一. 什么是Lambda
)(&Z&2~A 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
qU ESN! 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,
@I\&-Z ^ gEWKM(5B} %by8i1HR {|Ew]Wq class filler
{Q/XV= {
H.sYy-_]F public :
(X!?#)fyn void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
C~C}b } ;
]QB<N|ps (eTe`
VBHDI{HzRv 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:
*3,GQ%~/z x3X^\Ig RTHe#`t %Se@8d8 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
AOh\%|} v0~'`*|& wUnz D) 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
SONv])); \ C^fi}/] n|G x29E Y}G 9(Ci& 二. 战前分析
/h/f&3'h 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。
+`;YK7o 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
bnso+cA W(5et5DN, `# N j8 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Z/y&;N4 /* --------------------------------------------- */
jacp':T vector < int *> vp( 10 );
_?9|0>]xG transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
m@|0iDS /* --------------------------------------------- */
Zd2B4~V sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
M qy5>f) /* --------------------------------------------- */
OxGS{zs int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
\S]"nHX /* --------------------------------------------- */
$:{r#mM for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
0nz=whS{ /* --------------------------------------------- */
U"Gg
, for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
=qQH,{]c6 ?CaMn b8 ,\HZIl[8 i|- 6 看了之后,我们可以思考一些问题:
^A4bsoW 1._1, _2是什么?
i)vbmV 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
rQ_!/J[9 2._1 = 1是在做什么?
? {@UB* 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
d0@&2hO Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
=}bDT2Nb jRk"#: Bz&6kRPv 三. 动工
>8I?YT. 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
X/=*o;": (\CT
"u- f)~j'e +[ +4h}? template < typename T >
QD<GXPu?N class assignment
z.NJu
q {
YQ\c0XG T value;
DEdJH4 public :
NU>'$s assignment( const T & v) : value(v) {}
)<fa1Gz#^ template < typename T2 >
[8- . T4 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
|.OXe!uU41 } ;
v)^8e0vx -i,=sZXB Dy_ayxm 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
0QWc1L 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
~1_v;LhH5+ 29W~<E8K- t`b!3U>I .ZV-]jgr class holder
L7\rx w {
'U9l public :
fyRSg B00$ template < typename T >
Ia>07av assignment < T > operator = ( const T & t) const
b7thu5 {
{LwV&u( return assignment < T > (t);
K
*<+K<Tp }
*%[L
@WF } ;
,'7 X|z/_> -y@#
^SrJ rA=iBb3` 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:
nUp, %z[ ~\UH`_83[ static holder _1;
RDX$Wy$@L Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
E%B:6 B+8lp4V9% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
1E1oy(\V 而不用手动写一个函数对象。
B) 5QI 3lkz:]SsE 5$Q}Zxh kjS9?>i 四. 问题分析
"@P) 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。
m1d*Lt>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。
J)*7JX 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
E41ay:duAl 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
n86=1G:% 下面我们可以对这几个问题进行分析。
ZQY]c
a9+l:c@ 五. 问题1:一致性
<Mt>v2a3Y 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?|
v;%>F)I 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
)z:"P;b"Nl T5:p^;?g struct holder
/t4#-vz {
T@Q,1^?i //
vs*Q { template < typename T >
n7CwGN% T & operator ()( const T & r) const
lhp.zl {
^]{)gk8P~2 return (T & )r;
[]\=(Uc; }
?}mbp4+j[ } ;
q_J)68B R bhqV2y*' 这样的话assignment也必须相应改动:
a 8(mU% +NM`y=@@ template < typename Left, typename Right >
>EVY, class assignment
pA~eGar_J {
s<GR
? Left l;
j\/Rjn+:[ Right r;
"DpgX8lG_ public :
qm!&(8NfK assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
E1"H(m&6 template < typename T2 >
q'% cVM T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
=
Ff 2 } ;
B%L dH Ub"6OT1tl 同时,holder的operator=也需要改动:
}$5e!t_K ZLN79r{T template < typename T >
gq:2`W&5 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
kuQ+MQHs {
hFLLg|@ return assignment < holder, T > ( * this , t);
aRc2#:~; }
@hz~9AII9 ,`su0P\%#. 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。
:S_3(/} \ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
z:Q4E|IX $-J=UT2m return l(rhs) = r;
x2 _?B[z 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
9pehQFfH 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
IXz)xdP S.E'fc1 template < typename Tp >
l
;fO]{ class constant_t
r;~2NxMF/ {
JvI6+[ const Tp t;
'Cq)/}0 public :
2B!Bogs constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
fxcCz 5 template < typename T >
'^6jRI,
const Tp & operator ()( const T & r) const
i*3*)l y {
(Y[q2b return t;
;_ TP Jy }
dyyGt}}5f } ;
k~|5TO yE3l%<;q 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
av; ~e< 下面就可以修改holder的operator=了
SI~MTUqt LOPw0@ template < typename T >
xDtJ&6uFw assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
T`Jj$Lue{ {
$={^':Uh return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Ra~|;(
%d }
{~=Z%Cj2Q k04CSzE"% 同时也要修改assignment的operator()
eGEeWJ}[$ M{ template < typename T2 >
]NRQM8\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
F Tk`Mq 现在代码看起来就很一致了。
%s(Ri6R& D'UYHc{ 六. 问题2:链式操作
=eB^(!M 现在让我们来看看如何处理链式操作。
\0'0)@uziQ 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。
| GqKa 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。
0DR:qw 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。
xBevf&tP 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
/z(;1$Ld6{ tAxS1<T4 template < typename T >
TM?RH{(r struct result_1
{
d*?O {
$,&3:ke1 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
T=-$ok`G } ;
`{
6K~( jeLC)lQ* 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:
)=EJFQ*v "6}
#65 template < typename T >
+kdZfv> struct ref
fcLVE {
fMSB typedef T & reference;
@x4IxGlUs } ;
Obl,Qa:5 template < typename T >
5Y}=,v*h} struct ref < T &>
ZR"BxE0_k {
tXu_o6] typedef T & reference;
-sqoE*K[8 } ;
UwQyAD]Ht $SAk| 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Y{v\m(D ~6HaZlBB template < typename T >
THXG~3J< typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
@4EC z>Q {
Oj`I=O6 return l(t) = r(t);
CdFr
YL+F }
g~Hmka_fD1 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。
sm1(I7y 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
]>%M%B XSDudL 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
x8v2mnk _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Qjl.O HO _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
]DV=/RpJ9B +5 调用divide的对象返回一个add对象。
+:#x!i;W8[ 最后的布局是:
aIsT"6A~{ Add
D)my@W0, / \
h,u?3}Knnb Divide 5
zwEZ?m! / \
+_E\Omcw _1 3
}-8ZSWog6f 似乎一切都解决了?不。
8E:d!?<^&I 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。
b f2 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。
yo=0Ov 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:
x+V@f~2F PE7D)!d
T template < typename Right >
fZ6"DJZ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
1p%75VW Right & rt) const
sERm+x< {
c&rS7% return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
VBe.&b8 }
&|8R4l C| 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
)?zlhsu}1; 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。
<Jwx| 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。
rgOc+[X 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。
[fjP.kw;J 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。
( ;(DI^Un8 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?
dRXEF6G 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:
x_K8Gr#Z 0 '9R.$,N template < class Action >
k9|8@3(h class picker : public Action
y))) {X {
BWHH:cX public :
TTSyDl picker( const Action & act) : Action(act) {}
1[&V6=n // all the operator overloaded
}k K6"]Tj } ;
`[=3_ ]3/_?n-"` 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。
zP(UaSXz/ 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:
%Uz
5Ve c'gV template < typename Right >
TODTR7yGo picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
m+ww {
HL*Fs /W return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
/`b(} m }
dhAkD-Lh -{tB&V~+v Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
rbEUq.Yk]~ 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。
>Y\$9W=t 1m5=Nu template < typename T > struct picker_maker
P
nxx W? {
R
| &+g\{; typedef picker < constant_t < T > > result;
zx7g5;J } ;
3cH`>#c template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
(Q /Kp*a {
zKP{A Sk typedef picker < T > result;
A/%+AH( } ;
)PNeJf|@ q#n0!5Lv2 下面总的结构就有了:
0M=U>g) 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。
M'"@l$[QM picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
BnL [C:| picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
S.#IC
lV 至此链式操作完美实现。
k m(Mv ZI0C%c.~ t;?TXAA 七. 问题3
f L}3I(VK 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
42Vz6 k: <.HDv:
template < typename T1, typename T2 >
q|N/vkqPz ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,8vqzI {
pFZ2(b& return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
2Y` C\u }
@0mR_\u\ c2aW4TX2 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
!4blX'<w i3s,C;7[2 template < typename T1, typename T2 >
P0 va=H struct result_2
+F9)+wT~;q {
V:wx@9m) typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
0bt"U=x4 } ;
Y\sSW0ZX mg)Zo C 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
%v_w"2x; 这个差事就留给了holder自己。
iLyJ7zby @/w($w" f'2Ufd|J| template < int Order >
_W3>Km-A=/ class holder;
-ST[!W V template <>
;Az9p h class holder < 1 >
j1yW{
{
&QoV(%:] public :
_^;;vR% template < typename T >
\U0p?wdr: struct result_1
f-O`Pp FQ {
"/O`#Do/ typedef T & result;
\"X<\3z2 } ;
EzXGb template < typename T1, typename T2 >
)225ee> struct result_2
bi^Xdu {
k!^Au8Up? typedef T1 & result;
BM@:=>ypQ } ;
NFEF{|}BM template < typename T >
-S ASn typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
|K H&, {
k6pXc<]8 return (T & )r;
vwlPFrLl }
dCF!. template < typename T1, typename T2 >
xP3v65Q1 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
*A>I)a<: {
QNk\y@yKw return (T1 & )r1;
xux
j }
bK7j" } ;
sI7<rI.t){ K)z!e;r template <>
R`_RcHY: class holder < 2 >
905%5\Y {
NJVAvq2E. public :
exnFy- template < typename T >
^o*$OM7x struct result_1
C_&-2Z {
?(up!3S'x typedef T & result;
/]mfI&l+9 } ;
~ PO)>; template < typename T1, typename T2 >
<Ag`pZ<s struct result_2
N<e=!LV {
Ed(6%kd typedef T2 & result;
Y\Z.E; } ;
rhLm2q template < typename T >
uh][qMyLM typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
@Yv.HhO9 {
7({"dW return (T & )r;
;{zgp }
O e-FI+7 template < typename T1, typename T2 >
7B|ddi7Q> typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
OMi_')J {
(4hCT* return (T2 & )r2;
W!R}eLf@ }
#i8] f{ } ;
K%+[2Hj2 q13bV fG+/p 0sJ? 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
|Sne\N>% 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Stzv 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Z|8oD*, 0#gu7n|J return l(i, j) = r(i, j);
wRa$b 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
YH0=YmU#X Wsz-#kc\[ return ( int & )i;
6@"lIKeP return ( int & )j;
N3_rqRd^ 最后执行i = j;
]dx6E6A,
可见,参数被正确的选择了。
OwdA6it^f *?'^Rc V<ZohB?y K,!"5W rX* W+F^(SC\ 八. 中期总结
u9TiEEof3 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:
, ;'y <GA 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
eQiK\iDS 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
IfeCSK,x 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
-v'|#q G(g.~|=EZ ewOd
=% zdL"PF _y,?Cj=u| Nq$Xe~,* 九. 简化
q_h=O1W 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
deRnP$u0 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
cZd9A(1"^ 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:
@w8MOT$ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
zlUXp0W +-*/&|^等
n<}t\<LG^c 2. 返回引用。
1Qc>A8SU =,各种复合赋值等
h!vq~g 3. 返回固定类型。
zNZ"PYh<u 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
j}uVT2ZE% 4. 原样返回。
*J ]2"~_. operator,
Ju0W 5. 返回解引用的类型。
?)8OC(B8q operator*(单目)
yX-h|Cr" 6. 返回地址。
:`pgdn operator&(单目)
8lI'[Y?3. 7. 下表访问返回类型。
BIBBp=+ operator[]
mbij& 0 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
O|5Z-r0< operator<<和operator>>
_P^ xX'v ,#NH]T`c1 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。
*dTI4k 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
o7qZy |\4S ai3wSUYJi template < typename Left >
i9QL}d struct value_return
^Yz.}a##w2 {
Vy-kogVt template < typename T >
u_;&+o2 struct result_1
LD.^.4{c: {
[m}58?0~x typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
da'7*
&/ } ;
,KfBG<3 dbmty|d template < typename T1, typename T2 >
Y&G]M struct result_2
\Q
CH.~] {
<b5J"i&m typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
4v=NmO} } ;
\Y>!vh X } ;
3I" <\M4x yY3Mv/R l2AAEB_C. 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
e=8z,.Xk &fyT}MA 下面我们来剥离functor中的operator()
xE[CNJ%t^, 首先operator里面的代码全是下面的形式:
|i}5vT78 _ ?\4k{ET return l(t) op r(t)
O%>FKU>(? return l(t1, t2) op r(t1, t2)
R*DQm return op l(t)
3U_,4qf return op l(t1, t2)
B9Ha6kj return l(t) op
*c0\<BI return l(t1, t2) op
i uNBw] return l(t)[r(t)]
ZRK1UpP return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Fz3QSr7FU iG.qMf. 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:
_#kjiJj* 单目: return f(l(t), r(t));
y[pU8QSt return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
8,5H^Bi 双目: return f(l(t));
r8k.I4 return f(l(t1, t2));
qv+8wJ(( 下面就是f的实现,以operator/为例
Q#,j,h "#3p=}] struct meta_divide
,{pC1A@s {
U&(TqRi, template < typename T1, typename T2 >
uTX0lu; static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Nydhal00 {
&3o[^_Ti return t1 / t2;
|x
Nd^ }
7jf%-X } ;
DKvNQ:fI>9 6G6B!x 这个工作可以让宏来做:
f19~B[a #VLO6 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
RfZZqeU template < typename T1, typename T2 > \
t$*V*gK{ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
+1R
qo 以后可以直接用
;)SWUXa;{ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
LK?V`J5wY 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
Q)H1\ (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。。。)
M.[A%_|P r
N.<S[ PXH"%vVF 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
MV~-']2u ^EG@tB $< template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
7p!w(N?s class unary_op : public Rettype
VkD8h+) {
C4`u3S Left l;
,^>WCG public :
q3~RK[OCq unary_op( const Left & l) : l(l) {}
]h`<E~ k *#fN(_ template < typename T >
z1WF@Ej typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Hf
]w {
{|jrYU.k~ return FuncType::execute(l(t));
4)IRm2G }
OFyZY@B-C~ ?11\@d template < typename T1, typename T2 >
4raKhN" typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
jDaWmy<ha {
m V U(b, return FuncType::execute(l(t1, t2));
us:V\V }
?
7H'#l } ;
v)TFpV6b{p EZz`pE }EW@/; kC 同样还可以申明一个binary_op
D+y_&+&,t i;yr=S,a0/ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
"(U%Vg|) class binary_op : public Rettype
!aVwmd'9 {
]Q%|69H}B Left l;
[T5z}!_y Right r;
+yh-HYo` public :
z@_9.n] binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
6*cY[R|q! @eQo template < typename T >
w'Cn3b)` typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5T,In+~Kd {
P/'9k0zs) return FuncType::execute(l(t), r(t));
cITF=Ez }
:EXH8n&| N~w4|q!] template < typename T1, typename T2 >
mJ>@Dh3>G typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
bhIyq4N {
r%QnV0L^ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
U;QN+fF]u }
CQLh;W`Dc } ;
XO=UKk+EK R
m{\ R @rTAbEk{U 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
@\!9dK-W 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
)k@+8Yfa1p DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
S b9In_*
0 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。
Ww
}qK|D 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
\[-z4Fxg|' 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。。。
LEUD6 M+~t 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
kRyt|ryWh 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)
>-~2:d\M3 下面是修改过的unary_op
/pa8>_, ~ ^w+jPT-n template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
R]-$]koQO class unary_op
NW$C1(oT {
f
+# Left l;
K }]0<\N zW@OSKq4 public :
|?t6h 5Mt" )"&$.bWn unary_op( const Left & l) : l(l) {}
7jb{E+DrG &I[ITp6y0 template < typename T >
I& `>6=) struct result_1
)BuS'oB {
n(mS typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Wgh4DhAW } ;
lZ3o3" <z>K{:+> template < typename T1, typename T2 >
)6S;w7 struct result_2
`VT0wAe2; {
!`BK%m\8 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
~N i#xa } ;
K|H&x"t Z UvA` template < typename T1, typename T2 >
m-SP #?3 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
No\H
QQ {
[ imC21U return OpClass::execute(lt(t1, t2));
,sAN,?eG~ }
[n`SXBi+n X9:(}=E
V template < typename T >
&wZ ggp typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
I<w`+<o( {
8Ee bWs*1 return OpClass::execute(lt(t));
6zQ {Y"0 }
A%VBBvk ;x[F4d } ;
,RkL|'1l x04JU$@ L"i
B'= 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
u5f+%!p 好啦,现在才真正完美了。
~urV`J 现在在picker里面就可以这么添加了:
:'OCQ.[{s gyW*-:C template < typename Right >
@17hB h picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
q2I;Ly\3o {
)P^5L<q>| return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
2$D
*~~ }
5G~; g 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
lR!Sdd} - kT(}>=]g Nk-biD/J mx#H+:}&r qAH@)} 十. bind
\WM*2& 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
#5?Q{ORN o 先来分析一下一段例子
;Yrg4/Ipa Yx_[vLm AgsMk int foo( int x, int y) { return x - y;}
)Oq N\ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
{cF7h)j bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
\?,'i/c- 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
\C3ir & 我们来写个简单的。
Fj9/@pe1 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
@<]xbWhuw 对于函数对象类的版本:
XpzdvR1 @!\g+z_" template < typename Func >
p{j
}%)6n struct functor_trait
@:@0}]%z9 {
-jB1tba typedef typename Func::result_type result_type;
oZO6J-ea } ;
/EUv=89{! 对于无参数函数的版本:
eNlE]W,= Sti)YCXH template < typename Ret >
yQ4]LyS struct functor_trait < Ret ( * )() >
K\&A}R {
{xw*H<"f< typedef Ret result_type;
S;$@?vF } ;
9.|+KIRb 对于单参数函数的版本:
d"nz/$ j.$#10*: template < typename Ret, typename V1 >
?~rF3M.=| struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
O)MKEMuA {
^R.#n[-r2 typedef Ret result_type;
0&U,WA } ;
%zH NX4 对于双参数函数的版本:
^4Ra$< U,C
L*qTF template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
#q~SfG struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
1<]g7W {
,ZcW+! typedef Ret result_type;
(NUk{MTX } ;
f\"Qgn 等等。。。
v{ .-x\; 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
7?K?-Oj 5y!
4ny_ template < typename Func >
d"+zDc; struct func_return
m",wjoZe* {
g$~3 @zD template < typename T >
9<5SQ struct result_1
{
p {a0*$5 {
Q>nq~#3? typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
&0Zn21q } ;
Ebp^-I9.d 9`\hG%F template < typename T1, typename T2 >
)2}{fFa% struct result_2
2
[a#wz' {
TH2D ;uv typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
8WU
UE=p } ;
[~bfM6Jw } ;
vy#n7hdCc chsjY]b 2Z6#3~ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
lIO.LF3 58*s\*V`\ template < typename Func, typename aPicker >
(yE?)s class binder_1
~=HN30 {
w[z^B& Func fn;
!v|j C aPicker pk;
/-<S F T` public :
zpr` ;Jt*s template < typename T >
d$s1l struct result_1
X'Q$v~/ {
\_FX}1Wc2. typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
In|:6YDL& } ;
IC+Z C l?~SH[V template < typename T1, typename T2 >
D;)Tm|XizW struct result_2
^~(vP: {
K1Nhz'^=D typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
.]%PnJM9K } ;
qIK"@i[
uq cD^n}'ej binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
I,vy__sZ 7/NXb template < typename T >
o:_}=1nh typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
km'3[}8o& {
A!s\; C return fn(pk(t));
sM({u/ }
>e*m8gm# template < typename T1, typename T2 >
A] pLq` typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ivC1=+ {
"K`B'/08^ return fn(pk(t1, t2));
vrdlI^ }
wly#| } ;
6GG&mqr+ %(Sy XZ M(x5D;db/ 一目了然不是么?
Wm4@+} 最后实现bind
xf<D5 olZ aM?Xi6
U5 g5R2a7 template < typename Func, typename aPicker >
"JAYTatO7H picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
/HgdTyR) {
n>jb<uz return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Oi&.pY:X- }
!7@IWz(,"
:Ts"f* 2个以上参数的bind可以同理实现。
%d*k3f
} 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
314PcSc ^ruS 十一. phoenix
QIF|pZ+^ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
;oVdkp 5Fm.] / for_each(v.begin(), v.end(),
jNB|98NN (
db^S@} do_
DCM,|FE [
C_=! ( @`8 cout << _1 << " , "
vL@N21u ]
?1i>b-> .while_( -- _1),
\%=\_"^? cout << var( " \n " )
ln)_Jf1r )
8s pGDg\g );
CL|t!+wU/ :}TT1@ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
ej>8$^y 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
jI(~\` operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
r9 'lFj 那么我们就照着这个思路来实现吧:
<i"U%Ds ( 4.7OX&L'G iU{bPyz, template < typename Cond, typename Actor >
7kO5hlKeo class do_while
Ev%4}GwO4 {
5Tluxt71 Cond cd;
XP
*pYN Actor act;
Q^/66"Z:Z public :
T[B@7$Dp* template < typename T >
aiGT!2 struct result_1
2]C`S,) {
m `~/]QQ typedef int result_type;
|/C>xunzz } ;
6c>t|=Ss( 1HL}tG?+# do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
U|6 ME%xm Cq;t;qN,nQ template < typename T >
d_gm' typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
F=yrqRS= {
*DObtS_
6 do
P!'Sx;C^f {
kM|akG act(t);
AJ` b-$Q }
HS.3PE0^C while (cd(t));
LF* 7;a return 0 ;
Kf2*|ZHj }
Um]>B`."wK } ;
~ z* >3s9vdUp4h cW;to Q!P 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
1u75 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
x:b0G 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。
KG)7hja<6g 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。
UOSa`TZbZ 下面就是产生这个functor的类:
tKrr5SRb HT)b3Ws~M8 ]Gm,sp.x template < typename Actor >
}"wWSPD class do_while_actor
B5*{85p(u {
}MW*xtGV Actor act;
[tym~ZZ]_m public :
OJ\IdUZ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
B2:6=8< /vS!9f${ template < typename Cond >
Q\&FuU picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
S9J<3
= } ;
P;bl+a'gu Mz#
&"WjF |lOxRUf~ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
g*F? 最后,是那个do_
U(]a(k<r ))cL+r 'A
.c*<_ class do_while_invoker
o$oW-U {
wX@&Qv public :
[?iA`#^d template < typename Actor >
$wH{snX do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
b>=MG8 {
^'!]|^ return do_while_actor < Actor > (act);
.x5Yfe }
.pNWpWL. } do_;
)dgXS//Y A-1Wn^,>* 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
E ;65k Z 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
y[Zl ,v7 最后来说说怎么处理break和continue
lrB@n?hk 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。
/9 NQ u 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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