一. 什么是Lambda
i;c'P}[K 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
kI%peb? 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,
%`#G92Z_ C\ vC?(n QU.0Elw OB~C} '^$ class filler
M;*$gV<x {
GuT6K}~|D public :
@g4Shlx| void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
mj@31YW } ;
9`B0fv Q& ABc)2"i:* RdgVBG#Z1 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
X8Xn\E VJDoH f')c/Yw wepwXy" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
ob
E:kNE9 ]ni6p&b> )\wuesAO 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
il12T`a #$FrFU;ZR 'WQdr( <FUon 二. 战前分析
D*\v0=P'? 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。
R:~(Z? 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
?q_^Rj$ zG#wu _.{zpF=j for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
`FZF2.N /* --------------------------------------------- */
%zzYleJ!] vector < int *> vp( 10 );
kn}zgSO transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
{)xWD% /* --------------------------------------------- */
w?*z^y@ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
w$j{Hp6m /* --------------------------------------------- */
DzC Df@TB" int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
II;Te7~ /* --------------------------------------------- */
~.Cv
DJy for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
HY ;9?KJ' /* --------------------------------------------- */
o)&"Rf for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
GRT]aw '. (~ H<`\bej, &vkjmiAS 看了之后,我们可以思考一些问题:
;L~p|sF 1._1, _2是什么?
i@5)`<? 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。
537?9 2._1 = 1是在做什么?
r<c #nD~K 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<63 8`{kk 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+poB+K. <~{du ?4n N}b^fTq 三. 动工
:"QfF@Z{ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
x7dEo%j ?[)yGRzO2 Kb&V!#o) vvq/ template < typename T >
p|3b/plZ class assignment
l!?yu]Yon {
!`&\Lx_ T value;
OQp, 3M{_ public :
NF+<#*1 assignment( const T & v) : value(v) {}
FI"HJwAs template < typename T2 >
f+x;: T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
l%~lz[ } ;
@g-G
=Ba sI,W%I':d c~imE% 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
,%[4j9#!_ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
"R[l ZJ@ O9s?h3 *fnvZw? $dQIs: class holder
d'"r("w# {
E{y1S\7K public :
<*(^{a.O template < typename T >
:,S98z# assignment < T > operator = ( const T & t) const
z.oU4c {
.[:VSM7T return assignment < T > (t);
8{0k0 &x }
W:`#% :C } ;
@gY\;[#. tY+$$GSQj hmC*^"C>U= 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:
[AS}RV dJ
~Zr)> static holder _1;
lCIDBBjy^ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Ez+Z[*C !'G~k+ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
"Sridh? 而不用手动写一个函数对象。
bT)]'(Xy L',mKOej 6N~q`;p0 AjkW0FB:1 四. 问题分析
V'DA[{\* 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。
UZ2TqR 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。
MHi8E9_O 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
9\JQ7$B 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
<a(}kk} 下面我们可以对这几个问题进行分析。
>C r\y %lw! e 五. 问题1:一致性
{X~gwoz 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
W*N$'% 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
IH9.F lg$zGa? struct holder
d0'HDVd {
<S?#@F\"S //
P7.' kX9 template < typename T >
i-"
p)2d=# T & operator ()( const T & r) const
*\G)z|^yx {
0bS|fMgc return (T & )r;
:A1: }
_;
Y` } ;
@-&MA)SN T-_"|-k}P% 这样的话assignment也必须相应改动:
=(HeF.! c>:R3^\lwx template < typename Left, typename Right >
bBc[bc>R class assignment
Jh&~ToF! {
qS|\JG Left l;
hk[
%a$Y Right r;
a<~77~"4wn public :
eHiy,IN assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
47K1$3P template < typename T2 >
tDg}Ys=4K> T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
R?o$Y6}5 } ;
c!K]J m908jI_So 同时,holder的operator=也需要改动:
v'!a\b`9 ^T::-pN* template < typename T >
=O).Lx2J assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
"A$!,
PX6 {
t. ='/`!N return assignment < holder, T > ( * this , t);
**3 z;58i }
'Ft0Ry<OL vw,rF`LjZ 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。
p Z: F:
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
%Dg0fL @Fp_^5 return l(rhs) = r;
}7E^ZZ]f 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。
G` XC 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
4)|8Eu[p7 phnV7D(E template < typename Tp >
!K
f#@0E.. class constant_t
aFz5leD {
G s+3e8 const Tp t;
Eow_WW;P public :
l
vMlL5t constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
L|P5=/d template < typename T >
^.dsW0"0 const Tp & operator ()( const T & r) const
aE;le{|!({ {
x^4xq#Bb7 return t;
Qx;\USv }
}XO K,Hw } ;
0Z[oKXm1p FC i U 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
[I!6PGx 下面就可以修改holder的operator=了
(8.Z..PH .qMOGbd? template < typename T >
TJ q~)Bm assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
WmY`` {
~cTN~<{dq return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
+_XzmjnDd }
3RLFp\i"s %LVm3e9 同时也要修改assignment的operator()
;r_F[E2z Dn&D!B template < typename T2 >
8V^oP]Y T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
=6"2UC& 现在代码看起来就很一致了。
-gSUjP ])xx<5Jt4 六. 问题2:链式操作
h$4Hw+Yxs] 现在让我们来看看如何处理链式操作。
h%}/Cmx[ 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。
A); 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。
sl]_M 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。
R"
;xvo* 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
n a9sm 1
$/%m_t template < typename T >
}:X*7 n(& struct result_1
3|.um_ {
\jOA+FU[ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Ut2y;2)a } ;
H,Z;=N_ /"eey(X 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
Jn{OWw2 -FU}pz/ template < typename T >
*h}XWB C1q struct ref
'nXl> {
S30?VG9U0f typedef T & reference;
kS bu]AB } ;
emCM\|NQg& template < typename T >
ek#O3Oz struct ref < T &>
MyT q {
j#cYS*^H typedef T & reference;
N[s}qmPha } ;
-$\+'
\ -r-k_6QP 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
^J$2?!~ W[Ls|<Q template < typename T >
spt6]"Ni typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
KXx32 b,~ {
e" St_z( return l(t) = r(t);
q@[QjGj@ }
Y;?{| 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
_lamn}(x0 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
/Mvf8v !\7!3$w'8, 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
ogyTO|V= _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Vh_P/C+ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
i\,-oO +5 调用divide的对象返回一个add对象。
+j< p
\Kn> 最后的布局是:
,6-:VIHQ Add
Wk)OkIFR / \
\O2Rhz Divide 5
3B84^>U< / \
*MKO
I' _1 3
IZpP[hov 似乎一切都解决了?不。
G"h'_7 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。
03q5e 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。
<
jJ 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:
OX\A|$GS I}1NB3>^ template < typename Right >
59h)-^! assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
f|\onHI)> Right & rt) const
C{U?0!^ {
&5yVxL: return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
H{Wu]C<@p }
E=nIRG|g 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
vSEuk}pk 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。
y*qVc E 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。
As'=tIro 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。
YNQY4\( 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。
<0Xf9a8> 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?
\W~N 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:
=vX/{C F(>Np2oi6 template < class Action >
.+$Q<L class picker : public Action
<3LbNFP {
45@^L's public :
YtmrRDQs picker( const Action & act) : Action(act) {}
.(K)?r-g5 // all the operator overloaded
e|"WQ> } ;
Y3Yz)T}UkS JRB9rSN^ Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
LRL,m_gt 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
}\B><E{G pFOx>u2`a template < typename Right >
{*G9|#[/@ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
].-1v5 {
h`^jyoF"( return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
dYJ(!V& }
IG2r#N|C# F3On?x) Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Te"ioU?. 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
k\5c|Wq|g ~%<X0s| template < typename T > struct picker_maker
La`N PY_:> {
"~sW"n(F_ typedef picker < constant_t < T > > result;
>*35C`^ } ;
(A9Fhun template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
5?{r {
+^60T$ typedef picker < T > result;
TM%|'^) } ;
]cHgleHQ )_YX DU 下面总的结构就有了:
9X}10u: 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。
]_f_w9] 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。
marQNZ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
hOjk3
k 至此链式操作完美实现。
j#!IuH\] cr7 }^s _kef0K6 七. 问题3
M?1Y,5 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。
=^M/{51j L/$H"YOv template < typename T1, typename T2 >
0CnOL!3.I ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8\&X2[oAD {
XO.jl" xu return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
YvaK0p0Z }
-_=nDH ,LHn90S 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:
.s?L^Z^ ~~D{spMVO template < typename T1, typename T2 >
ZgTW.<.%2 struct result_2
]C!gQq2'a {
- YEZ]:" typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
ha]VWt%} } ;
]E5o1eeg WlOmJtt4) 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?
|3('
N#| 这个差事就留给了holder自己。
1+_`^|eK )1?y 8_B f z'@_4hg template < int Order >
LBw1g<& class holder;
^pp\bVh2Q] template <>
h0g8*HY+} class holder < 1 >
KI"#f$2& {
l!D}3jD public :
~[t[y~Hup template < typename T >
zfJT,h-{ struct result_1
b6,iZ+] {
qU \w= typedef T & result;
`'DmDg } ;
5AFJC? template < typename T1, typename T2 >
k
=>oO9` struct result_2
.YtKS {
w'>p Y typedef T1 & result;
R$R *'l } ;
!z\h|wU+ template < typename T >
\1k79 c typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Hus)c3Ty7 {
'{cIAw/"n return (T & )r;
E^B'4 }
L^1NY3=$ template < typename T1, typename T2 >
(>LF(ll typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
?tWaI{95I {
Yj&F;_~ return (T1 & )r1;
)v'WWwXY> }
'p^t^=dQ } ;
\[;0KV_ 5?f ^Rz template <>
Akq2 d; class holder < 2 >
Z%gh3 {
/!0={G public :
=>m<GvQz template < typename T >
%Hu5K>ZNYp struct result_1
VF+KR* {
Sj3+l7S? typedef T & result;
p?02C#p } ;
2R[:]-b template < typename T1, typename T2 >
aS>u,=C struct result_2
K%t*8
4j {
Kew@&j~ typedef T2 & result;
j`EXlc~ } ;
))qy;Q, template < typename T >
C"y(5U)d typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
dn&s* {
#NQMy:JHD) return (T & )r;
CT&|QH{ }
5tl< 3g` template < typename T1, typename T2 >
` ./$&' typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
=7?4eYHC {
l5~os> return (T2 & )r2;
d9k0F
OR1 }
zrvF]|1UP } ;
)~X2
&^orW "fb[23g%@k rjK%t|aV^ 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
hqD*z6aH 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
@JGP,445 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
49eD1h3'X[ |44Ploz2b return l(i, j) = r(i, j);
|NlO7aQ>2H 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
~?l |
[ ~$ c\JKH- return ( int & )i;
1v y*{D return ( int & )j;
\<bx[,? 最后执行i = j;
z[N`s$; 可见,参数被正确的选择了。
=0
#OU ::`HQ@^ 9p]QM)M HVRZ[Y<^ s9mx 八. 中期总结
X;$+,&M" 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:
z 'Hw 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
@@f"%2ZR[ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
GblA9F7 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
8|gIhpO?^ I^.Om]) O2V Cp\6W[2+B ZtNN<7 q])K,) 九. 简化
!|(-=2` 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。
yxPazz 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
"Bkfoi 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:
l$KA)xbI 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
AI2)g1m +-*/&|^等
g&L!1<,
p 2. 返回引用。
hPkp;a # =,各种复合赋值等
qZdQD 3. 返回固定类型。
@?sRj&w 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
'ms-*c&
4. 原样返回。
&u."A3( operator,
aqZi:icFa 5. 返回解引用的类型。
yZY \MB/ operator*(单目)
]h`&&B qt 6. 返回地址。
e+7"/icK operator&(单目)
K-)]
1BG 7. 下表访问返回类型。
J3V=
46Yc operator[]
c^xIm'eob 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
z_$% -6 operator<<和operator>>
,&A7iO XT%nbh&y 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。
8
/]S^'> 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
N{!i=A P= BZ+6DS template < typename Left >
6Igz:eX struct value_return
1ba~SHi {
bSlF=jT[S template < typename T >
1s&zMWC struct result_1
rgQOj^xKv^ {
?4} h&/ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
a5^]20Fa } ;
<$$yw=ef p`dU2gV template < typename T1, typename T2 >
x_}:D *aI struct result_2
|^I0dR/w: {
m9WDT typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
J4C.+![!Ah } ;
iuW[`ouX } ;
M/'sl; r,3DTBe |s(FLF - 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
uAq~=)F>, {]!mrAjD 下面我们来剥离functor中的operator()
f}ji?p 首先operator里面的代码全是下面的形式:
\)904W5R M)+H{5bt return l(t) op r(t)
/Iy]DU8 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
SM#]H-3 return op l(t)
!Pvf;rNI1T return op l(t1, t2)
gfd"v return l(t) op
g)[V(yWu return l(t1, t2) op
*%NT~C
q return l(t)[r(t)]
myQagqRx return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
~H_/zK6e nNV'O(x} 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:
dq6m>;` 单目: return f(l(t), r(t));
_/$Bpr{R return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
7>0o& 双目: return f(l(t));
kZ
.gO return f(l(t1, t2));
}'V5/>m[ 下面就是f的实现,以operator/为例
[PM2\#K (Z q/ struct meta_divide
#U4F0BdA {
sqwGsO$# template < typename T1, typename T2 >
BO;tCEV? static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
D,*3w'X!K {
rQs)O<jl return t1 / t2;
8 +/rlHp }
[A~xy'T } ;
iRbT/cc{ -#[a7',Z; 这个工作可以让宏来做:
6dt]`zv/ 9';JXf$ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
FaSf7D`C template < typename T1, typename T2 > \
$y &E(J static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
BwGfTua 以后可以直接用
(O?.)jEW(. DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
d#Y^>"|$. 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
rSk> (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。。。)
29"'K.r W~;`WR;. Lc,Pom 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
~9]hV7y5C w~A{(-
dx template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
hGe/;@% class unary_op : public Rettype
dJoaCf`w {
&MQmu,4 Left l;
)h4f\0 public :
5"@*?X K^ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
0B/,/KX Su7?;Oh/yI template < typename T >
;>yxNGV` typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&*,#5. {
hoUD;3 return FuncType::execute(l(t));
i2Qz4 $z }
YMcD|Kb p Egp/f|y template < typename T1, typename T2 >
~{g [<Qi typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
mt{nm[D!Xp {
y/cvQY0pU return FuncType::execute(l(t1, t2));
c
/HHy, }
?k&Vy } ;
-q1??u @Z
%ivR: Y0@"fU35 同样还可以申明一个binary_op
GqvpA#
i '&tG?gb& template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
zuad~%D<I class binary_op : public Rettype
T{.pM4Hd {
?m}s4a Left l;
:D6
ON"6 Right r;
m)t;9J5 public :
2j88<Yh]H binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
rk2j#>l$4 2g-j.TM template < typename T >
wj^3N7_:w typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Uw. `7b>B {
5|j<`()H
: return FuncType::execute(l(t), r(t));
U0y% u }
Eu d*_>| /wEhVR`= template < typename T1, typename T2 >
Ys!82M$g typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^e _hLX\SW {
x7&B$.>3 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
wr/"yQA] }
qZtzO2Mt } ;
!mJ"gg v!6
c0a P6-s0]-g 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
DS(}<HK{ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
p
Z|V
3 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
?r
"{}% 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
_~l5u8{^ 6 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
WdH$JTk1 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。。。
;>EM[u 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
>=I|xY, 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)
#4Rx]zW^% 下面是修改过的unary_op
TCwFPlF| dk#k bG; template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
]___M class unary_op
!&y8@MD15 {
~*&H$6NJS Left l;
NqazpB* w7.V6S$Ga public :
# Yj 1w bQg:zww unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Ha0M)0Anv #C74z$ template < typename T >
T= y}y struct result_1
OhQgF {
%op**@4/t\ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Q^9_'t}X } ;
/ |;RV" ah4N|zJ>v template < typename T1, typename T2 >
{Qf=G|Ah struct result_2
H7&8\FNa {
FF`T\&u typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
9X+V4xux } ;
wj$<t'MN ~rqCN,=d template < typename T1, typename T2 >
urs,34h typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.LnGL]/ {
q.^;!f1 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
8?#/o c }
rK6l8)o i4Q@K,$ template < typename T >
O'p9u@kc typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Uou1mZz/ {
#?aPisV
X> return OpClass::execute(lt(t));
mUAi4N }
w,p
PYf/t F`9xVnK= } ;
JQ_sUYh~3 av8B-GQI*# iJ)_RSFK 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
lV3x *4O= 好啦,现在才真正完美了。
} ^~F| 现在在picker里面就可以这么添加了:
@|Cz-J;D 6m/r+?' template < typename Right >
1Z/(G1 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
I;,77PxD {
&.)^
%Tp\z return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
z3{G9Np }
HYD'.uj 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。
Gt8M&S-; *2>&"B09` Y#ap* -lr
vKrt7 dK$XNi13.5 十. bind
r Xt}6[S 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
+B,}Q r 先来分析一下一段例子
0mYXv4
< Di,^% XFVE>/H int foo( int x, int y) { return x - y;}
{Y(zd[ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
'|6]_ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
D=A&+6B@- 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
=g7x'
kN 我们来写个简单的。
ih-#5M@ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
VD;01"#' 对于函数对象类的版本:
rK8lBy:< RN1y^` template < typename Func >
Ko| d+ struct functor_trait
} ?$F}s- {
Ye%~I`@? typedef typename Func::result_type result_type;
WMDl=6 } ;
v4!VrI 对于无参数函数的版本:
aL\PGdgO ~gJwW+ template < typename Ret >
(q/e1L-S struct functor_trait < Ret ( * )() >
X;+sUj8 {
dM.f]-g typedef Ret result_type;
+zqn<<9 } ;
q_: 4w$> 对于单参数函数的版本:
1 &jc/*Z" YsC>i`n9 template < typename Ret, typename V1 >
djl*H struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
j<m(PHSe {
@(w@e\Bq typedef Ret result_type;
L tO!umM } ;
G<zwv3 对于双参数函数的版本:
AG
nxYV"p E:_ZA template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
P-_6wfg,;> struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Rxt^v+ ,$ {
eI}aQ]$ED typedef Ret result_type;
F} yW/ } ;
](]i 'fE> 等等。。。
[-1^-bb 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
@}u*|P* h%na>G template < typename Func >
AEI>\Y struct func_return
oN~&_*FE {
jxJ8(sr$ template < typename T >
>{n,L6_t struct result_1
IxN9&xa {
*\a4wZ6<3 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
;vR4XHl| } ;
5J.bD)yrP #6aW9GO template < typename T1, typename T2 >
#<"~~2? struct result_2
JPI3[.o {
BQHVQs typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
IJp-BTO{V } ;
dh\'<|\K } ;
G^|:N[>B .[KrlfI m]0;"jeL 最后一个单参数binder就很容易写出来了
A/$QaB,x e`_LEv template < typename Func, typename aPicker >
;W
)Y
OT class binder_1
ij`w} V {
MTh<|$
Func fn;
A0s ZOCky aPicker pk;
2eS~/Pq5=i public :
=!A_^;NQf %g$o/A$ template < typename T >
^$jb7HMObI struct result_1
{%5eMyF# {
?3`UbN: typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
:K,i\ } ;
T@B/xAq5! U[-o> W# template < typename T1, typename T2 >
x_Y!5yg
E struct result_2
H [\o RId {
oG?Xk%7&\ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
_Kf% \xg } ;
3AtGy'NTp <?.&^|kS binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
rl;~pO5R9 yjX9oxhtL template < typename T >
Xza(k typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>Eto(
y"q {
K#d`Hyx return fn(pk(t));
;?iW%:_, }
CNyIQ}NJ template < typename T1, typename T2 >
DU'`ewLL7 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
CAWNDl4 {
BoWg0*5xb return fn(pk(t1, t2));
(k.[GfCbD }
1N-\j0au } ;
Y\k#*\'Y~ _4So{~Gf1 g3/W=~r 一目了然不是么?
9wwqcx)3( 最后实现bind
OX!tsARC@ n5NsmVW \x s Y Qk template < typename Func, typename aPicker >
_S1>j7RQo picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
j{A y\n ( {
"Ac-tzhE return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
wKxtre(v }
dn+KH+v }<SQ 2个以上参数的bind可以同理实现。
E6ElNgL 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
cp7=epho n
M*%o- 十一. phoenix
}2.`N%[ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
WX?IYQ+ J=I:CD% for_each(v.begin(), v.end(),
Y"aJur=` (
nRS} }6Q do_
?P`K7 [
AjMh,@ cout << _1 << " , "
Id .nu/ ]
Yujiqi]J; .while_( -- _1),
IueFx u cout << var( " \n " )
)23H1 )
IY\5@PVZ );
}rw8PZ9 %_W)~Pv{+ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
u cW-I;" 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
*fS"ym@ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
3$>1FoSk 那么我们就照着这个思路来实现吧:
6Y?|w 3f
/]Md~=yNp YkKi|k template < typename Cond, typename Actor >
SsDmoEeB[ class do_while
c9 _rmz8 {
k2tF} Cond cd;
P* BmHz4KL Actor act;
)lqAD+9Q public :
#a,PZDaE template < typename T >
bJ {'<J struct result_1
?X<eV1a {
Zt{[*~ typedef int result_type;
L48_96 } ;
Hd ={CFip A[{yCn`tM do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
,Ah;A[%?~ FHg
9OI67 template < typename T >
8^1 Te m typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
kv{za4,& {
"e>;'%W do
vw/J8' {
uh>; 8 act(t);
O-hAFKx }
SRDp* while (cd(t));
~P**O~ return 0 ;
:{l_FY436 }
qt"m } ;
MH\dC9%p \V~eVf;~ Moza".fiN 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
H40p86@M 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。
XK@E;Rv 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。
HBXOjr<,{ 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。
3;{kJQ 下面就是产生这个functor的类:
mNTzUoZF'@ w;amZgD> ~HsJUro template < typename Actor >
N5
6g+,w%) class do_while_actor
Z=o2H Bm7 {
3bH'H*2 Actor act;
}9OC,Y8?D public :
j6 z^Tt12 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
&@OT*pNna =X:Y,? template < typename Cond >
E*K;H8}s picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
)F]]m#` } ;
z46~@y%k d{3QP5 }|NCboM^_ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Y.rsR6 最后,是那个do_
e6$W Qd`O <`r>h \Uq(Zga4) class do_while_invoker
SoK
iE {
MAPGJ"?
public :
lX4
x* template < typename Actor >
4vB<fPN do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
$uVHSH5l {
ENs&RZ; return do_while_actor < Actor > (act);
t-bB>q#3> }
A$0fKko } do_;
qu{&xjTH8 ;85>xHK 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
FWgpnI\X|{ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
+a{1)nCXe 最后来说说怎么处理break和continue
#.)0xfGW)n 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。
RMu~l@ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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