {
:|8M`18lZ return (T2 & )r2;
Zt.|oYH$ }
FfPar:PHj } ;
`o8/(`a '>ssqBnI M|`U"vO 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> >。
`LE6jp3, 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
JU5C}%Q6 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
b4ONh% A_5P/ARmI return l(i, j) = r(i, j);
0h\smqm 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
-Z
Ugx$ .KUv(- return ( int & )i;
Z%/=|[9i return ( int & )j;
}YNR"X9*)/ 最后执行i = j;
NI
[
pp` 可见,参数被正确的选择了。
D"?fn<2 r^a7MHY1 $LFYoovX ssxzC4m y6,/:qm 八. 中期总结
%H&@^Tt a 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
m~d]a$KQ5- 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
~`\?"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。
|pp*|v1t 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
sCk? iJ3e1w$ s<eb;Z2D 91g2A| 8Sh54H YccH+[X; 九. 简化
H'HA+q 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。
5}]"OXQ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
v,{yU\) 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:
Ww%=1M]e- 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
nV:LqF= +-*/&|^等
4$S;( 2. 返回引用。
/%TI??PGu =,各种复合赋值等
'JfdV%M 3. 返回固定类型。
q~ZNd3O 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
78# v 4. 原样返回。
R$TB1w9] operator,
QpA/SmJ 5. 返回解引用的类型。
HxK80mJ operator*(单目)
`a/%W4 6. 返回地址。
t@N=kV operator&(单目)
@u]rWVy;\[ 7. 下表访问返回类型。
Sf7\;^ operator[]
a\E:sPM'> 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
ua]o6GlO operator<<和operator>>
_EMwm&! $?<Z!*x OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
D \sWZ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
V(6Z3g /1Q(b template < typename Left >
\6<=$vD struct value_return
M
.JoHH {
,5,!es@`b template < typename T >
E}p&2P+MR struct result_1
;1.,Sn+zO {
_Khc3Jo typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Z99>5\k } ;
4?7W+/~<& ytoo~n template < typename T1, typename T2 >
ps%q9}J struct result_2
`t9?=h! {
dEA6 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
$yYO_ZBiy } ;
db6b-Y{ } ;
lfz2~Si5A fb8g7H| uv(Sdiir8 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
-Sx\Xi"<o= 7~aM=8r 下面我们来剥离functor中的operator()
I@%t.%O Jp 首先operator里面的代码全是下面的形式:
L>%o[tS Uo>]sNP~ return l(t) op r(t)
Hp|_6hO 2 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
#+5pgD2C return op l(t)
pDcjwlA% return op l(t1, t2)
7MHKeLq return l(t) op
(?{MEwHG return l(t1, t2) op
s,n0jix@ return l(t)[r(t)]
^!z[t\$ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
<$~mE9a6 .wu
xoq 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:
YmgLzGk` 单目: return f(l(t), r(t));
?5cI' return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
mvZw 双目: return f(l(t));
&n?^$LTPY return f(l(t1, t2));
9;Ox;;w 下面就是f的实现,以operator/为例
:Q_<Z@2Y{ M9@ri ^x
struct meta_divide
TGe;HZ {
%r6y
;vAf template < typename T1, typename T2 >
xA$nsZ] static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
l0cA6b {
:8+Ni d) return t1 / t2;
1/-43B }
)ZqJh } ;
#w-xBM
@ tAte)/0C 这个工作可以让宏来做:
2e9es fKeT~z{~ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
q**G(}K template < typename T1, typename T2 > \
D]~MC static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
_DNHc* 以后可以直接用
i35=Y~P- DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
^? ]%sdT 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
Yvjc1 (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。。。)
-'BA{#e}L zs*L~_K (RZD'U/B 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
,gOOiB
} sWblFvHqrU template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
SD$h@p=!= class unary_op : public Rettype
x,S
P'fcP {
k]HEhY Left l;
g[7#w,o public :
Za8#$`zq unary_op( const Left & l) : l(l) {}
-3lb@ 6I6 5
Ho^N1q template < typename T >
hq/k*; typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
MxcFvo*LCp {
wz.6du6- return FuncType::execute(l(t));
eT8} }
=xJKIu {aJJ`t template < typename T1, typename T2 >
>Ll$p0W typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@wC5 g 4E {
i'wAE:Xe return FuncType::execute(l(t1, t2));
g9WGkHF }
|{ PI102 } ;
['*8IWg w{90` (S`2[.j 同样还可以申明一个binary_op
mzc
4/<th `o?Ph&p} template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
1=a>f"cyf class binary_op : public Rettype
vp crPVA^ {
A7`1-# Left l;
S^<g_ q Right r;
L%c0 Z@[~ public :
b2=0}~LK binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
*"r~-&IL @L:>!< template < typename T >
01. &>Duw typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a~!G%})'a {
gzD@cx?V return FuncType::execute(l(t), r(t));
0Ir<y }
Gkxj?)` ;6{@^ template < typename T1, typename T2 >
N**g]T
0` typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
p6XtTx {
xvSuPP4 m return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
&gE 75B }
mA@Me7m} } ;
P?]aWJ C2w2252T 5W@jfh) 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
v[n7" 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
D.6,VY H DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
-+em!g' 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
T=:]]nf?M 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
)Cw `"n 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
;kJA'|GX 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
i^!ez5z 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
0W()lQ 下面是修改过的unary_op
`\6?WXk3T rJInj>|{= template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
eBO@7F$ class unary_op
z>06hBv(?Y {
U"4?9.
k Left l;
!'*csg |s)?cpb public :
4~OQhiJ R?EASc!b unary_op( const Left & l) : l(l) {}
}AvcoD/b N9<Ujom template < typename T >
h}Wdh1.M3 struct result_1
H<G4O02i_ {
3TZ*RPmFRm typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
kY&h~Q } ;
=@5x"MOz Iu35#j template < typename T1, typename T2 >
E|$Oha[ struct result_2
)CS.F= {
`K
>?ju" typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
UYtuED } ;
aRJ>6Q} ?P7]u>H template < typename T1, typename T2 >
<(e8sNe typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|J~eLh[d {
x/:4{ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
:ECi+DxBK }
M8b4NF_& @v*/R%rv t template < typename T >
5Fm=/o1 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|uH%6&\ {
Px>va01n return OpClass::execute(lt(t));
io3yLIy, }
*+b6B_u] <p?&udqD } ;
X}6#II *$M'`vj: V8~jf-\$b 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
HOp-P8z 好啦,现在才真正完美了。
*X38{rj 现在在picker里面就可以这么添加了:
2spg?] =4 X]gW template < typename Right >
^R$'eG 4L? picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
fXQiNm[P {
g+C!kaC) return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
S?0)1O }
:b,^J&~/)1 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
N|2y"5 l~Lb!; ,dN )2E%b+" 7a$G@ b( ^^m:(w 十. bind
swc@34ei\ 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。
oAZh~~tp 先来分析一下一段例子
te4= S
VRW]a mty1p'^KQ int foo( int x, int y) { return x - y;}
qUF1XJZ}z bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
0%;146.p bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
^aRgMuU 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。
~ekh1^evu 我们来写个简单的。
vY*\R0/a 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
,`8Y8 对于函数对象类的版本:
'7im dy>|cj template < typename Func >
n!He& struct functor_trait
sxED7,A {
0D(cXzQP typedef typename Func::result_type result_type;
R& =f:sEi } ;
Gr(|Ra. 对于无参数函数的版本:
3|Y!2b(:? ~tGCLf]c\ template < typename Ret >
C6&( c struct functor_trait < Ret ( * )() >
YTU.$t;Ez {
n`;R pr& typedef Ret result_type;
O:.,+,BH } ;
T_OF7? 对于单参数函数的版本:
,c)g,J9 396R$\q template < typename Ret, typename V1 >
5GAy "Xd struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
emA!Ew(g {
(5uJZ!m typedef Ret result_type;
:a<hQ|p } ;
czBi Dk4 对于双参数函数的版本:
xUYow oaDsk<(j;R template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
1ZKzumF struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
H "+c)FGi {
R.1Xst &i typedef Ret result_type;
M}.b"
ljZ } ;
=J|sbY"] 等等。。。
<5Mrp"C[i 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Eb.;^=x Dr"/3xm template < typename Func >
Eo{EKI1 struct func_return
Ws49ImCB {
X$wehMBX template < typename T >
9|!j4DS< struct result_1
;>2#@QP {
vg8O]
YF typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
BEw{X|7 } ;
dA#{Cn; F1A1@{8bN template < typename T1, typename T2 >
`%E9xcD% struct result_2
~r`Wr`]_ z {
)XVh&'(r typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
B[xR-6phW } ;
Xi~9&ed#$i } ;
R.7#zhC`4 a%~yol0wO7 u+% tPe 最后一个单参数binder就很容易写出来了
IM-`<~(I# =wA5P@ template < typename Func, typename aPicker >
FpkXOj?* class binder_1
U7%28#@ {
4=p@2g2"H Func fn;
i@$-0%, aPicker pk;
*e<_; Kr? public :
_F8T\f| LC'2q*:' template < typename T >
"r-l8r, struct result_1
vO$ra5Z {
7>x;B typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
t>U!Zal" } ;
gEKO128 qB JRS'6'9 template < typename T1, typename T2 >
XU#,Bu{ struct result_2
/Antb6E {
.k]#XoE typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
G6Q4-kcK } ;
`Ei"_W m,NMTyJoz binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Mj~${vj `45d"B
I template < typename T >
O:u%7V/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
RWahsJTu {
>RR<eYu7m return fn(pk(t));
/`R dQ<($ }
D_aR\ template < typename T1, typename T2 >
"3t\em! typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>i8~dEbB {
@Qo,p return fn(pk(t1, t2));
A1<k1[5fJ }
mG}k 3e- } ;
/;+,mp4 :GM#&*$2< *tAqt2{48 一目了然不是么?
J<_ 1z':W) 最后实现bind
XZ@>]P R`C.ha ^I./L)0=} template < typename Func, typename aPicker >
X RRJ)}P picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
>q &L/N5 {
` Xqy return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
@}G|R\2P }
6 ">oo- fMB4xbpD 2个以上参数的bind可以同理实现。
6bJ"$ o 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。
O<a3DyUa; U]j&cFbn5_ 十一. phoenix
u<q)SQ1 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
-wIM0YJ R`7n^, for_each(v.begin(), v.end(),
c'lIWuL) (
B'/Icg.T do_
X)NWX9^;' [
t>@yv# cout << _1 << " , "
D'?]yyrf ]
\I
xzdFF# .while_( -- _1),
YlB["@\[B cout << var( " \n " )
5@.zz"o.` )
mdt
?:F4Q );
2?H@$-x> T Xl\hL\+ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
L)G">T; 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
r
&c_4%y operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
'Ix5,^M}B 那么我们就照着这个思路来实现吧:
g$gVm:= V*kznm d'q;+jnP template < typename Cond, typename Actor >
R]VTV7D class do_while
[Z% l. {
(>r|j4$ Cond cd;
bN4d:0 Y Actor act;
T/5nu?v public :
*<CxFy;| template < typename T >
!
fX9*0L struct result_1
ty9rH=1 {
Z#@6#S` typedef int result_type;
5#BF,-Jv } ;
-|$* l
Q TwwIt5_fN do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
1+FYjh!2t @ p"NJx" template < typename T >
hF9B?@n?B typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1S^'C2/b {
,^M]yr*~ do
Q{`@
G"' {
]uJM6QuQ act(t);
4Z],+?.[ }
H7J`]nr6 while (cd(t));
$TFTIk*uU return 0 ;
lWIv(%/@ }
@#1cx } ;
I@+lFG ,$o-C&nC _4~k3%w\`l 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
gnYnL8l`J 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。
e=-YP8l
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。
\S'cWB 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。
oNrEIgaA(+ 下面就是产生这个functor的类:
Ep,1}Dx Za34/ro/T *(>Jd|C template < typename Actor >
'>"`)- class do_while_actor
}[
7Nb90v {
Mn-<5 1.% Actor act;
_y|[Z; public :
MyK^i2eD do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
-Zttj /K G|<] Ma9x template < typename Cond >
|F3vRt@ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
EmYO5Whi } ;
'/n\Tg+ Xk
5oybDI @_G` Ok4 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
rK*hTjVn 最后,是那个do_
m]E o(P4+ ,&-S?| }#YIl@E class do_while_invoker
%+/f'6kR {
sn2r>m3 public :
yo'q[YtP' template < typename Actor >
gt#MeU do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Cq
TH!'N {
]w5ji return do_while_actor < Actor > (act);
1 VPg`+o }
U<1}I.hDJ } do_;
Qu!OV]Cc ;>cLbjD 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
$0ym_6n 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
BYTXAZLb 最后来说说怎么处理break和continue
;D6x=v=2 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。
Y=PzN3 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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