一. 什么是Lambda
k
))*z FV 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
\gkajY-? 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,
}v,THj l'T0< 02[II_< 1 5KR|p Fq class filler
BT3O_X`u {
.}N^AO= public :
0Q >|s_ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
!@{[I:5 } ;
a7\L-T+ M[u3]dN "ru1 ;I
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:
[Z\1"m I%919 ;/ KF3
% p,\bez
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
tq[",&K /kU@S [;?{BB 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Q 02??W G!Oq>7 H)T# R? f^sb0nU 二. 战前分析
P8 ,jA<W 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。
ioa_AG6B 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
sk6|_
"rDzrz 7W firRM for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
1qKxg /* --------------------------------------------- */
1fhK{9# vector < int *> vp( 10 );
`pAp[]SfQd transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
^=Tu>{uD /* --------------------------------------------- */
nB Iv{ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
\v
P2B /* --------------------------------------------- */
hOL y*% int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
h:Mn$VR, /* --------------------------------------------- */
`MYK XBM for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
OK2/k_jXN' /* --------------------------------------------- */
l)rvh#D for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
- Zoo) ))69a %)hIpxOrX U>B5LU9& 看了之后,我们可以思考一些问题:
ywQ!9 \ 1._1, _2是什么?
=.f +}y 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
voej ~z+ 2._1 = 1是在做什么?
OxHw1k 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
#9hXZr/8 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
uM#U! oB{}-[G hKzBq*cV 三. 动工
wp]7Lx?F 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
J.e8UQ@=5 Sv~1XL W &DbGyV8d"| [,o5QH\Etq template < typename T >
d0}%%T class assignment
K7[AiU_I {
QC\g%MVG T value;
1y)$[e
public :
gM;) assignment( const T & v) : value(v) {}
=@1R ozt template < typename T2 >
74}eF)(me T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
94'k7_q } ;
=ve*g& n$OE~YwP{ l#5~t|\ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
!}L~@[v,uL 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
2Pem%HE~P iBtjd`V* Hlt8al3 kY'<u class holder
ySixYt {
EZ%w= public :
T<TcV9vM template < typename T >
.0Iun+nUD assignment < T > operator = ( const T & t) const
^6)GS%R {
LL= Z$U
$ return assignment < T > (t);
m?D
<{BQ; }
sFQ4O- SM } ;
nOAJ9 H[BD) M#\ < 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:
c-4m8Kg?L A9\]3 LY static holder _1;
_pz,okO[V Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
heE}_,$| HE#,(;1i for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
K3vseor 而不用手动写一个函数对象。
X,C*qw@ GVmC }>z KQG-2oW G'ij?^? 四. 问题分析
IDy_L;'`* 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。
S~KS9E~\ 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。
A/q2g7My 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
XDPL;(? 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
,N53Iic 下面我们可以对这几个问题进行分析。
?b||Cr !Y (apVQ 五. 问题1:一致性
6iG(C.b 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?|
9<yAQ?7L 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Q,{^S,s< >~_Jq|KBB struct holder
t/}L36@+ {
U^MuZ //
kw*)/$5] template < typename T >
a 6%@d_A T & operator ()( const T & r) const
xq}-m!nX {
oL]mjo=jN return (T & )r;
~g6"'Cya?k }
zDD4m`2 } ;
jpRBER_X SxJ$b 这样的话assignment也必须相应改动:
we3tx{j ^i+[m template < typename Left, typename Right >
l
_+6=u class assignment
^T:gb]i'Qa {
afHaB/t{R Left l;
r`jWp\z Right r;
re^Hc(8M public :
WK0C assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
=7%oE[ template < typename T2 >
F30
]
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
qj!eLA-aD } ;
|S&5es-yW 9xFO]Y" 同时,holder的operator=也需要改动:
+f>c xA
WkP
+r9rT template < typename T >
Z
o=]dBp. assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
S|em[D[Y^ {
KL [ek return assignment < holder, T > ( * this , t);
c3)C{9T]( }
"B{ECM; @?kM'*mrZM 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。
`y^sITr 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
UG;Y^?Ppe5 2;$k(x] return l(rhs) = r;
qQ0C ? 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
.fYZ*=P;c 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
eq[Et
+ D)@XoM( template < typename Tp >
l@JSK; class constant_t
"*z_O {
l;A,0,i const Tp t;
a4MZ;5
public :
;CHi\+` 5 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
I$t3qd{H& template < typename T >
&HW1mNF9 const Tp & operator ()( const T & r) const
%+)o'nf"U {
L!Cz'm"Nl return t;
!7bw5H }
X-LA}YH=tS } ;
|RkcDrB~ =sJ
_yq0#R 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
&MZ$j46 下面就可以修改holder的operator=了
#]?bLm<! /iC;%r1L template < typename T >
|{r$jZeE assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Kv'n:z7Md {
$''?HjB}T return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
57a2^ }
im7nJQ^H$q .nu @ o40 同时也要修改assignment的operator()
@ V08U! Migd(uw' template < typename T2 >
=*qD4qYA T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
?"#%SKm 现在代码看起来就很一致了。
VErv;GyV %W,D;?lEo> 六. 问题2:链式操作
hz;|NW{u 现在让我们来看看如何处理链式操作。
<!-sZ_qq 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。
9)xUA;Qw?z 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。
SG}V[Glk 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。
iovfo2!hD 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
%75xr9yOP /525w^'pd template < typename T >
!US d9 struct result_1
J"=1/,AS {
1Je9,dd6 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
*
tCS } ;
DeR='7n ,+`61J3W 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:
`V)Z)uN{0 hcVJBK template < typename T >
^pn(=4 struct ref
qE'9QQ>:b {
#%J5\+ua typedef T & reference;
1&fc1uYB4 } ;
G'YH6x, template < typename T >
)54%HM_$k struct ref < T &>
%| G"-%_E {
,=?{("+ typedef T & reference;
XeBP`\>Ve } ;
$}")1|U,X qfcYE= 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
}|%eCVB f|u#2!7 template < typename T >
]*7Y~dO typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
2lL,zFAq {
Kscd}f)yx? return l(t) = r(t);
yV)la@c }
8w({\= 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
r-,e;o>9 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
A.UUW :!zl^J; 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
d
GP*O _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
G\NPV' _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
02BuX]_0g +5 调用divide的对象返回一个add对象。
b,8{ X< 最后的布局是:
ah~YeJp Add
!nAX$i~ / \
If%/3UJ@ Divide 5
HYmn:?H / \
wj[$9UJb _1 3
ExRe:^yU\ 似乎一切都解决了?不。
+VQ\mA59 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。
!Ra*)b" 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。
z2Z^~,i 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:
Hty0qr3 F`9]=T0 template < typename Right >
>3&O::]3 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
*-xU2 Right & rt) const
-kbg\,PW {
}-
Wa`t7U return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
V\6]n2 }
K(q-?n`< 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
FN[{s 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。
P\_` 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。
dXnl'pFS 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。
tr7<]Hm: 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。
Bp@v,)8* 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?
Y/7 $1k 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
NB<A>baL* -I=l8m6L template < class Action >
Qca&E`~Q class picker : public Action
6&/T@LQYrh {
w}=5ElB public :
~s5SZK* picker( const Action & act) : Action(act) {}
8Ac:_Zg // all the operator overloaded
71\xCSI1w& } ;
/i77 y99mC$"Ee` 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。
C9t4#" 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:
cb}[S:&| R2
V4# template < typename Right >
ukUGvK picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
/gG"v5] {
1@-Ns return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
wH@Ns~[MA }
^-
d%r q7E~+p(>( Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
zO iu5 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。
g?ULWeZg5 X)% A6M template < typename T > struct picker_maker
8#g1P4 {
?pd8w#O typedef picker < constant_t < T > > result;
.P"D } ;
#}y2)g template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
)'+8}T]xQ {
RtM8yar+sn typedef picker < T > result;
(:>,u*x% } ;
W@I|Q - Iepsz 下面总的结构就有了:
u@cYw:-C 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。
c$yk s picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
?m\t|/0Q picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
&n8_0|gK 至此链式操作完美实现。
i=oU;7~zK M,\:<kNI `M^=
D&Bf 七. 问题3
oV|4V:G q 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
2so! 3!|;iJRH template < typename T1, typename T2 >
cmU1!2.1E ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=*c7i]@} {
9 %I?).5 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
]\hSI){ }
jk [1{I/ b((M)Gz 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
'O_3)x5 q(.sq12<<W template < typename T1, typename T2 >
TE7nJ gm struct result_2
.yqM7U_ {
xRzFlay8 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
~O
oidKT } ;
bB1UZ O [ 0KlC1= 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
rrBsb - 这个差事就留给了holder自己。
8"2=U6*C ;5S9y7[i| #~2%) template < int Order >
i1NY9br class holder;
7vrl'^ 1 template <>
aW)-?(6> class holder < 1 >
N~goI#4 {
(:TjoXXiY public :
Zw5Ni Xj template < typename T >
~J wb`g. struct result_1
QwJVS(Gs4 {
>z{d0{\ typedef T & result;
r@h5w_9 } ;
CrC^1K template < typename T1, typename T2 >
X0bN3N struct result_2
([\ {
-3t7* typedef T1 & result;
`#F{Waww' } ;
D/Z6C&/I template < typename T >
fHE<( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
p4.wh|n {
bhTb[r return (T & )r;
.zA^)qgL }
~
-4{B template < typename T1, typename T2 >
8;b(0^ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
mXRB7k {
W98i[Q9A7 return (T1 & )r1;
q+H%)kF }
@TLS<~ } ;
E
]A#Uy ^=BTz9QM template <>
q}`${3qQ3 class holder < 2 >
CY
4gSe? {
nHnK)9\ N public :
r@72|:, template < typename T >
<;9I@VYK struct result_1
mC4zactv {
*? 5*m+ typedef T & result;
l7XUXbYp&= } ;
kW2sY^Rg template < typename T1, typename T2 >
oiF}?:7Q7 struct result_2
l Q'I {
5QW=&zI`= typedef T2 & result;
]9YJ,d@J } ;
@GBxL*e template < typename T >
M`. tf_x typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
3*]eigi) {
>sfRI]OG return (T & )r;
B( ]M& }
gD,1 06% template < typename T1, typename T2 >
OglEt[ " typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
DNOueU {
qOe+ZAJ{%N return (T2 & )r2;
1_o],?Q }
gi(H]|=a } ;
I
CZ4A{I *}]Nf
M3J#'%$ 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> >。
VO,!x~S! 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
ks3`3q 7 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
!;EjB*& m`IC6* return l(i, j) = r(i, j);
)i~cr2Hk 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
(hTCK8HK {FO;Yg' return ( int & )i;
#hW;Ju73 return ( int & )j;
stG~AC 最后执行i = j;
R?v>Q` Qi 可见,参数被正确的选择了。
sC27FVwo M8INk,si Wc,_RN- V\6=ySx $@sEn4h 八. 中期总结
JCz@s~f\y 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
&yGaCq;0 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
~oI1zNz/ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
IKABB W 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
4S,`bnmB j H19k}D =2[7
E -0?~ "nZ*{uv 6726ac{xz 九. 简化
SPN5dE.@ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
9!T[Z/}T 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
y(Y!?X I 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
/[O(ea$U 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
GMMp|WV| +-*/&|^等
wm]^3qI2 2. 返回引用。
}tsYJlh5 =,各种复合赋值等
ElS 9?Q+ 3. 返回固定类型。
yMyE s 8 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
[E+$?a= 4. 原样返回。
Nndddk` operator,
+u!0rLb 5. 返回解引用的类型。
)p
T?/J operator*(单目)
~2<7ZtV= 6. 返回地址。
G:<`moKgL operator&(单目)
*F
?8c 7. 下表访问返回类型。
m<{<s T operator[]
^dP KDrKxh 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
f` :i.Sr operator<<和operator>>
VUVaaOmO Ul2R'"FB OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
t'BLVCu 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
<,3^|$c% a["2VY6Eq@ template < typename Left >
e?_@aa9~@{ struct value_return
RE=` {
bhkUKxd template < typename T >
}
@K FB struct result_1
Np'2}6P {
N5]0/,I} typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
'd+NVj{C } ;
2>86oP& 66.5QD0 template < typename T1, typename T2 >
6&bY} i^K struct result_2
LbaK={tR {
BT)X8>ct typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
jy giG&H } ;
.A-]_98Z } ;
NZ/yBOD( DyeQJ7p %g1,Nk 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
K'X2dG* :JfE QIN 下面我们来剥离functor中的operator()
<Q?a=4 首先operator里面的代码全是下面的形式:
)//I'V _)]+hUwY return l(t) op r(t)
Eh =~T9 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
RRGWC$>? return op l(t)
x.3J[=z=> return op l(t1, t2)
J|X
6j&- return l(t) op
~v'3"k6 return l(t1, t2) op
p=C%Hmd5E return l(t)[r(t)]
srYJp^sC return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
05snuNt]- Mz1G5xcl 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
] )F7) 单目: return f(l(t), r(t));
*;m5'}jsy return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
hgLj< 双目: return f(l(t));
Yr w$ return f(l(t1, t2));
M/q E2L[y 下面就是f的实现,以operator/为例
<c%W")0 zCOgBT~p struct meta_divide
`E!N9qI?t$ {
cZ(elZ0~ template < typename T1, typename T2 >
,(.MmP` static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
_[Vf547vS {
t^[8RhD return t1 / t2;
i~3u>CT }
gqR)IVk>% } ;
eeHP&1= 7 >yXN,5d[ 这个工作可以让宏来做:
qim
'dp: dB+N\HBY #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Wd0[%`dq template < typename T1, typename T2 > \
K"uNxZ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
rJa$9B*^ 以后可以直接用
7},)]da>,' DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
YPzU-:3 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
1yV: qp (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。。。)
GZ{]0$9I' L{E^?iX Kf 2jD4z} 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
6YuY|JD XyMG.r-, template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
saU]`w_Z* class unary_op : public Rettype
Sa"9^_.2# {
}Z
TGi,Pc Left l;
q~L^au8 public :
0wFH!s/B unary_op( const Left & l) : l(l) {}
l;sy0S"DO] 4t/&. template < typename T >
AF43$6KZP$ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
hUz[uyt {
KOg?FmD return FuncType::execute(l(t));
rdnRBFt }
E42eOGp9i 6DL[aD template < typename T1, typename T2 >
fWF|,A>>b typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-Q;#sJ? {
!:LJzROh return FuncType::execute(l(t1, t2));
IMnP[WA! }
1! p/6 } ;
fag^7r z 7ou46v|m5 NZu)j[" 同样还可以申明一个binary_op
<DH*~tLp2 IMQ]1uq0$ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
`\<37E\N} class binary_op : public Rettype
"0jJh^vk {
f>$h@/-* Left l;
E?PGu!&u Right r;
)[&_scSa public :
`-B+JQmen binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
&"uV~AM Aox3s? template < typename T >
G>T')A typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&[?CTZ {
lS{r=y_0. return FuncType::execute(l(t), r(t));
>s*Drf X6 }
Y9 r3XhVI j<tq1?? [b template < typename T1, typename T2 >
,:v&4x&= typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Aj"7q {
1M%S
gV-# return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
0vs0*;F; }
H!IDV}dn } ;
){Mu~P "c`xH@D (!K+P[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
v%{0 Tyk 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
EU`T6M DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
z
YDK $ 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。
SHdL/1~t 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
AO0!liQ 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。。。
5vZ#b\;#V 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
~I_owCVZ 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)
Z>A{i?#m 下面是修改过的unary_op
o$_93<zc c{88m/;eP template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
-Wo15O" class unary_op
\aSz2lxEHn {
G!-J$@P Left l;
6}&^=^- `1'5j "v public :
w7Dt1axB 8$~3r a unary_op( const Left & l) : l(l) {}
%!W%#U0 >[3X]n,0 template < typename T >
,{<Fz% struct result_1
~iTxv_\=6u {
i>GdRG&q typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
`jW4H$D } ;
w~-X>~ } )Qr6/c8} template < typename T1, typename T2 >
!J#.!}3 struct result_2
%cj58zO|y {
P6HGs?
* typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Ar`\ N1a } ;
)0|):g )>$^wT template < typename T1, typename T2 >
.eTk=i[N- typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
JN^bo(kb {
!3x*k;0 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
hho%~^bn( }
?#ihJt, $3:X+X template < typename T >
j0?>w{e typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
T9y768% {
EE9vk*[@C return OpClass::execute(lt(t));
<?4cWp|i }
m+7`\|`jQ ;_p fwa4 } ;
NxB+? EqQ3=XMUL@ g
z`*|h 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
,5:![ 好啦,现在才真正完美了。
;%!tf{Si 现在在picker里面就可以这么添加了:
We\Y \*!v c
_p[yS template < typename Right >
k%!VP=c4s picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
AtT"RG-6 {
!c." return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
)Oo2<:" }
p4y6R4kyT 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
)5'rw<:=" IuDT=A i#tbdx# >mew"0Q InP[yFV-z 十. bind
Dl&PL 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
b24di 先来分析一下一段例子
C)U #T) i'Wcf1I-= 2c"/QT int foo( int x, int y) { return x - y;}
cB_pyX9Z bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
ZRX^^yN bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
F:M/z#:~ 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
gO9'q='5l 我们来写个简单的。
Y'2-yB 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
F9v)R#u~ 对于函数对象类的版本:
?ISI[hoc ,eyp$^ 2 template < typename Func >
o@Scz!"g struct functor_trait
$ 9S>I' {
yB
1I53E typedef typename Func::result_type result_type;
~wa%fM } ;
H]Y#pLu| 对于无参数函数的版本:
*iPs4Es- u):X>??
template < typename Ret >
&
8ccrw struct functor_trait < Ret ( * )() >
N-]\oMc2 {
@=02 typedef Ret result_type;
(qNco8QKu3 } ;
p
Z0= 对于单参数函数的版本:
2qt=jz\s w g$D@E7 template < typename Ret, typename V1 >
e_YW~z=6t struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
3FGb Q_ {
emGV]A%nss typedef Ret result_type;
jXc5fXO
N } ;
zyIza @V( 对于双参数函数的版本:
p=:7 atE ]s1TJw [B template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
% <8K^|w struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
9nP*N` {
tXssejiE% typedef Ret result_type;
9OrA9r } ;
>=.ch5h3J) 等等。。。
^N*pIVLC 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
|U;w !0 mafAC73 template < typename Func >
&-EyM*:u! struct func_return
;XD>$t@ {
Y/?DSo4G template < typename T >
"B_5Y&pM` struct result_1
hr/xpQW {
$g}/T_26 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
pn ~/!y } ;
f"}0j|Gg RN cI]oJ template < typename T1, typename T2 >
|zr)hC
struct result_2
J\Oc]gi\L {
6 ^6uK typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
n]6w)wE( } ;
l1`c?Y } ;
MO(5-R` u:{.
Hn` YA/H;707l 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Ay[9k=q] Q>+_W2~] template < typename Func, typename aPicker >
$)i"[ class binder_1
s>"WQ|;6 {
e-T9HM&%P Func fn;
O7L6Htya aPicker pk;
QKL]O* public :
G41$oalQ1 6=[ PJM template < typename T >
'
m#Ymp struct result_1
\[hrG?A {
;Vtpq3 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Ov{B-zCA } ;
_tg3%X] vr]dRStr template < typename T1, typename T2 >
zfT'!kb,( struct result_2
mhHm# {
,"HpV typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
=}1~~ } ;
jak|LOp {3yws4 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
9DocId. 9"l%tq_ template < typename T >
A5J#x6@ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,'@ISCK^ {
?\ i,JJO return fn(pk(t));
e[Ul"pMvS` }
v+,
w{~7RH template < typename T1, typename T2 >
)}k`X<~k typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"nS{
;: {
@eD2<e return fn(pk(t1, t2));
A 5\"e^> }
ckkM)|kK } ;
1</t #r 75cr!+ NhaeAD
$e 一目了然不是么?
_O'rZ5}& 最后实现bind
UM;bVf? 7.=s1~p *xX0]{49q template < typename Func, typename aPicker >
QrRCsy70 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
SOY#, Zu {
&ppZRdq] return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
JL+[1=uE1L }
>WG91b<Xq K0bmU(Xxp 2个以上参数的bind可以同理实现。
1 jd=R7 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。
j;c^pLUP rs)aEmvC 十一. phoenix
d3hTz@JY Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
g{.@|;d<p $zH0$aOx for_each(v.begin(), v.end(),
oEf^o*5( (
Nd!=3W5? do_
>TVd*S [
Fd=`9N9 cout << _1 << " , "
'wHkE/83 ]
Al;oI3 .while_( -- _1),
~ZIRCTQ" cout << var( " \n " )
!q1^X% a )
YZ+g<HXB );
UjK&`a;V uw&,pq 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:
s: .XF|e{ 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
`^Sq>R!; operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Z-V%lRQ=b 那么我们就照着这个思路来实现吧:
xJ.!Q)[ r\D8_S_ *XR~fs?/*W template < typename Cond, typename Actor >
.OUE'5e p class do_while
(KU@hp-\ {
XOFaS '. Cond cd;
Q*(C)/ QW Actor act;
4 (gf!U public :
.k(_j.v template < typename T >
Wuz~$SU struct result_1
AXI:h"so {
+.uk#K0o typedef int result_type;
K>6p5*& } ;
TD9`SSpP
Puh&F< B do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
g{(nt5|^l *5)!y
d template < typename T >
iHB)wC`u typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2N]s}/l {
!}7m^ do
kRPg^Fw"Vw {
_Ohq'ZgXm act(t);
G.T1rUh= }
U4JN,`p{ while (cd(t));
q4oZJ -` return 0 ;
A\Gw+l<h, }
H2vEFn V } ;
jEI L(0_H 6npwu5! J;dFmZOk 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
D.?gV_ 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。
)3 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。
"?SnA +) 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。
QTH yH 下面就是产生这个functor的类:
M;R>]wP"V <*P1Sd. 4tjRju? template < typename Actor >
gN%R-e0 class do_while_actor
H'2 =yhtVh {
}- Sr@bE Actor act;
Er)b( Kk public :
*6L^A`_1] do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
"'Ik{wGc aF:LL>H template < typename Cond >
U!4 ^; picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
uw]Jm"=w } ;
C;` fOCz^ Ts\7)6|F f[w$3 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
1K>4i. X 最后,是那个do_
LPC7Bdjz r"+
WUU zv41Yv!x} class do_while_invoker
kQ + {
deNU[ public :
eMs`t)rQ template < typename Actor >
f5N~K> do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
q~qig,$Y {
sEoS[t|" return do_while_actor < Actor > (act);
I
?1E}bv }
G 6][@q } do_;
YXvKDw'95 !`SR$dnE 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Z1Ms~tch 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
}Eav@3h6 最后来说说怎么处理break和continue
F?UL0Q|u v 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。
!54%}x)3 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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