一. 什么是Lambda
[(#)9/3, 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
^$lZ 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
^?""'1iuQx _1G/qHf^S Tf]ou5|
S 4
17.n class filler
ly*v|(S& {
(W:@v&p public :
aaY AS"/: void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
L f"!:] } ;
CV"}(1T U- 1UWq FauASu,A 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
fTy:Re :AztHf?X 8Z\q)T /}U)|6-B for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
?|W3RK; oydP}X E#(e2Z= 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
^" ?a)KC ky[Cx!81C ~$T>,^K
y ]i`Q+q[ 二. 战前分析
]ASw%Lw) 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。
yVK
;
" 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
%+j/nA1%S 6z U i:jXh9+ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
#
f-hI /* --------------------------------------------- */
0$Rn|yqf% vector < int *> vp( 10 );
\HzmhQb+m transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
"0;WYw? /* --------------------------------------------- */
">wvd*w0"( sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
"]]LQb$ /* --------------------------------------------- */
4lX_2QT]E int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
aanS^t0 /* --------------------------------------------- */
1PdG1' for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
gw,K*ph}q /* --------------------------------------------- */
Ff/Ap&0+ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
(jU_lsG (VMCVZ 18F}3t??
AjcKz 看了之后,我们可以思考一些问题:
Het"x 1._1, _2是什么?
SceHdx(] 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。
o#wly%i') 2._1 = 1是在做什么?
MhHh`WUGh 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。
Gy):hGgN 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。
BXdk0 zKJQel5 ^\B4]'+^j 三. 动工
d6tv4Cf 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
(,o@/ -o Qm3F=*)d &\6},JN 3^wHL:u template < typename T >
ER9{D$ class assignment
k6(</uRj {
*\'t$se+ T value;
#|je m public :
'q:7PkN!p assignment( const T & v) : value(v) {}
.E^w, o template < typename T2 >
+zch e T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
cFq<x=S } ;
{c3FJ5: ZlC+DXg#S H:hM(m0?q 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
yN`hW&K 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
xP>cQEL ot D['J4B !?ZR_=Y% .+XK>jl+ class holder
IYq#|^)5+ {
o S%(~])\ public :
QpQ 2hNf template < typename T >
zOSUYn assignment < T > operator = ( const T & t) const
ly34aD/p~, {
Heh&;c return assignment < T > (t);
pm=O.)g4` }
c"kB @P
} ;
m_Ed[h/I n6Uh%rO7S| \PT!mbB? 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
E)m \KSwh x*F-d2D static holder _1;
u{=h%d/ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Eu&$Rq} nkPlfH for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
p2l@6\m\ 而不用手动写一个函数对象。
Jxe 5y3*
( =/'>.p3/S 4.,|vtp lU
Zj 四. 问题分析
w)S 4Xi= 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。
.{ILeG 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。
0B9FPpx? : 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
-a_qZ7 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
8iD7K@ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
~ u1~% BTr;F]W 五. 问题1:一致性
DI;LhS*z 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?|
}03?eWk/y 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
^pe/~ :a '=+N
)O struct holder
\ CcVk"/ {
11QZ- ^ //
"'``O~08/ template < typename T >
9HN&M*} T & operator ()( const T & r) const
9(HGe+R4o {
r*mYtS return (T & )r;
xv$fw> }
Z-CA9&4Uh } ;
>clVV6B "dndhoMq 这样的话assignment也必须相应改动:
In%FOPO .Gr"|uII template < typename Left, typename Right >
})@xWU6! class assignment
;6 d-+(@ {
<<qzZ+u Left l;
^|h_[> Right r;
h){ #dU+& public :
W=S^t_F assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
B(71I; template < typename T2 >
9b-4BON{P T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
&~.|9P/45 } ;
`3[W~Cq ^o Ds*F 同时,holder的operator=也需要改动:
b?Q$UMAbH !7]^QdBLY template < typename T >
'^7Z]K <v assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
L28wT)D- {
\[]BB5)8 return assignment < holder, T > ( * this , t);
X eis_ }
*}HDq(/>w g] IPNW^n 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。
>3 p8o@: 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
It 3@
Cd> (NnE\2 return l(rhs) = r;
Y~( 8<`^ 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。
}|=Fnyj 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Vfq-H /+ 7PfNPz<4+ template < typename Tp >
6eB~S)Ko class constant_t
A;/,</ {
bTYR=^9 const Tp t;
l'!_km0{d public :
J+Y?'"r constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
[ryII hQ template < typename T >
ed/
"OgA const Tp & operator ()( const T & r) const
VD,g3B p {
vXdI)Sx[ return t;
i-95>ff }
<Z1m9O "sy } ;
NSx-~) }ew)QHd 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
0yUn~'+(Sp 下面就可以修改holder的operator=了
9j;!4AJ1t 7|ACJv6%9 template < typename T >
vvG*DGL)qL assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Kx;l a {
'vZWkeo return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
|F=.NY
}
0eA|Uq~ Fv^>^txh 同时也要修改assignment的operator()
qssK0!- ^|h.B$_F, template < typename T2 >
n;.); T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
4Dd]:2|D 现在代码看起来就很一致了。
/GNm>NSK T}'*Gry 六. 问题2:链式操作
>#;>6q9_ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
` apCu 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。
i|!R*" 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。
w0.;86<MV 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。
y?*Y=," 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
'2p,0Bk9i *'@T+$3s template < typename T >
"GxQ9=Z struct result_1
N40DL_- {
6D4u?P, typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
`Z@qWB< } ;
w/ID yQ Jd|E
4h~( 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:
=@;\9j @# p{,L template < typename T >
-{*QjP;K struct ref
UQT=URS {
Og2w]B[
typedef T & reference;
NdI~1kemr } ;
~MK%^5y? template < typename T >
kKVNE hTp struct ref < T &>
^
-lWv {
E@@XWU21;N typedef T & reference;
U]E~7C } ;
~#rmw6y T' )l 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
s%zdP s<LYSr d template < typename T >
(=Lx9-u typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
40;4= {
<q4<3A return l(t) = r(t);
thh0~g0/ }
AHP;N6Y6 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。
n--s[Kdo8 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
[:{HX U7y U,\t2z 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
|198A,^ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
ZlL]AD@ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
F^wm&:%{` +5 调用divide的对象返回一个add对象。
D'_w
* 最后的布局是:
S1*xM Add
Bc?KAK / \
E$5A
1 Divide 5
t \,XG / \
e6'y S81 _1 3
C.VU"= - 似乎一切都解决了?不。
rn-CQ2{? 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。
U{&gV~ 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。
{60U6n 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:
6"U$H$i.G <L<d_ template < typename Right >
k :`yxxYIh assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
`z6I][Uf Right & rt) const
B5/"2i {
qbD[<T return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
I73=PfS:m }
o+FDkqEN 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
/9@VnM 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。
7SJtW`~ 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;eY]l8 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。
1c*XmMB 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。
LCemM; o 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?
Dq9*il;' 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:
(Ujry =f 7E\k97#G template < class Action >
->a| class picker : public Action
DDp\*6y3l {
(cm8x public :
5/m}v'S% picker( const Action & act) : Action(act) {}
R
b=q
# // all the operator overloaded
%@Nu{?I } ;
\vqqs P?j ;&@$^e 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。
OH6-\U'.Z 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:
`z<I< D`2w>{Y template < typename Right >
`]wk)50BVp picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
LHd9q^D {
\JIyJ8FleC return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
?dAy_|
zD }
V ^hR%*i'
Jju^4 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
@*-t.b2k 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。
WXe]Q bg ibh,d.*~g template < typename T > struct picker_maker
M^ jEp {
"WzD+<oL typedef picker < constant_t < T > > result;
ZFRKzPc
{V } ;
0@kL<\u template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
8Cw3b\ne {
7,5Bur typedef picker < T > result;
eR:C?v } ;
c]R27r E ~ ;ObT= 下面总的结构就有了:
J(w 3A)( 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。
!uqp?L^; 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。
Cm;M;
? picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
l;}3J3/qq] 至此链式操作完美实现。
e@7UL|12 j?1wP6/NP #M@~8dAH}M 七. 问题3
2 :wgt 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。
+P%k@w#<Z nB6 $*' template < typename T1, typename T2 >
hRZYvZ3 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]EqwDw4 {
8yk4#CZ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
YFP<^y= }
BJKv9x1jK k{D0& 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:
bD.KD)5 -quJX;~ template < typename T1, typename T2 >
"v/Yw'!
) struct result_2
1@n'6!]6O {
&cwN&XBY typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
n0g8B } ;
izs=5 RoNE7|gF: 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?
OAf}\ 这个差事就留给了holder自己。
%F\.1\&eE g{CU1c)B L8(2or template < int Order >
pfHfw,[ class holder;
oxL)Jx\c9A template <>
3!{Tw6A8( class holder < 1 >
6Ta+f3V {
6j95>} @ public :
pog template < typename T >
oU se~ struct result_1
#x`K4f) {
H!'4A& typedef T & result;
vo(:g6$ } ;
?TJ4L/"(k6 template < typename T1, typename T2 >
>Y(JC#M; struct result_2
o`G6! {
\Foo:jON typedef T1 & result;
`@ny!S|1/ } ;
e=3C*+lq\ template < typename T >
;hF}"shJN typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
;YSe:m* {
K+"3He return (T & )r;
8 Vf#t!t }
LH.Gf template < typename T1, typename T2 >
RA?_j$ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
:{4C2qK> {
c91^7@Xv return (T1 & )r1;
I L,l XB< }
/GX>L) } ;
l(Dr@LB~ N;,zPW a
template <>
EIfqRRTA class holder < 2 >
}zxf~41 {
P(DEf( public :
&n6L;y- template < typename T >
:,M+njcFc struct result_1
_`gkYu3R+ {
IaQm)"Z typedef T & result;
E)`0(Z:E } ;
Vr Lp5?Bh template < typename T1, typename T2 >
LT>_Y`5> struct result_2
QmSMDWkh {
\ 4^zY' typedef T2 & result;
mZc; n.$U } ;
Y652&{>q
template < typename T >
R)ZzRz|/ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
k=mLcP {
U;IGV~oT return (T & )r;
vH-|#x~ }
U;TS7A3 template < typename T1, typename T2 >
;Z`a[\i': typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
4w'&:k47 {
[s`B0V`04 return (T2 & )r2;
.AOc$Nt }
bcjh3WP } ;
%rJDpB{ e$P^},0/ 3 !8#wn 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> >。
_>]/. w2= 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
$]xH"Z%" 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
9H;Os:"\| Y:\]d1C return l(i, j) = r(i, j);
ezbk@no 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
X@}7 #Vt ky]^N) return ( int & )i;
& wtE"w return ( int & )j;
j>?nL~{
最后执行i = j;
=OtW!vx#R. 可见,参数被正确的选择了。
p7Zeudmj 5de1r B| eY`9J4o ' j^8HTa0Cy| v;G/8>GRy 八. 中期总结
&Ep$<kx8 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
D</?|;J#/ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
xu"-Uj1 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
0sKoNzE 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
H1%o)'Kut4 ROfV Y:,M Qi dI Yc-5Mr8*, sx;/xIU| Q.7X3A8 九. 简化
v(JjvN21 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
]AM*9! 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
g\/|7:yB] 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
9}2/ko 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
g'T L`=O +-*/&|^等
i !sVQ(: 2. 返回引用。
n#WOIweInf =,各种复合赋值等
muF&t'k 3. 返回固定类型。
|5FEsts[
各种逻辑/比较操作符(返回bool)
s0vcGh#w 4. 原样返回。
yB*aG operator,
N;P/$ 5. 返回解引用的类型。
k5bv57@ operator*(单目)
WdC7CK 6. 返回地址。
{~}: oV operator&(单目)
Wt!;Y,1s 7. 下表访问返回类型。
bOrE86v: operator[]
I
Gb'ii=A 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
5oYeUy>N operator<<和operator>>
L{&1w jL5O{R[
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。
Vu~fF@
| 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
wod{C ! _f "I%QTL template < typename Left >
tVX|e2Y struct value_return
jL4"FTcE]3 {
QJkiu8r template < typename T >
iK'A m.o+ struct result_1
}l]r- {
JPT&!%~ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
j9RpYz } ;
kIt1k w I|>IV template < typename T1, typename T2 >
UQ^
)t
] struct result_2
b^8"EBo {
M5`m5qc3 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
:t+LuH g } ;
Z,XivU& } ;
c No)LF |?'
gT"# T~}g{q,tR 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
zn*i \4*i;a.kU 下面我们来剥离functor中的operator()
t`\l+L 首先operator里面的代码全是下面的形式:
)5;|mV j=>WWlZ return l(t) op r(t)
&.0 wPyw return l(t1, t2) op r(t1, t2)
D{[i_K return op l(t)
JvW!w)$pY return op l(t1, t2)
AucX4J< return l(t) op
jJ_6_8# return l(t1, t2) op
.N#grk)C return l(t)[r(t)]
wLQM]$O return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
6XeqK*r* etP`q:6^c 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:
(G"/C7q 单目: return f(l(t), r(t));
rIH+X2x return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
QO,ge<N+N 双目: return f(l(t));
qRZLv7X*j return f(l(t1, t2));
-f(<2i 下面就是f的实现,以operator/为例
1g|6,J D4GXZX8K struct meta_divide
@eDL j} {
UFa 00t^5 template < typename T1, typename T2 >
l{\@+m static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
pQ+4++7ID {
hN:2(x return t1 / t2;
RveMz$Yy }
'cbD;+YH } ;
/lvH p
Aa%ks+1 这个工作可以让宏来做:
/#?i +z ]p~,C*UH0 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
JvLa@E) template < typename T1, typename T2 > \
r\{; ~V static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
~48mCD 以后可以直接用
#1f8A5< DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
gLv";"4S 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
gMZ?MG (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。。。)
~7=w,+ Ibl==Irk 1hgmlY` 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
j6)@kW9x X?.LA7 )CK template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
!7[Rhk7bW class unary_op : public Rettype
qdVExO& {
y#;@~S1W Left l;
r`/tb^ public :
3&JsYQu unary_op( const Left & l) : l(l) {}
4;d9bd)A <%rG*vzi template < typename T >
=Wk!mGc typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
M3dNG]3E {
9Q%Fel. return FuncType::execute(l(t));
dmD':1 }
ojd/%@+u+Y #|
Et9 template < typename T1, typename T2 >
bKH8/*Yk typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
A5gdZZ'x {
Iih~rWJ return FuncType::execute(l(t1, t2));
{*%'vVv+ }
G l*C"V
} ;
!Hr
+|HKQ? ;dYpdy 4o2C=?@( 同样还可以申明一个binary_op
=X2EF 8f | template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
,*V{gpC7 class binary_op : public Rettype
N*My2t_+E {
D|n`9yv a Left l;
ZUMzWK5Th Right r;
o^},L? public :
"ND 7,rQ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
p]#%e0 7Q.?]k& template < typename T >
*Ta*0Fr=9| typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
q $s0zqV5 {
O.*, e return FuncType::execute(l(t), r(t));
'on, YEp }
]pr;ME<M{ u*&wMR>Crf template < typename T1, typename T2 >
y_8 8I:O typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
X4Eq/q" {
)fR'1_ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
jQ_j#_Vle }
*A O/$K@Ma } ;
5o2;26c r/fLm8+ Ohnd:8E 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
eEQ
4L\d 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
%Sfew/"R0 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
~ FM5]<X) 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。
QE$sXP7&u 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
uQ{ &x6.1 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
,`MUd0 n 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Bi)1* 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
_w=si?q 下面是修改过的unary_op
Yyby 1 ]7-*1kL8=~ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
aDTNr/I class unary_op
p^A9iieHp= {
uG2Hzav Left l;
S=ebht= ">lu8F public :
y'pAhdF *)ZDN~z7o unary_op( const Left & l) : l(l) {}
HkD6aJ:kA! diGPTV-?$ template < typename T >
;dNKe.`Dg struct result_1
4WZ:zr N {
B3]q*ERAo typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
`\P#TBM } ;
sME3s- {xp/1?Mo* template < typename T1, typename T2 >
]i)m struct result_2
lW1Al>dW< {
I1S*=^Z_U typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
g>A*kY } ;
<V#9a83JP ?`,<l#sj template < typename T1, typename T2 >
v{"$:Z
ow typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
61HU_!A8S {
YN#i^( return OpClass::execute(lt(t1, t2));
<<W{nSm# }
!v;N@C3C i<l_z& template < typename T >
-uXf?sTV typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a.#`> {
'.r_6X$7Jt return OpClass::execute(lt(t));
%{WS7(si }
h5e(Avk //n$#c_}u } ;
Z1
%"w*U 1%68Pnqk t<wjS|4 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
eW,{E)x: 好啦,现在才真正完美了。
?zGx]?1P1< 现在在picker里面就可以这么添加了:
%wWJVq}jx |*ss`W7F,2 template < typename Right >
n]^zIe^6 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
M?l/_!QB {
]-h;gN return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
CT,P Q }
(Ild>_Tdb` 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。
'c7C*6;a *;cvG?V D])&> LK\L}<;1V
|Hx#Uk# 十. bind
@oE^( 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。
0z&]imU 先来分析一下一段例子
qF'lh ;Z^\$v9? Rp.42v#ck int foo( int x, int y) { return x - y;}
U;
-2)+ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
8J|2b; Vf bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
lTb4quf8I 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。
jN))|eD0x 我们来写个简单的。
skr dL.5 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Z~R7 G 对于函数对象类的版本:
eXKp um~ )
uM*`% template < typename Func >
gOiZ8K! struct functor_trait
`C pfQP&^ {
atr0hmQ typedef typename Func::result_type result_type;
qzon);#7w } ;
6%yt"XmT 对于无参数函数的版本:
`qoRnG g[G+s4Nv template < typename Ret >
wrP3:!= struct functor_trait < Ret ( * )() >
6roq 1=
{
Ei>.eXUD5 typedef Ret result_type;
l,fwF ua } ;
^VI\:<\{ 对于单参数函数的版本:
;Mw<{X- <C1w?d$9I template < typename Ret, typename V1 >
)FQxVT,. struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
M!i["($_ {
;t~Y>, typedef Ret result_type;
W3+;1S$k } ;
O0l1AX" 对于双参数函数的版本:
(N"9C+S} [_T6 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
JU Xo3D~ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
*""iXi[ {
}|UTwjquBD typedef Ret result_type;
-,186ZVZ } ;
:>CD; 等等。。。
HXm&` 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
]qb>O:T %y)]Q| template < typename Func >
-e\OF3Td struct func_return
fJ GwT {
bV$g]->4e template < typename T >
V=gu'~ struct result_1
:]icW^% {
rF$S typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
U(+%iD60i } ;
<<DPer2 AvVPPEryal template < typename T1, typename T2 >
g#Z7ReMw struct result_2
q*K[? {
v4qpE!W27~ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
1@t8i?:h } ;
=}"P;4: } ;
:*M2@ W K(GR\@ y*Gq VA[ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
s"`Oj5 \WqC^Di template < typename Func, typename aPicker >
z57q| class binder_1
)j QrD` {
e= XC$Jv Func fn;
8Ow#W5_3| aPicker pk;
y1h3Ch>Y public :
2K^xN]]rG 4Wu(Tps template < typename T >
KBoW(OP4' struct result_1
\=[38?QOY {
m2l0`l~T8 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
v5I5tzt*%H } ;
|fb*<o eT S^N{=* template < typename T1, typename T2 >
H?
%I((+ struct result_2
Bnz}:te} {
1lsg|iVz typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Oiw!d6"Ovq } ;
a~k*Gd( OTEx9 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
A&d_!u> SbobXTbG template < typename T >
rc}=`D` typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
PkOtg[Z {
&!*p>Ns)e return fn(pk(t));
>p3S,2SM }
}]pO R&o template < typename T1, typename T2 >
YCBUc<) typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9Z:pss@ {
?' $}k return fn(pk(t1, t2));
ai)?RF }
rD>q/,X=\ } ;
R;w1& Z ^izf&W.j! ^56#{~%^? 一目了然不是么?
jYh.$g<`0+ 最后实现bind
i;#AW($+a fM<g++X 6 w0r)
template < typename Func, typename aPicker >
ra]\!;}L0 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Y2>*' nU {
ibgF,N return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
."j*4 }
zQtx!k= a{iG0T.{Yh 2个以上参数的bind可以同理实现。
1gH>B5` 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
+B
OuU# &wB?ks 十一. phoenix
vFGVz Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
U&6f:IV MLn?t^v- for_each(v.begin(), v.end(),
Va\?"dH>M (
GnW_^$Fs do_
+C(/.X
Kz% [
u=B,i#>s cout << _1 << " , "
o(5
(]bJ ]
g8;JpP w .while_( -- _1),
Y.8mgy> cout << var( " \n " )
YRP$tz+
_ )
0bG2YMs );
yl~h
`b4 JOH=)+xj 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
t/:]\|]WB 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
AlT04H operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
.Ue1}'v*, 那么我们就照着这个思路来实现吧:
xr4kBC
t s&WHKCb o*|j}hnbv template < typename Cond, typename Actor >
KfLp cV class do_while
!4
G9`>n {
v"smmQZik Cond cd;
NpY zN|W: Actor act;
"4qv
yVOE public :
_cH 7lO[ template < typename T >
EXYr_$gRs struct result_1
qQUCK {
q/yL={H? typedef int result_type;
OO+QH 2j } ;
khtSZ"8X /
L/hR4 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
gEU|Bx/!= [D%5Fh\0 template < typename T >
+ %07J6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-.X-02 {
4q\bnt do
R7d45Wl {
k),. act(t);
|\MgE.N }
BSB;0O M while (cd(t));
d%: return 0 ;
b$:<T7vei }
\P|PAU@, } ;
11(:#4Y, !nkjp[p I
;Sm<P7* 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
oMV<Yn_< 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
X)peY 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
Q5H!
^RQm 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
.v{ok,& 下面就是产生这个functor的类:
e1j3X\ \ '=2/0-;Jf ?W(>Yefk template < typename Actor >
:_FnQhzg class do_while_actor
j!:^+F/ {
!w8t`Z[' Actor act;
E9IU,P6a public :
k_hV.CV do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
rv\m0*\< l$~3_3+ template < typename Cond >
nM1F4G picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
uwcm%N;I" } ;
""JTU6]MS .m]"lH* [%alnY 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
J7`fve 最后,是那个do_
N:]71+ oWu2}#~z_ ;p!|E3o. class do_while_invoker
i*Wekr3Wo {
/7
CF f&4 public :
NT6OGBl& template < typename Actor >
\CP)$0j-&o do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
&?R2zfcM {
0GtL6M@pP return do_while_actor < Actor > (act);
\<}4D\qz }
{hzU } do_;
fZqqU|tq %MQU&H9[ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
^]&uMkPN 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
7<<-\7` 最后来说说怎么处理break和continue
6V"| 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
x +=zG4Hm 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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