一. 什么是Lambda
CxV$_J 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
3-T"[tCe 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
r @URs;O= PN"=P2e/ 6 -%_v b6u .P(Ax:g class filler
~5;2 ni8n {
m:W+s4!E public :
,7n8_pU void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
6sQY)F7p } ;
(Rs|"];?Z vPSY1NC5 WX&0;Kr 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
Ru~;awV? mcb|N_#n/ m4@Lml+B, ^fEer for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
y;VmA#k` [2.;gZj QR\2%}9b 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
S#F%OIx (J5M+K\H u|sdQ R/\ qDY,@ 二. 战前分析
A kEt=vI 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
ayZWt| iHA 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
&`2$,zX# c9ea%7o{0a _X~xfmU for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
}Sh3AH/ /* --------------------------------------------- */
bcUa'ZfN< vector < int *> vp( 10 );
?hOvY) transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
`s\E"QeZN /* --------------------------------------------- */
KN:V:8:J sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
m+EtB6r /* --------------------------------------------- */
Kwo0%2Onkd int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
+(m*??TAV /* --------------------------------------------- */
GDwijZw for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
h%ba! /* --------------------------------------------- */
:OD-L)Or for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
h/NI5 Z!z#+G V5!mV_EoR@ ,xg(F0q 看了之后,我们可以思考一些问题:
;0nL1R]w( 1._1, _2是什么?
{q/D,Rh8 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。
0[92&:c, 2._1 = 1是在做什么?
,D93A 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。
0O|l7mCr%I 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。
F
@uOXNz) NI2-*G_M M!O &\2Q 三. 动工
}UWi[UgA 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
'^`% | W<jN _53NuEM1 K[[ 5H template < typename T >
wF)g@cw class assignment
"q7pkxEuJ {
[W8?ww%qT T value;
w^)_Fk3 public :
qFwAzW;" assignment( const T & v) : value(v) {}
{KqERS&
g template < typename T2 >
xF`O ehVA T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
.tzQ
hd> } ;
gezZYP)d d$PQb9Q+f Df}3^J~JX 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
"[2D&\$ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
znNv;-q t}2M8ue(& VcORRUp HC
RmW' class holder
uE&2M>2 {
F>"B7:P1:Q public :
O/lu0acI template < typename T >
o(Q='kK assignment < T > operator = ( const T & t) const
U>a~V"5,u {
$j'8Z^ return assignment < T > (t);
BF(Kaf;<t. }
PaBqv] } ;
dk@iAL*v Rqun}v} s AlOX`t 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:
~uw eBp~O {AO`[ static holder _1;
]MRQcqbpqL Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
$m0-IyXcv ntD8:%m for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
K~jN"ev 而不用手动写一个函数对象。
E)%r}4u> )B5(V5-!| nm
!H< 3.D|xE]g 四. 问题分析
--g?`4 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
`l<pH<F 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
DTM
xfQdk 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
J85Kgd1
\a 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
F1b~S;lm 下面我们可以对这几个问题进行分析。
!K/zFYl z1~FE 五. 问题1:一致性
F!&_ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
h2mU 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
m95;NT1N/g y3NMt6 struct holder
W=?s-*F[~ {
<dX7{="& //
ZO!)G template < typename T >
zXT[}J VV T & operator ()( const T & r) const
_|KeB(W {
KGsW*G4U= return (T & )r;
d;LBV<Z? }
Tsl0$(2W } ;
|p
@,]cz =y1/V'2E 这样的话assignment也必须相应改动:
GoRSLbCUR
nY=]KU template < typename Left, typename Right >
a3(q;^v class assignment
bcE%EQ {
\&1Di\eL Left l;
YLe$Vv735 Right r;
`|g*T~;
kC public :
O-YB+~"3Z assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
rQ$Jk[Y template < typename T2 >
5ofsJ!b' T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
~riV9_- } ;
.5YIf~!59 2:D1<z6RQ 同时,holder的operator=也需要改动:
b}5hqIy '3V?M;3|K template < typename T >
bhc
.UmH assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
"T'?Ah6 {
1
Ll<^P return assignment < holder, T > ( * this , t);
{;Ispx0m }
SBqx_4} `DcZpd.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。
\`,,r_tO 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
:Y>M//0 pm~uWXqxr= return l(rhs) = r;
U0t~H{-H 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。
B:QAG 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
K#oF=4_/| ]aVFWzey template < typename Tp >
f3Cjj]RFv class constant_t
y|E{] {
97n@HL1 const Tp t;
YJEL'k<l public :
3~Vo]wv constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
0(~,U!g[= template < typename T >
7Yrp#u1! const Tp & operator ()( const T & r) const
v3{[rK} {
{=GWQn6cc return t;
}I;5yk,o }
^@0-E@ {c
} ;
L?gak@E p .^#mN 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
t/9,JG 下面就可以修改holder的operator=了
".R5K ? eTp}*'$p template < typename T >
;+/[<bv d" assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
E6NrBPm {
&\0V*5tI return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
j.L`@ }
ve|`I=?2 #r4S% 同时也要修改assignment的operator()
k TLA["<m :U7m@3czU template < typename T2 >
4vk^= T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
O]Mz1 ev| 现在代码看起来就很一致了。
_+\hDV>v "?~u*5 六. 问题2:链式操作
&sRjs 现在让我们来看看如何处理链式操作。
8I'Am"bc\ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
mfNYN4Um6 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
faVR % 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
>
CPJp!u 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
*\i<+~I@l u,6 'yB'u template < typename T >
G
39 struct result_1
LK^t](F {
n ./onv typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
W_zAAIY_Y } ;
I&e,R =v$H8w 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:
Q\DD^Pbq :X`Bc" template < typename T >
*1L;%u| [ struct ref
dD2N!umW {
ZhWtY typedef T & reference;
#<7ajmr } ;
psg}sl/ template < typename T >
pEjA*6v|, struct ref < T &>
?`hk0q X3 {
A|BvRZd typedef T & reference;
J jCzCA:K_ } ;
p[QF3)9F }@pe`AF^ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
a/.O,&3
VxOrrs7Z template < typename T >
; b2)WM: typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Xf.w(- {
S-8O9 return l(t) = r(t);
/:a~;i }
4ifWNL^) 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。
7CGKm8T 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
LDL#*g Kl[WscR 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
-IR9^) _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
fN8|4 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
W39R)sra +5 调用divide的对象返回一个add对象。
ms=Ilz 最后的布局是:
saH +C@_, Add
;6o p| / \
wovWEtVBU Divide 5
-v9V/LJ / \
Kfc(GL? _1 3
(U/xpj} 似乎一切都解决了?不。
.cA[b 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。
q_8qowu" 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。
"[=Ee[/ 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:
39JLi~j, ~ e[)]b3 template < typename Right >
c@{,&,vsj assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
B @]( , Right & rt) const
L4aT=of- {
{y|y68y0+ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
(r,RwWYm }
#jV6w=I 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Mi\f?
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。
apUV6h-v 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。
m p~\ioI*d 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。
ushQWP) 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。
$Q|66/S^ 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
Nuk\8C 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
FuaGr0] ]?U:8% template < class Action >
J$PE7*NU class picker : public Action
+MOUO$;fGt {
p&bQ_ XOH public :
4qjY,QJ picker( const Action & act) : Action(act) {}
G%anot // all the operator overloaded
Y3[< } ;
WJ\YKXG (@`+Le Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
SDV} bN 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
SZc6=^$ (~{7 e/)r template < typename Right >
1K,bmb xRt picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
c*!bT$]~\ {
w IT`OT6Q return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
lN 1 T\ }
D?]aYCT hGF:D#jyT Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
k+-u4W 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
6R@
v>} CQ sVGn{x template < typename T > struct picker_maker
dvsOJj/b {
wmY6&^?uS typedef picker < constant_t < T > > result;
9 VkuYm,3 } ;
yq[C?N &N template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
<s-_ieW' {
?
Z8_(e0U typedef picker < T > result;
av
wU)6L } ;
RKIqg4>E QsI>_<r 下面总的结构就有了:
LPT5d 7K@ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
k$o6~u 2& 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。
[m!\ZK picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
b#k$/A@ 至此链式操作完美实现。
tA@#SIw -CY?~WL& t ba%L 七. 问题3
X>F/0/ 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
yS7[=S [F+lVb template < typename T1, typename T2 >
I2|iqbX40Q ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~oT0h[< {
)y.J2_lI8 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
|!I# T }
:?jOts>uP nb'],({:9 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
Qo)>i0 UX2`x9 template < typename T1, typename T2 >
sh}=#eb struct result_2
Dw;L=4F
| {
}RG typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
8!me$k& } ;
D4n~2] ]Rnr>_>x; 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?
<JYV
G9s} 这个差事就留给了holder自己。
:(A]Bm3 .'+Tnu(5q $CHri| template < int Order >
v.\1-Q? class holder;
bbiDY template <>
$}W=O:L+D class holder < 1 >
=wU08} {
nd_d tsp# public :
"z< =S template < typename T >
OMO.-p struct result_1
Q?7UiTZ {
SMqJMirR typedef T & result;
3boINmX } ;
8K6yqc H template < typename T1, typename T2 >
292e0cE struct result_2
5 ah]E {
o*I=6`j typedef T1 & result;
~+QfP:G } ;
mWUQF"q8 template < typename T >
|CY.Y, typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
h3>/..l {
fX#Em'Ab[ return (T & )r;
?8b?{`@V }
`dn|nI2 template < typename T1, typename T2 >
n/S1Hae` typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
hUB_[#8# {
=<iK3bPkU return (T1 & )r1;
?o),F^ir }
,V.X-`Y } ;
5sFp+_`` %@kmuz?? template <>
V8`t7[r class holder < 2 >
MPT*[&\- {
2m[z4V@` public :
E]6;nY? template < typename T >
C:l
/% struct result_1
hqD]^P>l1 {
C{-e(G`Yd typedef T & result;
B Lw ssr. } ;
<k6Zx-6X< template < typename T1, typename T2 >
=d.Z:L9d struct result_2
F^3Q0KsT {
V
;1$FNR
typedef T2 & result;
>q[ (UV } ;
3iR;(l} template < typename T >
\;.\g6zX typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
+P6q
wh\v {
t]2~aK<] return (T & )r;
4}!riWR }
~*- eL. template < typename T1, typename T2 >
E
Rqr0>x typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
|.)oV;9 {
arrNx|y return (T2 & )r2;
JN$v=Ox{ }
2jOh~-LU } ;
m/Q@ - AWi~qzTZ &LwR9\sh 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> >。
pI,QkDJ0 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
TmoODG>@ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
,L6d~>=41 g"FG7E& return l(i, j) = r(i, j);
/3L1Un* 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
#dtYa JC_Y#kN@z return ( int & )i;
tTLD6# return ( int & )j;
@F+4
NL-'P 最后执行i = j;
a:XVu0`( 可见,参数被正确的选择了。
tUDOL-Tv Og Y4J|< m3+MRy5 fOdkzD, $[by) 八. 中期总结
9.!6wd4mw 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
O1ofN#u 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
%kxq" =3 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Wr a W 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
C;1A$]bk e>#*$4tg mawomna 2+s_*zM- )~rfx |ITp$_S 九. 简化
4askQV &hj 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。
"
2Dz5L1v 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
<IC=x(T 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:
26G2. /**< 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
SsIy ;l +-*/&|^等
1y2D]h /' 2. 返回引用。
{Uz@`QO3 =,各种复合赋值等
9gZMfP 3. 返回固定类型。
JN .\{ Y 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
/!=uM. 4. 原样返回。
TUw^KSa operator,
m$ )yd~ 5. 返回解引用的类型。
}/nbv;) operator*(单目)
X};m \Bz 6. 返回地址。
me_DONW operator&(单目)
=!w5%|r. 7. 下表访问返回类型。
v~H1Il_+ operator[]
mSp- 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
.{1G"(z operator<<和operator>>
zH0%;
o} 9z$]hl OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
*p`0dvXG2 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
/`Yy(?, gbsRf&4h template < typename Left >
y>Zvos e struct value_return
KkP}z {
1P.
W 34 template < typename T >
K_{f6c< struct result_1
4v_?i@,L {
m2E$[g typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
F l83
Z> } ;
/ *RDy!m 7g[m,48{ template < typename T1, typename T2 >
ZM K"3c9 struct result_2
^1s!OT Is {
)G\23P typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
K{.s{;# } ;
7F5t& } ;
e^&QT ,d(F|5M: 8/,m8UOY 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
uSLO"\zysX }`8g0DPuD9 下面我们来剥离functor中的operator()
h!5^d!2, 首先operator里面的代码全是下面的形式:
~=h]r/b< U %jdV8D#Q return l(t) op r(t)
gcqcY return l(t1, t2) op r(t1, t2)
a*REx_gLG return op l(t)
]W7(}~m return op l(t1, t2)
a/;u:" return l(t) op
Y]/(R"-2G return l(t1, t2) op
$/90('D return l(t)[r(t)]
f#_ XR return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
kT@RA} ,DK |jf 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
;ZHKTOoK 单目: return f(l(t), r(t));
"D}PbT[V return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
a\S"d 双目: return f(l(t));
bN$`&fC0 return f(l(t1, t2));
)67_yHW 下面就是f的实现,以operator/为例
`au('
xi< z`qBs struct meta_divide
hLPg=8nJ_ {
;
Xrx>( n template < typename T1, typename T2 >
0,)B~|+ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
W{O:j {
8J{I6nPF return t1 / t2;
8>S"aHt 7 }
L&=j O0_ } ;
A`v (hBM %VOn;_Q*B 这个工作可以让宏来做:
!4GGq Pk9s~}X #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
}hrLM[ template < typename T1, typename T2 > \
s\i=-` static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
G;_QE<V~_ 以后可以直接用
iwWy]V m7 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
ZHUAM59bx 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
qg#TE-Y` (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。。。)
lc>)7UF A`Q'I$fj '\\dh 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
";E Mu(IXb &f'\9lO template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
M[ $(Pu class unary_op : public Rettype
yn<H^c {
u
+q}9 Left l;
8:;_MBt public :
bq[j4xH0X unary_op( const Left & l) : l(l) {}
b/Y9fQn :-ZE~bHJ template < typename T >
p.^mOkpt typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Z m9 e|J {
pA%XqG*=Y return FuncType::execute(l(t));
<9 lZ%j; }
drP2%u Yr5A,-s template < typename T1, typename T2 >
+]uW|owxo typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
CZRrb 84 {
=Xh^@OR return FuncType::execute(l(t1, t2));
kF.!U/C }
G,M &z>ub0 } ;
TWYz\Hmw e`zEsLs@ 3dfG_a61y 同样还可以申明一个binary_op
qb(#{Sw0 @'L/] template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
fL.;- class binary_op : public Rettype
=MDir$1Z {
9;2PoW8 Left l;
vl*CU"4 Right r;
RR!(,j^M public :
'$pT:4EuGq binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
aSd$;t~ 1MHP#X;| template < typename T >
m6^Ua typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@*q WV*$h {
v'Ce|.; return FuncType::execute(l(t), r(t));
*F* c }
D5fJuT-bp W/ZmG]sZE template < typename T1, typename T2 >
H=])o21 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!R;P"%PHV {
'#$Y:/ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
VTk6.5!8 }
<J-bDcp } ;
;Q&38qI <GPL8D W)JUMW2| 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
4O_z|K_k| 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
k%E9r'Ac DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
B 3|zR 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
21D4O,yCe 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
E0[!jZ:c 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
kv&%$cA 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
N
?Jr8 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)
a(Ka2;M4J 下面是修改过的unary_op
-cs
4< j*f%<`2`j template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
W"S,~y class unary_op
&[,g`S0 {
UfjLNe}wA Left l;
;~T)pG8IS },'hhj]O public :
6cz%>@ =2uE\6Fl, unary_op( const Left & l) : l(l) {}
(q`Jef 5r"BavA template < typename T >
*I%r
struct result_1
jC+>^=J( {
SjD, typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
iY"I:1l. } ;
mN+~fuh ha template < typename T1, typename T2 >
Je_Hj9#M\d struct result_2
+#8?y
5~q {
QwXM<qG* typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Hn)K;?H4 } ;
! P/ ]o =<fH RX` template < typename T1, typename T2 >
H6E@C}cyM typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,Hh7'` {
MuB8gSu return OpClass::execute(lt(t1, t2));
3GqJs }
@+~=h{jv< v:1l2Y)g template < typename T >
58zs%+F typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~J?O ~p`& {
q88p~Ccoa return OpClass::execute(lt(t));
h`+Gs{1qw }
IrQ8t! Pd!;z=I } ;
F7a &- C>7Mx{ !H fHvQ 9*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
9\3% 5B7 好啦,现在才真正完美了。
#b\&Md|; 现在在picker里面就可以这么添加了:
xP*9UXZ4P wpu]{~Y template < typename Right >
2!>phE picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
i,rP/A^q {
Y<TlvB)w return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
ONJW*!( }
X@Eq5s 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。
}`6-^lj ^k &zX!W I9*o[Jp5 z:9 xou7j
十. bind
Dntcv|%u 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。
$D5[12X 先来分析一下一段例子
Na: M1Uhb -cyJjLL* A>+5~u int foo( int x, int y) { return x - y;}
L`FsK64@ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
FW#Lf]FJ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
-aG( Yx 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
toPA@V 我们来写个简单的。
hor ok:{ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Djx9TBZ5 对于函数对象类的版本:
OP
|{R7uC 0uzis09 template < typename Func >
gJi11^PK struct functor_trait
j{VxB {
Uo(\1&? typedef typename Func::result_type result_type;
"Nd$sZk= } ;
R4!qm0Cd 对于无参数函数的版本:
O/_}O_rR 7}Z.g9< template < typename Ret >
QI~s~j struct functor_trait < Ret ( * )() >
M_MiY|%V/K {
mmY~V:,Kd typedef Ret result_type;
JiZ9ly(G } ;
;nLQ?eS\ 对于单参数函数的版本:
Z]$yuM Cih} template < typename Ret, typename V1 >
vq$%Ug/B struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
\F,?ptu {
;1S{xd*^N typedef Ret result_type;
G,{L=xOh } ;
FU!U{qDI 对于双参数函数的版本:
V5KAiG<d W()FKP\??! template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
ERL(>) struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
&N0W! {
Mp75 L5 typedef Ret result_type;
@^Mn
PM } ;
",E6)r 等等。。。
#:T5_9p 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
yHQ.EZ~% T7m rOp template < typename Func >
^]'p927 struct func_return
E1 *\)q {
*[
Wh9 ,H template < typename T >
W~W^$A struct result_1
cgYMo{R3 {
9rB^)eV typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Y~=5umNSX } ;
h1fJ`WT6, r-]R4#z> template < typename T1, typename T2 >
@`}'P115@ struct result_2
{xEX_$nv {
DBCL+QHA typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
9foQ0#R } ;
4}580mBc } ;
f:7Y ++,mM7a Ze WHSU
最后一个单参数binder就很容易写出来了
TuIeaH% x $0LlaN@e template < typename Func, typename aPicker >
a9QaF s" class binder_1
@pytHN8( $ {
1{o
CMq/v Func fn;
-#<,i' aPicker pk;
z-7F,$ public :
P%Q}R[Q kGc)Un?'{U template < typename T >
\nkqp
struct result_1
&o4L;A#& {
_I{&5V~z typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
b%$S6. } ;
4
CX*,7LZ >z^T~@m7l template < typename T1, typename T2 >
rUlpo|B struct result_2
t T-]Vj. {
h^hEyrJw
typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
wk9tJ#} } ;
U45/%?kE) 2d.I3z:[ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
7UQD02 = 1}-]ctVn template < typename T >
9%zR?u typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"45BOw&72G {
W:rzfO.`Z return fn(pk(t));
i;|%hDNWA }
v{% /aw template < typename T1, typename T2 >
GrM~%ng typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
aOYd"S}u {
}O1F.5I1 return fn(pk(t1, t2));
r`<evwIe }
Iu1P}R>C } ;
N`iK1n4X X]1ep X/7: * 一目了然不是么?
,\=u(Y\I[ 最后实现bind
1>1|>% {'!D2y.7g L~mL9[( , template < typename Func, typename aPicker >
u'32nf? picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
VwC,+B {
jC\R8_ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
^<% w'*gR }
uxh4nyE k*M{?4 2个以上参数的bind可以同理实现。
DdSUB 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
RhQOl9 Ix *KL=MG 十一. phoenix
'HqAm$V+ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
>_F&oA# AOWI` for_each(v.begin(), v.end(),
t?0=;.D (
Nc"h8p? do_
uO^{+=;A= [
$%t{O[( cout << _1 << " , "
fi?[ e?|c@ ]
%pwm34 .while_( -- _1),
MfL q
h cout << var( " \n " )
^k)f oD )
+=}%
7o );
]a:kP, a:;*"p[R 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
Y7{|EI+@ 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
vfy-;R( operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
oOUVU}H 那么我们就照着这个思路来实现吧:
rg'? ?rq Pc(2'r@# CZa9hsM template < typename Cond, typename Actor >
p}Gk|Kjlq, class do_while
"3^6 {
($cu!$lY~ Cond cd;
be764do Actor act;
Eui;2P~ public :
71A{" template < typename T >
d&ZwVF! struct result_1
4\$Ze0tv {
/60[T@Mz typedef int result_type;
$PTedJ}*Y } ;
7H[+iS0 g
Sa ,A do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
O]PfQ tlcA\+%) template < typename T >
}6S4yepl typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>`NM?KP s {
jOuv\$ do
Y3Qq'FN!I {
.(Pe1pe act(t);
sO }
4p-$5Fk8} while (cd(t));
-p;oe}| return 0 ;
X,q=JS }
6F(yH4 } ;
7"[lWC!As5 m9q%l_ 6?a(@<k_ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
(Dn-vY' 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。
.(hb8 rCM 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。
&x3"Rq_ 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。
<r\)hx0ov 下面就是产生这个functor的类:
siG?Sd_2 %fyb?6?Y C )I"yeS. template < typename Actor >
DQ9s57VxC! class do_while_actor
T,IV)aq {
^y3\e Actor act;
#k"[TCQ> public :
(
ou:"Y do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
sXydMk`J Bdg*XfXXk template < typename Cond >
M84LbgGM% picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
2h:f6=)r/u } ;
54;iLL |knP :^*V[77 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
vV'^HD^v 最后,是那个do_
Z8 # I :E^B~ OuL hKT:@l* class do_while_invoker
)N6R# {
g 764wl public :
WR-C_1-pT template < typename Actor >
jQr~@15J# do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
$XI<s$P%(% {
PRLV1o1# return do_while_actor < Actor > (act);
ljis3{kn"" }
bOFLI#p& } do_;
kg61Dgu ;`+RSr^8$ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
sogbD9Jc 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
87Uv+((H 最后来说说怎么处理break和continue
2%<jYm#'z- 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。
}?~uAU- 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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