一. 什么是Lambda
we4e>) 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
izebQVQO* 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,
y"#o9"&>& _k\*4K8L -7fsfcGM$ /+1+6MqRn* class filler
p(8H[L4Y {
R(74Px,/ public :
>)=FS.?] void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
t4GG@` } ;
MRxzOs WogJ~N,d53 \zR@FOl`q 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:
jmxjiJKP w=vK{h#8 %{!*)V\ \sEq
r)\k for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
SQDllG84E jutEb@nog c/DB"_}!a 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
0.'$U}#b
z2vrV?: |a%&7-; TppR \[4] 二. 战前分析
{ " woBOaA 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。
( n;# 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
jAB~XaT , Wz)s# {u{n b3/jl for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
%D< =6suW /* --------------------------------------------- */
1Jg&L~Ws" vector < int *> vp( 10 );
F.i*'x0u transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
[G>8N5@* /* --------------------------------------------- */
%JeT,{ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
g
VX /* --------------------------------------------- */
es 8%JTi int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Eyv%"+> /* --------------------------------------------- */
sgu#`@o for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
|=fa`8mG /* --------------------------------------------- */
Jte:U*2 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
4/vQ/>c2j s_S[iW`l= Vr@I9W;D# \B/+.\ 看了之后,我们可以思考一些问题:
VRQ'sn@ 1._1, _2是什么?
[0<N[KZ) 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。
T}d%X MXq 2._1 = 1是在做什么?
%$}aWzQxll 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
A:Pp;9wl Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
#\3(rzQVO 8;K'77h &o%IKB@ 三. 动工
j;6kN-jx 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
L}NckL luXcr
H+w 70hm9b-
04g=bJ template < typename T >
Kq&b1x class assignment
(Qq;ySZ# {
%ub\+~ T value;
f|Dq#(^\ public :
HjCcfOej assignment( const T & v) : value(v) {}
8WU_d`DF template < typename T2 >
V|[Y9<* T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
D32~>J.F } ;
]yI~S( :Rl*64}
zt,pV\| 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Af y\:&j 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
F|9 :$Jpw! Iow45R~] h[HFZv~{ }\Kki class holder
0*$? =E {
BN\Y
N public :
L-SWs8 template < typename T >
DvL/xlN assignment < T > operator = ( const T & t) const
QE8;Jk- {
p+6L qk< return assignment < T > (t);
BO]}E:C9 }
e+416
~X
v } ;
X'[93
C|K -aj) _.d 3s25Rps 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
fbv%&z \ k&(D*u static holder _1;
o +-G@16 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Nr6[w|Tzd ~t0\Q; @($ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
* F[;D7sZ~ 而不用手动写一个函数对象。
Ek#?B6s Qmbl_# hf#[Vns LYM(eK5V 四. 问题分析
3" B$M 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
]CLt Km 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
XNZW J 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
#i6ZY^+ee 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Iq/V[v 下面我们可以对这几个问题进行分析。
*Y"j 0Yob AE?G+:B 五. 问题1:一致性
2$S^3$k' 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
bSbUf%LKt 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
a[).'$S}' aJ;6!WFW struct holder
1uz7E {
ZV,1IaO //
%v)m&VUi% template < typename T >
Fke_ms=I^ T & operator ()( const T & r) const
g+ZQ6Hz {
4\Nt"#U)g return (T & )r;
^j-w^)@T }
#}y(D{z c } ;
P/9iB/ )TH~Tq: 这样的话assignment也必须相应改动:
h
7x_VO 6xfG`7Az template < typename Left, typename Right >
"V7
SB class assignment
B`I9 {
>S]_{pb Left l;
d]bM,`K* 6 Right r;
H6fR6Kr4j public :
)cF1?2 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
7"|j.Yq$H{ template < typename T2 >
J|Af`HJ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
=A yDVWpE } ;
335\0~;3 ]Sl]G6#Iwv 同时,holder的operator=也需要改动:
IJnh@?BC +xGz~~iNh template < typename T >
4=b{k,kzgA assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
V(/=0H/ F {
4pkTOQq_tQ return assignment < holder, T > ( * this , t);
P. V # }
qjc8 $#zXS qYi<GI*|@ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
,?zIt6Z 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
-( d,AX "M`ehgCBr return l(rhs) = r;
0SJ7QRo|K 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
d7O\p(M1 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
!Eof7LUE <kY|| template < typename Tp >
]t'bd<O class constant_t
Y$L>tFA {
@1p, const Tp t;
,vN0Jpf}\8 public :
\q |n0> constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
@qGg=)T template < typename T >
vWM'}( const Tp & operator ()( const T & r) const
{1jywb
} {
#c2InwZV return t;
s3.,
N| }
L.]mC ! } ;
9F*],#ng |ULwUi-r 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
1zz.`.R2U 下面就可以修改holder的operator=了
4h[S`;D0Vf RR8Z 9D; template < typename T >
Nvef+L,v assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
4_A9o9&_Rh {
`6t3D&.u0 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
1|PmZPKq9n }
/nX+*L}d/ 1.5lJ:[G 同时也要修改assignment的operator()
_tGR:E N]p|c3D template < typename T2 >
_:tclBc8R T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
c=-2c&=& 现在代码看起来就很一致了。
q|8p4X}/] "eH~/ 6A 六. 问题2:链式操作
h/CF^0m"! 现在让我们来看看如何处理链式操作。
$_.m< 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。
CCX!>k] 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。
a%wK[yVp 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。
{]a 6o[}u 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
R+s_uwS JKFV7{%Gl template < typename T >
rCmxv7"
a} struct result_1
8J-;/ {
!Qg%d&q.Sx typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
;[_w&"[6a } ;
)~](qLSl K7x,> 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:
,yC-QFQE p2=Sbb template < typename T >
1qs~[7{C1 struct ref
$=97M.E {
R.g'&_zx
typedef T & reference;
3x9O(;k } ;
zn4Yo template < typename T >
t?-7Z6 struct ref < T &>
P7Th94 {
`R}D@ typedef T & reference;
3xW;qNj:!l } ;
TwZvz[u GQ-owH] 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
dwc$?Bg,5 YLlw:jN template < typename T >
c-INVA) typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
t;DZ^Z"{ {
!d1}IU-h return l(t) = r(t);
Q7y6</4f }
-S=Zsr\ 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。
HA{-XPAWZ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
_+,2b:D: %Km_Sy[7'] 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
dkV%Pyj _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
!U"1ZsO)l _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
(u]ajT +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Bc4{$sc"O 最后的布局是:
xNNoB/DR Add
uTRa]D_q / \
M} IRagm Divide 5
6'Sc=;;: / \
[@}{sH(#Ta _1 3
}lgqRg)F9[ 似乎一切都解决了?不。
X$O,L[] 4 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。
(BC3[R@/l 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。
}9=\#Le~\ 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:
O_f|R1G5z /$hfd?L template < typename Right >
9 Byk/&$U assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Z`xz |:D+ Right & rt) const
PL8{|Q {
~'WvIA
( return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
ufdC'2cp8 }
DytOS}/^9 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
LnJ/t(KV 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。
=+{.I,g}g@ 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。
tUq* -9
V 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。
}6]V*Kn, 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。
>GiM?*cC 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?
?6
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:
9p!V?cH#8 Tk-PCra template < class Action >
?lb1K'( class picker : public Action
nzDS {
G'(
%8\ public :
6|#^4D)
picker( const Action & act) : Action(act) {}
pBt/vS ad // all the operator overloaded
\n850PS } ;
$JTy`g0>x n@BE*I<" Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
oKTIoTb 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
_QtqQ~f
-p>KFHj6 template < typename Right >
@+} Q< picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
/U1GxX:P, {
!EM21Sc return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Ms(;B* }
kq:,}fc;B 9B'l+nP Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
b]s=Uv#) 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
mW 5L;> w;'
F;j~ template < typename T > struct picker_maker
%_1~z[Dv {
/-$`GT?l typedef picker < constant_t < T > > result;
j:|60hDz^ } ;
mf@YmKbp template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
UL[4sv6\9 {
~`hI|i<] typedef picker < T > result;
xP'IyABx } ;
=rgWOn8 #'<I!G 下面总的结构就有了:
)+ Wr- Yay 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。
1l\O9D +$ 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。
%kJ:{J+w] picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
j&fr4t3 至此链式操作完美实现。
!{s$V2_ ue/6DwUv @V]
Wm1g 七. 问题3
+M@G 8l 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。
(eJr-xZ/ $t1]w]}d template < typename T1, typename T2 >
dqUhp_f2qK ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
F4Ft~:a {
U3lr<(r* return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
V{Idj\~Jh }
KN~E9oGs 1elcP`N1 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
]qXHalHY FTCp3g template < typename T1, typename T2 >
)gR14a struct result_2
Lj(hk@ {
=Mn![ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
uh#PZ
xnP } ;
P>pkLP}
Vo NfR, m] 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
8+gx?pb 这个差事就留给了holder自己。
'xStA qvYYKu U]hQ#a+ template < int Order >
Ffj:xZ9rk class holder;
r=L9x/r template <>
Q(k$HP class holder < 1 >
wc bs-arH {
/GM-#q
a public :
2y_rsu\ template < typename T >
J~gfMp. struct result_1
D{'Na5( {
T,7Y7MzF typedef T & result;
lu(G3T8 } ;
G:WMocyXI' template < typename T1, typename T2 >
]N=C%#ki! struct result_2
`yYgL@Zt {
Oku4EJFJ typedef T1 & result;
//ZB B,[@ } ;
GeHDc[7 template < typename T >
>+vWtO2 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
?]9uHrdsN} {
.[1A return (T & )r;
Q=PaTh
}
7U.g4x|< template < typename T1, typename T2 >
N%r}0 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
7=QV ^G {
D4'XBXmb return (T1 & )r1;
Mh+'f 93 }
>j`*-(`2fa } ;
i;)g0}x` 0BaL!^> template <>
"mPa>`? class holder < 2 >
+o'. !sRH {
oSa FmP public :
{f^30Fw template < typename T >
Ac7`nvI= struct result_1
"E''ZBLO~ {
V'K$:9^x[8 typedef T & result;
P< WD_W } ;
m]"YR_ template < typename T1, typename T2 >
C4 Wdt struct result_2
3Vw%[+lY9 {
YSa:"A typedef T2 & result;
(6h7 'r $ } ;
,s)~Y
p?< template < typename T >
Q.yKbO<[ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
2OT6*+D {
akCl05YW return (T & )r;
Tl%4L%
bE }
nr-mf]W&
template < typename T1, typename T2 >
t9`NCng
5 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
}SN'*w@E {
oTa! F;I return (T2 & )r2;
gA[M }
4l$8lYi } ;
ycE<7W @nT8[v FBY~Z$o0. 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> >。
l&|{uk 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
!k s<VJh 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
vy#c(:UQR $`=?Nb@@# return l(i, j) = r(i, j);
YKx0Zs 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
;XtDz ]cA~%$c89s return ( int & )i;
I9Sh~vTm=u return ( int & )j;
h{JVq72R 最后执行i = j;
^|K*lI/ 可见,参数被正确的选择了。
S}<
<jI-z #TSM#Uqe a<o0B{7{BM y]CJOC)/K M^[jA](a 八. 中期总结
qt:->yiq+ 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:
Wey\GQ`"8 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
F"F(s! 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
/Z@.;M 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
<QkfvK]Q |n|2)hC (gmB$pwS i,<-+L$z U)PumU+z$u 0Gs]>B4r/ 九. 简化
b
gDDys 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
3AL.UBj&} 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
'9[_w$~( 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:
y]+A7| 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
GbE3:;JI +-*/&|^等
vOj$-A--qU 2. 返回引用。
gU%GM =,各种复合赋值等
2?ednMoE 3. 返回固定类型。
""a8eB6 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
a,E;R$[! 4. 原样返回。
-)Vj08aP operator,
JQ1VCG 5. 返回解引用的类型。
.)GVb<w operator*(单目)
WE"'3u^k 6. 返回地址。
[5 V operator&(单目)
(j/O=$mJ 7. 下表访问返回类型。
p4Y9$(X operator[]
,-"]IR!,w 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
HkN +: operator<<和operator>>
BY d3 rI >6dgf`U 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。
aF=VJ+5 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
o MAK[$k; =ht@7z8QM template < typename Left >
EAkP[au. struct value_return
L!G3u/ {
Q4PXC$u template < typename T >
Cf N; ` struct result_1
<>Im$N ai {
gn%"dfm typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
:
L>d]Hn } ;
`otQ'e~+t *k}d@j,*" template < typename T1, typename T2 >
~h/U ;Da struct result_2
UGMdWq {
0#7dm9 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
ex1ecPpN } ;
LQjqwsuN{ } ;
WDZi
@9X_ ]5\vYk 'yNp J' 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
>xjy
P!bca <b\urtoJ 下面我们来剥离functor中的operator()
MI }D%n* 首先operator里面的代码全是下面的形式:
qSd
$$L^ fm*Hk57 return l(t) op r(t)
'nno)kQ" return l(t1, t2) op r(t1, t2)
;gyE5n-{ return op l(t)
34=0.{qn return op l(t1, t2)
D4|_?O3|m return l(t) op
WKf~K4BL> return l(t1, t2) op
-UVWs2W'$ return l(t)[r(t)]
8\9EDgT return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Sf8d|R@O k.ZfjX" 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:
^bG!k]U!2 单目: return f(l(t), r(t));
+9X[gef8 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
AL0Rn e N 双目: return f(l(t));
bqO"k t return f(l(t1, t2));
1#(1Bs6X 下面就是f的实现,以operator/为例
"J#:PfJ% -ZB"Yg$l struct meta_divide
Exr7vL {
7E95"B&w template < typename T1, typename T2 >
R;o_ * static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
dc)Gk {
_+En%p.m return t1 / t2;
)R4<*
/C:w }
:m\KQ1sq } ;
u_BSWhiW hqPn~Tq 这个工作可以让宏来做:
q*OKA5 YYHm0pc #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
z@i4dC template < typename T1, typename T2 > \
Q\76jD`m\ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
iIFQRnpu;3 以后可以直接用
<B`V DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
4lA+V,# 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
K^Ht$04 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
z"3c+?2 (zBQ^97] Z3dd9m#.] 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
B/OO$=>( V1.F`3h~ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
)a\h5nQI) class unary_op : public Rettype
+b+sQ<w?. {
D;]% Left l;
7&4,',0VL public :
L|LTsRIq unary_op( const Left & l) : l(l) {}
arZIe+KW <Xx\F56zp template < typename T >
I8?[@kg5b' typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@nu/0+8h{ {
TXcKuo= return FuncType::execute(l(t));
l'QR2r7&. }
TeJ
`sJ iC]lO template < typename T1, typename T2 >
w>uZ$/ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>{a,]q* {
p( *3U[1 return FuncType::execute(l(t1, t2));
Q8?D}h }
EcIQ20Z_- } ;
\]xYV}(FO h>:RCpC "zbE 同样还可以申明一个binary_op
5>)jNtZ / JB4 #i7 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
)*h~dx_c m class binary_op : public Rettype
9#ft;c {
$x;h[,y
Left l;
$sZHApJV+ Right r;
*a!!(cZZ public :
dn_OfK binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
8n5nHne aUK4{F ; template < typename T >
"\;wMR{ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Bq@wS\W>b} {
_eV n#!| return FuncType::execute(l(t), r(t));
'qAfei'] }
r%d11[z a}fClI-u template < typename T1, typename T2 >
+o]BjgG typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Aw;vg/#~md {
'V#ew\ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
N?0y<S ?! }
C+XZDY(=Z } ;
4rG 7\ 1m;*fs V(LFH9.Mp 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
l-}5@D[ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
UUu-(H-J DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
*`Xx _ 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
}Y`<(V5: 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
#J724` 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
^G&D4uZ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
?K {1S 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
JZ/O0PW 下面是修改过的unary_op
ii
y3 BWdc^ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
uhB!k-ir class unary_op
orH0M!OtS! {
ApYud?0b Left l;
x ;,xd FLI8r: public :
p''"E$B/(
F'FZ?*a unary_op( const Left & l) : l(l) {}
x9"4vp |qcFmy template < typename T >
2BX GVo struct result_1
f&|A[i>g {
QhQ"OVFr# typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
'QojSq
} ;
(0#F]""\e =4<S8Cp template < typename T1, typename T2 >
X|E+K struct result_2
rw[ {@|)'z {
A]Tcj^# typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
YQV?S } ;
W^.-C ^7bf8 ^` template < typename T1, typename T2 >
)nHE$gVM
s typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Q &7)vs {
\UqS -j| return OpClass::execute(lt(t1, t2));
fTV|?:C{ }
92]ZiL?k _T|H69 J template < typename T >
{lTxB'W@d typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$>"e\L4Kp {
`1bX.7K43 return OpClass::execute(lt(t));
bro }
xX/s1(P IAF;mv}' } ;
Secq^#]8 xVkTRCh {XD/8m(hN| 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
2FIR]@MQd 好啦,现在才真正完美了。
FaE #\Q 现在在picker里面就可以这么添加了:
DwmU fZp HXfXb^~ template < typename Right >
$dh4T"; picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
*Ht*)l? {
D"XX920$~ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
\!JS7!+ }
EEs-& 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。
WAB0e~e:|Q }PQSCl^I 0GX10*t. 4s~HfxYT #CA%]*l*F 十. bind
y(nsyA 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。
3<Z'F}lg 先来分析一下一段例子
AwXt @!( !Wixs]od
+ sywgb) int foo( int x, int y) { return x - y;}
&^7uv0M<y bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
/X^3=-{8 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
yw.~trF&% 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。
+rsl(
08FY 我们来写个简单的。
g6VD_ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
?QMclzh*- 对于函数对象类的版本:
HS\3)Ooj> >bA$SN template < typename Func >
UiR,^/8ED struct functor_trait
r%F(?gKXkd {
_+\:OB[Y typedef typename Func::result_type result_type;
,9Z2cgXwJ } ;
nx-1* 对于无参数函数的版本:
O~h94 B` (D>y6r>r
template < typename Ret >
XpgV09.EE struct functor_trait < Ret ( * )() >
| 7 m5P@X {
_}zo
/kDA typedef Ret result_type;
dY/u<4 } ;
+[whh 对于单参数函数的版本:
4e+BqCriC* *5y
W template < typename Ret, typename V1 >
n{64g+ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
GG_^K#* {
"*w)puD typedef Ret result_type;
j,=*WG } ;
?""\ 对于双参数函数的版本:
F_nZvv[H? B;GxfYj template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
L19MP struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
x2C/L {
=t3vbV typedef Ret result_type;
_{e&@d } ;
qRPc%" 等等。。。
/&]-I$G@ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Gefnk!;; {_zV5V template < typename Func >
[`.3f'")j struct func_return
S<eZ d./p6 {
@PQrmn6w template < typename T >
5S%C~iB struct result_1
D3S+LV {
-9OMn}w/* typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
hNgpp- } ;
-DP8NTl" Gla@l< template < typename T1, typename T2 >
pbDw Lo] struct result_2
xH<'GB) {
-F"d0a, typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
/ R_ u\?k( } ;
;TL(w7vK } ;
H]_WFiW-9 ,`<^F:xl 908ayfVI 最后一个单参数binder就很容易写出来了
#PPR"w2g 5v|H<wPp template < typename Func, typename aPicker >
>ik1]!j]Lv class binder_1
iV?` i {
h/I@_?k+ Func fn;
#)GW}U]X aPicker pk;
f}[H
`OF public :
i2$*}Cu 99^AT*ByY template < typename T >
>0PUWr$8 struct result_1
yp=|7 {
GAv)QZyV$ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
i?F[||O"$ } ;
u4:\UC' `Kh]x9Z template < typename T1, typename T2 >
aXe{U}eow struct result_2
ispkj' {
_yj1:TtCNT typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
}>V/H]B } ;
~xS@]3n= hUVk54~l binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
aH%ZetLNJ !:(C"}5wM template < typename T >
qAqoZMpI|; typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
k, f)2< {
75ZH return fn(pk(t));
CoU3S,;* }
wW-A b template < typename T1, typename T2 >
-yoAxPDW typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"K ,bH {
7Rnm%8?T return fn(pk(t1, t2));
f`9JE8 }
{O)YwT$` } ;
GuT6K}~|D pprejUR ^|#>zCt^ 一目了然不是么?
EZ<80G 最后实现bind
ABc)2"i:* Vvyj , 9mgYp2 template < typename Func, typename aPicker >
)\wuesAO picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
7rcA[)<' {
i'HPRY return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
D*\v0=P'? }
}taLk@T &|b4\uj9 2个以上参数的bind可以同理实现。
RvyuGU 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。
%zzYleJ!]
[ "a"x>X& 十一. phoenix
1AF%-<`?s Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
>SoO4i8 6PU/{c for_each(v.begin(), v.end(),
D+sQP ymI (
Lz@$3(2 do_
&~ *.CQa [
k#C
f}) cout << _1 << " , "
GAw(mH* ]
2ev*CX6. .while_( -- _1),
@4drjT cout << var( " \n " )
Z\Z,,g+WL )
:=<0=JE# );
}_}KVI t0Zk-/s 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
abi[jxCG 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
KlN/\N\ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
XE1$K_m 那么我们就照着这个思路来实现吧:
dv~pddOs H_w%'v & l4vTU= template < typename Cond, typename Actor >
?^9BMQ+ class do_while
R4{-Qv#8
q {
E1 |<Pt Cond cd;
"_< 9PM1t Actor act;
8[zb{PRu public :
>;4!O%F template < typename T >
zrRFn `B struct result_1
Z/<#n\>t0> {
#f{lC0~vA typedef int result_type;
:+ Jt^
6 } ;
ET:T7 {\G`]r-cM do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
+;Cr];b3 Icx7.Y template < typename T >
mnjs(x<m typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
u5Up&QE!>q {
0{+.H_f` do
+q{[\#t5 {
Vr=OYI'A act(t);
e[1>(l}Ss }
6e&$l- while (cd(t));
c8Z A5| return 0 ;
Qz,|mo+ }
rrqQCn9 } ;
gEwd &J *geN[[ 4^*,jS-9g} 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
q.Jsf+ 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
])w[ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
|=6_ xRyr 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
9b"MQ[B4#a 下面就是产生这个functor的类:
UDEj[12S tfYB _N |3shc,7 template < typename Actor >
F~HRME;Z class do_while_actor
5o)Y$>T0 {
O_;Dk W Actor act;
SZhOm public :
h
Dk)Qg do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
!GwL,)0@^ -Z0+oU(?YE template < typename Cond >
T2FE+ A]n9 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
g(Yb^'X/ } ;
*?t%0){ A"uULfnk pOT7;-#n 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
&GhPvrxI? 最后,是那个do_
CnISe^h @1-F^G%p8 (JUZCP/ \ class do_while_invoker
`P}9i@C {
$}GTG'*. public :
F;q#& template < typename Actor >
M.q=p[ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
a5jL7a?6] {
J00VTb` return do_while_actor < Actor > (act);
o!c]
( }
!do?~$Og } do_;
+ B}0=Ex$t ][&9]omB 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
YA:nOvd@O 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
!bnyJA 最后来说说怎么处理break和continue
r;&>iX4B 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。
U_B((Z(g 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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