一. 什么是Lambda
$g0+,ll[6 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
L{-LX=G^ 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
u\yVR$pQ w;6bD'.>; Lh.b5Q| zi9[)YqxPH class filler
g4p {
RE2&mYt public :
6w8">~)Z void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Yr.sm!xA } ;
"qz3u`[o rwLAW"0Qz ZBT1Y.qA 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:
46@{5)Tq : 18KR*;p !9Z r;K~\ m0n)dje for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
r0;:t -a,-J]d0+ "TyJP[/ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
u$#Wv2| mk q[q?hQ/b a' Ki;]q H,3\0BKk 二. 战前分析
OJ|r6 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
:}8Z@H!KkY 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
.IBp\7W!?E 'rp }G&m bV+(b9 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
&Mq~T_S /* --------------------------------------------- */
S{pXs&4O vector < int *> vp( 10 );
~c^>54 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
U4f5xUY0) /* --------------------------------------------- */
V&8VwF^- sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
g9D^) V /* --------------------------------------------- */
9vUO*D int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
!U9|x\BqJ2 /* --------------------------------------------- */
o1W:ox?kO for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
v\16RD /* --------------------------------------------- */
X+L) -d for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
@AHm!9?o c0B|F 9{k97D/ ^k5ll=} 看了之后,我们可以思考一些问题:
f`9
b*wV 1._1, _2是什么?
0sN.H= 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
C2LL|jp* 2._1 = 1是在做什么?
An;MVA 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
5pr"d@. Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
m(RXJORI *n"/a{6> UcBe'r}G 三. 动工
\PDd$syDA 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
NI#X@ NH$r
Z7$ \^ghdU Dd;Nz template < typename T >
kB?al#` class assignment
@1*ohdHH {
Bm&kkx.9P T value;
~|<WHHN( public :
\fA{1 assignment( const T & v) : value(v) {}
Eskb9^A template < typename T2 >
7VcmVq}X T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
06$!R/K } ;
ST\$= 0#w?HCx= }cT_qqw(f% 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
,0x y\u 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
.>Ljnk DXz}YIEC H*#s
}9=kZ ]|`Cuc class holder
*`ZH` V {
64hk2a8 public :
Q+g!V5' template < typename T >
b
Q]/?cCYV assignment < T > operator = ( const T & t) const
2M#r] {
3nZo{p:E return assignment < T > (t);
,%\o4Rc'o }
t#q<n:WeYU } ;
pZ/>[TP(%F ': N51kC FQ
g~l4WX 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:
EEGy!bff ZPbpp@, static holder _1;
KII *az Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
6iCrRjY* B6wRg8 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
<n]x#0p 而不用手动写一个函数对象。
D9j3Xu %Gt.m J,Ks0MA =[F<7pvE 四. 问题分析
f=)2f= 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。
(SKVuR%Jj 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。
aN"DkUYZM 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
/yM:|`tT 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
L!=QR8?@E 下面我们可以对这几个问题进行分析。
~gGZmTb
6Cn+e.j@ 五. 问题1:一致性
_i/t?7 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?|
_YF%V;X 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
`FoxP H^YSJ6 struct holder
oWYmj=D~2z {
a'z) //
$@UN4B?y template < typename T >
:=J,z,H_U T & operator ()( const T & r) const
jQ:OKh<Y {
d/i`l* return (T & )r;
&197P7&o }
=}.EY iD } ;
m9/}~Y#k 4'0Dr++ 这样的话assignment也必须相应改动:
qK)73eNSR 66fO7OJs template < typename Left, typename Right >
~8lwe*lNV class assignment
qi_Jywd:w {
D9z|VIw8 Left l;
&L^+BQ`O? Right r;
9uGrk^<t public :
O BN2 ) j assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
{)-aSywe template < typename T2 >
3-&QRR#p T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
[7[0^ad } ;
Y.*y9)#S6 /iX+ R@ 同时,holder的operator=也需要改动:
0{=`on;
)oyIe) template < typename T >
*8LMn assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
>Z1sb n {
xD6@Qk return assignment < holder, T > ( * this , t);
Rz.? i+ }
L21VS ,#I 9=UkV\m) 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
'_V2!?+RU+ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Z?\2F% p\bDY return l(rhs) = r;
~$~5qwl 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。
p\<u6v ~J 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Nqu>6^-z0 }K&7%N4LZ template < typename Tp >
kXf'5p1 class constant_t
]w.;4`l* {
78/Zk}I] const Tp t;
XHK70: i public :
WVI{oso# constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
bua+I;b template < typename T >
gM
_hi const Tp & operator ()( const T & r) const
]wtb-PC {
*NG+L)g return t;
Bro9YP4< }
B&@?*^. } ;
oZAB _A)[- <TP=oq?I/ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
!P-^O 下面就可以修改holder的operator=了
IP(Vr7-v )gMG#>up@ template < typename T >
~P@Q7T* assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
ypy68_xyW {
-:na:Vsi return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
PbmDNKEh{ }
% ClHCoyA ;dJ1 同时也要修改assignment的operator()
f\jLqZY G%s2P.cd template < typename T2 >
Iu <?&9t T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
F F|FU< 现在代码看起来就很一致了。
QDhOhGK yrlf+tl 六. 问题2:链式操作
Y 1t\iU 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Wr( y)D<y} 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。
=17t-
[ 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。
D}mjN=Y 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。
"OdXY"G 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
WS`qVL]^& 'L8'
'(eZ^ template < typename T >
R.yC(r struct result_1
i{`;R {
fP.
6HF_p_ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
NB8/g0:=n& } ;
(,8$V\ H(Z88.OM 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
MerFZd 1 Gy6l<:; template < typename T >
/@,j232 struct ref
]4pkcV
P {
EUxG Aj$- typedef T & reference;
@g&ct>@y } ;
8/=L2fNN[ template < typename T >
eY| struct ref < T &>
z[3L2U~6 {
+w+}b^4 typedef T & reference;
lhBT@5Dm9 } ;
pNKhc#-w #n#@fAY 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
/|D*w^> tQBRA/ template < typename T >
, T8>}U( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
6e[VgN-s {
|563D#?cR return l(t) = r(t);
o*o/q],C9- }
GhIKvX_N 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。
SgS~ {4Zx* 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
28UU60 JW3B'_0 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
HlH64w2^R _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
(w}H]LQ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
P7{gfiB +5 调用divide的对象返回一个add对象。
}#n;C{z2e 最后的布局是:
orjj'+;X Add
LyAn&h} / \
ZR(x%ews Divide 5
,.}]ut/Tm / \
w.\&9]P3~ _1 3
0Nnsjh 似乎一切都解决了?不。
1q,{0s_kp 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。
23DiW#o' 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。
OUhqMVX9C 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:
9R7A8 z}MP)|aH: template < typename Right >
/,g ,Ch<d assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
r(RKwr:m Right & rt) const
pLLGus+W {
Bi
@2 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
%>g3~yl }
`#;e)1 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
m>MB7,C;N 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。
Ndi9FD3im 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。
34Kw! 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_'2V; 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:5S<Z 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?
;{KV /<3 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:
N _86t '*"vkgN template < class Action >
=*r])Vg^ class picker : public Action
CnG+Mc^ {
3_MS.iM public :
i? K|TC` picker( const Action & act) : Action(act) {}
}x07^4$j // all the operator overloaded
!qM=a3 } ;
yFtd=AI'E %nV]ibp2) Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
`Ch9~*p 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
Q+W1lv8R LC'{p template < typename Right >
!BOY@$Y picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
A m>cd; {
Fd[zDz return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
4}eepJOn }
NbU [l d\jPdA.a= Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
r}mbXvn 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。
=9fajRFTt CTZh0x template < typename T > struct picker_maker
U qFv}VsnF {
}wHW7SJ typedef picker < constant_t < T > > result;
6{^E{go } ;
Is{KN!Hw template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
,Q
HU_jt {
u (em&M typedef picker < T > result;
&8g?4v } ;
LQngK7> 6 1F(<! 下面总的结构就有了:
93`
AWg/T 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。
3v5%y' 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。
,^eYlmT>6 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
\ywXi~+kUv 至此链式操作完美实现。
iC98_o_9 2-C!jAfd wv\w;' 七. 问题3
L;'"A#Pa 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。
]y1OFKYv Vp3ZwS template < typename T1, typename T2 >
h3z{(-~y ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?6fnpGX@a {
?MgUY)X return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
\\u<S=G }
S&b*rA02zp \4-"L> 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:
A8oo@z68n> +gJ8{u!=k template < typename T1, typename T2 >
o!{w"K struct result_2
Ns7(j- {
Q2F+?w;, typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
O4^8jK} } ;
t ]_VG Pyb Z)5u 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?
LRb{hUt= 这个差事就留给了holder自己。
TiO"xMX jN6uT&{T ~==>pj template < int Order >
FMClSeO7
class holder;
p4-o/8rO template <>
uoX:^'q
class holder < 1 >
EB2!Hp uQ3 {
|>tKq;/ public :
OG~6L4" template < typename T >
<F`>,Pm struct result_1
G}:lzOlMH {
m6[0Kws& typedef T & result;
Od%"B\ } ;
[N#,K02mk template < typename T1, typename T2 >
49dd5ddr struct result_2
b#hDHSdZ, {
or';A'k typedef T1 & result;
~XWQhIAM4 } ;
lJis~JLd` template < typename T >
;[u%_ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
] 0B2#
d {
jkt_5+S return (T & )r;
-<
&D }
L&%s[ template < typename T1, typename T2 >
!VI]oRgP typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
I.94v
#r {
-U/c\-~fU return (T1 & )r1;
tjluk }
A#95&kJpy } ;
i* NH'o/
Y[K*57fs template <>
$l|qk z class holder < 2 >
HLZ;8/|48m {
Gq }U|Z public :
; o0&`b? template < typename T >
Ksy -e{n struct result_1
j&Wl0 {
>w^YO25q typedef T & result;
~?FpU } ;
Ju
:CMkv template < typename T1, typename T2 >
s!}ne"&0
struct result_2
KNLfp1! {
nEkR1^30 typedef T2 & result;
e[/dv)J } ;
3YFU*f, template < typename T >
Vy938qX typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
<-D0u?8 {
w$`5g return (T & )r;
e^[H[d.WMC }
}t%!9hr5D template < typename T1, typename T2 >
/S(zff[at typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
vbD{N3p)?n {
YGPy@-,E return (T2 & )r2;
Wv/%^3 }
(m:Zk$ } ;
Oms. e 8_6Q~ ~tR~?b T 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> >。
pD01,5/ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
j(k:
@ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
70;Jl).\{ [.S#rGYk return l(i, j) = r(i, j);
S4h:|jLUF 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
*?Kr*]dnLl ;F~LqC$ return ( int & )i;
K/3)g9Z&io return ( int & )j;
3T}izG] 最后执行i = j;
}woo%N P 可见,参数被正确的选择了。
mA*AeP_$ eZdu2.;< JZD[N Z< =<X?sj5 .NvQm]N0. 八. 中期总结
a8i]]1Blz 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:
W034N[9 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
|<.lW 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
+{W>i; U 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
3rcKzS7 X90J! r.>].~}4 TT4./R: JA'h4AXk %JHGiCv| 九. 简化
R%qGPO5Z\c 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。
d\61;C 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
},>pDeX^P 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:
Qkd<sxL 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
qLT>Mz)$% +-*/&|^等
3`ELKq 2. 返回引用。
v{jQek4 =,各种复合赋值等
.Jrqm 3. 返回固定类型。
G1"zElug 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
0DmMG 4. 原样返回。
(h5'9r operator,
G_k~X" 5. 返回解引用的类型。
W81E!RyP` operator*(单目)
OZTPOz. 6. 返回地址。
]&i.b+^ operator&(单目)
2GWMlI 7. 下表访问返回类型。
'iGzkf}j operator[]
$;/}?QY( 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
MV\|e1B} operator<<和operator>>
=}v}my3y" lI-L`
x OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
HN.3 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
&*7?)eI!i zSSB>D template < typename Left >
j^;I3_P struct value_return
ywb4LKD {
+S R+x/?z template < typename T >
kRTwaNDOD struct result_1
_%B^9Yl3( {
@H7Wb} typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
'C:>UlzLy } ;
%ix)8+Eb |kvC
H<F' template < typename T1, typename T2 >
=7C%P%yt struct result_2
<oWB0% {
DWID$w typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
&/uu)v } ;
t@R
?Rgu3 } ;
-GqT7`:(H4 ltgc:&=|@ *r=:y{!Y d 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
%c
[F;ug BwBm[jtP 下面我们来剥离functor中的operator()
YQpSlCCo
3 首先operator里面的代码全是下面的形式:
h~p>re o4%y>d) return l(t) op r(t)
g"?Y+j return l(t1, t2) op r(t1, t2)
>layJt return op l(t)
+> WM[o^I return op l(t1, t2)
AwTJJ0> return l(t) op
\uXcLhXN return l(t1, t2) op
j~+>o[c return l(t)[r(t)]
g-e#!( return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
A%^w^f 1xbK'i:-S 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:
w7FW^6Zl 单目: return f(l(t), r(t));
lK4M.QV
?\ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
t\
7~S&z 双目: return f(l(t));
g+ MdHn[ return f(l(t1, t2));
]6{*^4kX 下面就是f的实现,以operator/为例
W3;#fa:[L @EDs~ lPv struct meta_divide
B"v.*
%"&/ {
KGWyJ template < typename T1, typename T2 >
9(L)&S{4K static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
s.x&LG {
L
W;heO" return t1 / t2;
k0 }
X*,%&6O* } ;
sL@U sPps q 这个工作可以让宏来做:
Wa1,
p dpFVN[\oK #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
,uPJ_oZs template < typename T1, typename T2 > \
y /BJIQ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
xritonG/F 以后可以直接用
#~=hn8 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
<]T` 3W9 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
gCN$} (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
Qed.4R:o 4mHvgnT!WA gt ";2,;X 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
hTEx]# ( UH"#2< |b template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
-CR?<A4mud class unary_op : public Rettype
/MF!GM {
hTM[8 ~<^ Left l;
~O]]N;>72" public :
4<?8M vF unary_op( const Left & l) : l(l) {}
PNA\ TXT \T\b NbPn template < typename T >
V %_4% typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
m1IKVa7-\} {
6sE{{,OGB return FuncType::execute(l(t));
!p[9{U->o; }
g(Io/hyj #!$GH_ template < typename T1, typename T2 >
`c69?/5 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
sj8~?O {
Ht-t1q return FuncType::execute(l(t1, t2));
w~;I7: }
eh ,~F } ;
H> '>3]G Hzhceeh_+ r 3M1e+'fc 同样还可以申明一个binary_op
DwV4o^J:l `zR+ tbm template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Kv rX{F= class binary_op : public Rettype
cPl`2&p {
)
gzR=9l Left l;
hxf'5uc Right r;
8srBHslI public :
#!9S}b$ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Kv@eI$t5 [J
C: template < typename T >
/c$\X<b); typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
r&2~~_d3y {
D!oc>K$B return FuncType::execute(l(t), r(t));
U^.4Hy&D }
)OLq_':^@ qU,c~C=Qf template < typename T1, typename T2 >
nZ_v/?O typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,j?.4{rHJ {
SR8qt z/V return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
#k$)i[aI-
}
X/;p-KX } ;
c=;:R0_'t N,J9Wu ZJ\ * FeQ*`r 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
-@F fU2 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
`?y<>m* DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
p:OPw D+ 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。
2qHf' 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
>F@qpjoQE 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。。。
ooj~&fu 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
?+t1ME| 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)
k78Vh$AA6% 下面是修改过的unary_op
_oB_YL;,* JI/_ce template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
X>I)~z}9# class unary_op
a|BcnYN {
$x#FgD(iI Left l;
D&ve15wL /oL;YIoQX public :
/R
LI,.% NJ MJ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
X]y)ZF26 Dl&GJ`&:p template < typename T >
<X_!x_x struct result_1
!~ZP{IXyo {
jhGlG-^ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
S\wW)Pv8 } ;
;c-3g] ;&b%Se@#p template < typename T1, typename T2 >
&5%dhc4&!& struct result_2
c DrebU {
2T)sXB u typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
6QNs\Ucb+ } ;
!'f3>W\
/:\3 \{?0m template < typename T1, typename T2 >
P(SZ68 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"{E qhR~ {
vZ#!uU^a: return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Pz_NDI }
tQ~W EC \]Dt4o*yZ template < typename T >
I<=Df5M typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&48_2Q"{ {
7dX/bzUVz8 return OpClass::execute(lt(t));
rxO2js }
o+?rI
p f&hwi:t } ;
C*I(|.i@ #Y93y\ w#
*1 /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
%@R~DBS 好啦,现在才真正完美了。
XMRNuEU 现在在picker里面就可以这么添加了:
Z?^"\u- @ 2_<,;$ template < typename Right >
.9|uQEL picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
3_`szl- {
j}+5vB|0 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
[WB{T3j }
33~qgK1> 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。
"Jy~PcJZ1 n(lk
dw Sg]
J7;] S='syq>Aok O {k:yVb 十. bind
"%@uO)A / 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。
pl V7+?G 先来分析一下一段例子
\;]kYO} 15zrrU~D }Uf<ZXW int foo( int x, int y) { return x - y;}
uD["{?H bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
*o' 4,+=am bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
ecX/K.8l 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。
R:aYL~ 我们来写个简单的。
^+R:MBK 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
*mBJ?{ ! 对于函数对象类的版本:
x7RdZC l9/:FiJ_ template < typename Func >
137Xl>nO struct functor_trait
(\dK4JJ {
XNH4==4 typedef typename Func::result_type result_type;
>!9h6BoGV } ;
;t]|15]u 对于无参数函数的版本:
?A7Yk4Y.?N c[0oh. template < typename Ret >
)9P&= struct functor_trait < Ret ( * )() >
>Jm"2U}lZW {
ewB!IJxh typedef Ret result_type;
vN{-?
} ;
[}3cDR 对于单参数函数的版本:
V+w u hkW{88 template < typename Ret, typename V1 >
qSQ@p\O~ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
PMKb ]y {
o6?l/nJ typedef Ret result_type;
2[dIOb4b
} ;
+=8X8<Pu 对于双参数函数的版本:
FBsn;,3<W /qxJgoa template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
,.g}W~S) struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
o&^NwgRCF {
cD{8|B* typedef Ret result_type;
9B)lGLL}q } ;
xaL#MIR"u" 等等。。。
3:|-#F*k{ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
]@SU4 ]0D9N" template < typename Func >
u fw cF* struct func_return
DMkhbo&+ {
?En7_X{C? template < typename T >
F@hYA struct result_1
z/1hqxHl {
ma9ADFFT typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Q[s2}Z!N; } ;
+$(0w35V5 h39e)%x1 template < typename T1, typename T2 >
=w<VT% struct result_2
V_;9TC {
)&.!3y 660 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
j
0
Y } ;
w3#`1T`N } ;
fr#Qz{ yL"i
WOO%YU = 最后一个单参数binder就很容易写出来了
+8UdvMN pN$;! template < typename Func, typename aPicker >
\$;~74} class binder_1
Z5>V{o {
j,t~ Func fn;
Lp~^*j( aPicker pk;
b~W)S/wF$P public :
8^w/HCC8O \|Qb[{<:, template < typename T >
p^8JLC struct result_1
/{DaPqRa {
C|6{fd4? typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
;i9>}]6 } ;
>Me]m<$E; B~_Spp template < typename T1, typename T2 >
>Zdi5')
5 struct result_2
UE)fUTS {
99KVtgPm typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
[EGx } ;
l<2oklo5 aFG3tuaKrQ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
$WNG07]tU m;h<"]< template < typename T >
C<t RU5| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1CiA 8 {
S$K}v,8.sr return fn(pk(t));
.b _? -Fv }
W^(Iw%ek template < typename T1, typename T2 >
o
PaZ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!
IgoL&= {
K_##-6> return fn(pk(t1, t2));
H56
^n<tg }
%uEtQh[ } ;
.\)k+ R qsvpW%?aE OT+ Ee 一目了然不是么?
i7f%^7! 最后实现bind
fqX~xp *')Q {8` o4'Wr template < typename Func, typename aPicker >
(+x]##Q picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
\=8=wQv {
#gI&lO*\gr return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
<Cr8V'c }
3q CHh wDZ 2个以上参数的bind可以同理实现。
~B*~'I9b* 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。
.ujj:> {Ve
D@ 十一. phoenix
SJOmeN}4) Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
*pK lA&_ Oh-Fp-v87 for_each(v.begin(), v.end(),
0T1ko,C!,e (
2)? do_
x?rbgsB5& [
m8u=u4z(" cout << _1 << " , "
L^jaBl ]
Dh?vU~v(6 .while_( -- _1),
W[GQ[h cout << var( " \n " )
_^b@>C>O )
+]_nbWL(% );
u x#.:C| pEkOSG 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:
E+Im~=m$ 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
_lNC<7+#h operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
+.wT
9kFcc 那么我们就照着这个思路来实现吧:
)+*{Y$/U }z?xGW/k 8Y xhd
. template < typename Cond, typename Actor >
&!6DC5 class do_while
T|!D>l' {
Y!;gQeC Cond cd;
4XD)E& Actor act;
33,;iE public :
h*G#<M template < typename T >
Gj5>Y!9 struct result_1
>j)
w\i {
FXeV6zfrE typedef int result_type;
=Iy/cHK } ;
Dw*Arc+3V -}< d(c do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
:;q>31:h &q"'_4 template < typename T >
R|$[U typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
xHm/^C&px {
0FTRm2( do
(GnVwJ<v9V {
[\88@B=jXP act(t);
w/O<.8+ }
erXy>H[; while (cd(t));
Esb?U|F4 return 0 ;
y%2%^wF }
a6k(9ZF } ;
6EZ1YG} )&XnM69~b q%DVDq( z 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Q5hb0O%a 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。
0n\^$WY 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。
w[e0wh`. 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。
#jhQBb4?, 下面就是产生这个functor的类:
FT<H]Nf 6aRGG+H P$6W`^DZ template < typename Actor >
2rF?Q?$,B class do_while_actor
\y[Bu^tk {
^v
]UcnB0 Actor act;
`}[VwQ public :
1 pa*T! do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
nG!&u1* %A8Pkr<&E template < typename Cond >
-QN1oK@\mE picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
BXNI(7xi } ;
FwXKRZa T!Xm")d 1]_?$)$T 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
1V-=$Q3
V7 最后,是那个do_
C2CYIok$& <%M\7NDWDA 5?Uo&e class do_while_invoker
Tt{U"EFO {
A*rZQh
b[ public :
-)4uYK* template < typename Actor >
U~oBNsU" do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
~g*Y,
Y {
@bc[
eas return do_while_actor < Actor > (act);
>_&~!Y.Z= }
J 5Wz4`' } do_;
S&5Q~}{, mfu*o0 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
g8LT7 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
di"C]" ; 最后来说说怎么处理break和continue
Tld1P69( 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。
P{"WlJ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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