一. 什么是Lambda
?E,-P!&R 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
3&I3ViAH 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,
Q;ZV`D/FA e7y,zcbv SQ*%d.1 c'XSs class filler
xU2i&il^! {
Jz4;7/ public :
odDVdVx0 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
8>G5VhCm~o } ;
ex#-,;T <`WDNi$Y l9]nrT1Hy 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
V$wbm z g:.LCF -'}#j\ _>a`dp.19 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
yRi5t{!V mo9(2@~< @HTs.4 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
*Kpw@4G *ZV3]ig2$ .AQTUd(_ /3.;sS]B 二. 战前分析
He$v'87] 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
)Y&B63]B 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
RD0*]4>] }
@
[!%hE AQtOTT$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
2kOaKH[(q /* --------------------------------------------- */
k{'<J(Hb vector < int *> vp( 10 );
OJ7Uh_;/ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
L8Q/!+K /* --------------------------------------------- */
c_,pd sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
d04gmc&* /* --------------------------------------------- */
zJh!Q** int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
$WE=u 9m /* --------------------------------------------- */
r oPC
^Q for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
qW*k|;S /* --------------------------------------------- */
>Hmho' for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
me F. y<~(}xsHh X40JCQx{+ H]*B5Jv~ 看了之后,我们可以思考一些问题:
fLeHn,*," 1._1, _2是什么?
q,_EHPc 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。
N?8nlrDQ 2._1 = 1是在做什么?
bl^pMt1fv 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。
'K}2 m 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。
EiP N44( ]T(qk oCLM'\ 三. 动工
E:O/=cT 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
e\O625 ADM!4L(s4} P8H2v_)X& l: kW| template < typename T >
B
qINU class assignment
w11L@t[5W8 {
O>I%O^ T value;
+3M1^: public :
?v-!`J>EF# assignment( const T & v) : value(v) {}
1FG"Ak}D template < typename T2 >
$C,`^n' T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
\rT>&o .i } ;
c,]fw2 s0CDp"uJY Z%b1B<u$ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
]ncK M?'O 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
U6o]7j&6 1vAJ(O{- J0YNzC4 JaR!9GVN7 class holder
1D2RhM% {
uKTYb#E7 public :
nEP3B'+ template < typename T >
DjiI*HLNR assignment < T > operator = ( const T & t) const
E(z|LS*3 {
4/_!F'j return assignment < T > (t);
6JeAXj1g+ }
qVO,sKQ{ } ;
BlM(Q/z U]B-B+- ar S@l<79 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:
5E 9R+N X)=m4\R static holder _1;
pcQkJF Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
jwuSne {9) HB: for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
IL uQf- 而不用手动写一个函数对象。
DGw*BN%` }IdkXAB. * bhb=~ fN21[Jv3 四. 问题分析
c>! ^\ 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。
G)f!AuN= 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。
!aJ6Uf%R 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
rmFcSolt,f 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
0-uVmlk=/ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
\IEuu^ |oePB<N 五. 问题1:一致性
\@T;/Pj{[ 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?|
g $^Yv4 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
)cL`$h4DD 8A/rkoht* struct holder
P)hGe3 {
" YOl6n //
H(O|y2 template < typename T >
0QW;=@)d T & operator ()( const T & r) const
($8!r|g5# {
4Me3{!HJ z return (T & )r;
d+5v[x~' }
$" =3e]< } ;
ka{!' ^ Mhb~wDQl 这样的话assignment也必须相应改动:
E8t{[N6d <xrya_R? template < typename Left, typename Right >
s;[=B class assignment
X`-o0HG {
L)S
V?FBx Left l;
g706*o)h Right r;
g5x>}@ONq7 public :
<(xro/ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
'F:Tv[qx template < typename T2 >
T[ g(S0dz T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
B5R 7geC } ;
?%D nIl> ~fzuz'"^ 同时,holder的operator=也需要改动:
TN08,:k <^W5UU#Pg template < typename T >
y@AUSh; assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
[By|3bI {
L.S/M v return assignment < holder, T > ( * this , t);
o{l]n* }
mtw{7E IJ:JH=8 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
V@EyU/VJ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
5yj6MaqJ .ezZ+@LI+# return l(rhs) = r;
_fHj8-
s/ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
;E!] /oY< 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
~jz51[{v ~E vGNnTL template < typename Tp >
9Sa6v?sRor class constant_t
xK5~9StP {
7xO~v23oe const Tp t;
)YZx]6\l) public :
^ ]+vtk constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
wS
>S\,LV template < typename T >
[ L
' > const Tp & operator ()( const T & r) const
"5EL+z3v {
6?JvvS5 return t;
q]s_ hWWv }
t\v~ A0 } ;
*<h )q)HS ~~m(CJ4S 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
=8"xQ>D62 下面就可以修改holder的operator=了
r029E- 0< }BSv template < typename T >
m}>Q#IVZ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
A>RK3{7 {
fhC| =0XB return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
8KKhD$ }
k 6i&NG6 QR<<O 同时也要修改assignment的operator()
glBS|b$\: R:f ,g2 template < typename T2 >
m9-=Y{&/ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
kP^= 现在代码看起来就很一致了。
O3#eQs Q]$pg 5O 六. 问题2:链式操作
&;<'AF 现在让我们来看看如何处理链式操作。
QHnC(b 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。
j6L (U~% 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。
PR,8c 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。
%J9+`uSl 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
.S* sGauM aB`jFp- template < typename T >
1S yG struct result_1
NfmHa {
/bo`@ !-# typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
g8"H{u } ;
n?9FJOqi d'b9.ki\ 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:
Az:A,;~+,! 8q:#
' template < typename T >
:sAUV79M struct ref
["<'fq;PJ {
M)H*$!x}> typedef T & reference;
lnF{5zc } ;
LyL(~Jc| template < typename T >
ktp<o.f[ struct ref < T &>
8PWEQ<ev7> {
HK%W7i/k@ typedef T & reference;
g0-rQA } ;
)l`VE_(| 0ZZ Wj% 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
2@I0p\a J6<O|ng:: template < typename T >
/Ba/gq0j typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
*>xCX {
6` Aw!&{ return l(t) = r(t);
1jaK N* }
cIP%t pTW. 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
+*aC
\4w 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
e{*yV#Wl ;<nJBZB9u
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
@Qp#Tg<' _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Gi*_ & _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Hxleh><c- +5 调用divide的对象返回一个add对象。
K6|R ;r5e{ 最后的布局是:
JU)k+:\a Add
z*9 ke / \
Zq5~M bldh Divide 5
9\0$YY% / \
T8yMaC _1 3
io@f5E+? 似乎一切都解决了?不。
tk>J
mcTw 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。
M|{NC`fa 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。
wyXQP+9G 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:
@rF|WT :H+8E5 template < typename Right >
t 6lwKK assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
#&%>kfeJ)< Right & rt) const
i?7?I {
C;.,+(G return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
<;Tr
}
Z#YNL-x 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
RdNLf 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。
| IS$Om 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
(%"9LYv 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
IFhS(3YK[ 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
c@J@*.q] 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
~@#a*=" 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
+d(|Jid hVui.] template < class Action >
!(Y,2{ class picker : public Action
G.PRPl {
'K#ndCGJ$ public :
:\y' ?d- Q picker( const Action & act) : Action(act) {}
@[Q`k=h$ // all the operator overloaded
ydAiH*> } ;
`PSjkF( 2<n@%'OQp 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。
aPQxpK? 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:
9[sOh<W u(\O@5a template < typename Right >
-Zp BYX5e_ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
!SIk9~rJ {
uL^`uI#I return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
7!\zo mx }
|=MhI5gsx vo%"(! Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
-:OJX #j 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。
FZLx.3k4 c] t@3 m template < typename T > struct picker_maker
h_SkX@"/- {
Qkhor-f0 typedef picker < constant_t < T > > result;
$48Z>ij?f } ;
D3%2O`9 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
1Kd6tnX {
TBRG
D l typedef picker < T > result;
P+wpX } ;
=|8hG*D8 -Tn%O|#K 下面总的结构就有了:
+T8MQ[(4 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
EdkIT|c{ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
z,4 D'F& picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
(.VS&Kv#U 至此链式操作完美实现。
ou-uZ"$,c }}D32TVN wm_rU] 七. 问题3
[m%]C 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。
y*6/VSRkt4 iRbe$v&N template < typename T1, typename T2 >
*>1^q9M ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0/9]TIc {
x":o*(rSQ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
"Mhn?PTq }
Z!7xRy 8/&4l,M5 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
>?rMMR+A 6U.|0mG[ template < typename T1, typename T2 >
v+8Ybq struct result_2
K1Uq`T J {
L(sT/ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
5t"FNL
<(M } ;
Iy&,1CI"] WqF$-rBJG^ 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?
=0 !j"z= 这个差事就留给了holder自己。
RZ;s_16GQ Poa&htxe1 py+\e"s template < int Order >
S(?A3 H class holder;
[[zNAq)" template <>
_SJ:|I class holder < 1 >
zn7)>cQ905 {
bI8uw|c public :
,isjiy
J template < typename T >
S#$Kmm
| struct result_1
T ~(Sc'8 {
m}\QGtJ6 typedef T & result;
aWJj@',_ } ;
p:z~>ca template < typename T1, typename T2 >
i7e6l C struct result_2
Y#tur`N {
y&-QLX L typedef T1 & result;
nosD1sS.K8 } ;
\C h01LR" template < typename T >
2E[7RBFY+\ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
^gZ,A]
{
d7
H *F return (T & )r;
^|]Dg &N. }
~x#TfeU] template < typename T1, typename T2 >
x3Y)l1gh typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
dRnf {
O#^H.B return (T1 & )r1;
d]"4aS }
0GXY2+p}S } ;
.V?[<}OJn 8/BMFRJ template <>
)1KyUQ\e class holder < 2 >
qq]Iy= {
X<P
<-e9 public :
x|(pmqIH+ template < typename T >
\ "$$c struct result_1
)<:TpMdUk {
.\glNH1d typedef T & result;
T9H*]LxK } ;
L/V^ #$ template < typename T1, typename T2 >
});Rjg struct result_2
jWv'`c {
Np/\}J&IF typedef T2 & result;
$[n:IDa*@1 } ;
T?t/[iuHrj template < typename T >
S!.sc typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
d%"XsbO {
LzNfMvh return (T & )r;
;ryNfP% }
!NkCki"W template < typename T1, typename T2 >
5$D "uAp<V typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
d#H9jg15e {
PD-&(ka. return (T2 & )r2;
v/.'st2% }
f,KB BBbG } ;
cN8Fn4gq HdJ g %BP>,E/w 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> >。
k[;)/LfhS 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
<\u3p3"[4 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
IrqM_OjC oDz|%N2s| return l(i, j) = r(i, j);
E)gD"^rex 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
R=lw}jH [Z ;*M@LP{*L return ( int & )i;
"J 1A9| return ( int & )j;
?<TJ}("/ 最后执行i = j;
49$<:{ ~ 可见,参数被正确的选择了。
7upko9d/ ]HuB%G|t1V _9
]:0bDUo Y \-W` ~\jP+[>M' 八. 中期总结
V0>X2&.A 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
>8>!wi9U 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
,=P&{38\q 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
=GPXuo 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
3k`Q]O=OU LV^^Bd8Ct v$|~
g'6 3SP";3+ :*M?RL@j m-vn5OX 九. 简化
K)7T]z` 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。
jtP*C_Scv/ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
:ZV|8xI 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:
^w60AqR8 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
,PTM'O@aU# +-*/&|^等
*9^8NY] 2. 返回引用。
s)a-ky( =,各种复合赋值等
A'DFY { 3. 返回固定类型。
I)Xf4FS@ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
]P0%S@] 4. 原样返回。
&v{#yzM operator,
#1DEZ4]jjY 5. 返回解引用的类型。
vW1^ operator*(单目)
Y 3BJ@sqz 6. 返回地址。
$3^M-w operator&(单目)
\yr9j$ 7. 下表访问返回类型。
p%I'd^}.! operator[]
i6'=]f'{ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
/Sw~<B!8N operator<<和operator>>
EAGvP&~P hv|a8=U!R 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。
=:gKh 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
QnWE;zN[7A 5H0qMt P template < typename Left >
@:C)^f" struct value_return
:>0ywg {
pAE
(i7 template < typename T >
yV(#z2| struct result_1
79v +ze {
SK}sf9gTv typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
tOiz tYu } ;
.SD-6GVD .\R9tt} template < typename T1, typename T2 >
mWT+15\5r( struct result_2
o5o myMN {
P%aqY~yF3 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
xsZG(Tz } ;
>Ku4Il+36 } ;
:?6HG_9X ~)U50.CH &Hb%Q! ^Kb 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
"lh4Vg\7n J:@gmo`M;V 下面我们来剥离functor中的operator()
)D+BvJ Y" 首先operator里面的代码全是下面的形式:
$ZM'dIk? #n>U7j9`O return l(t) op r(t)
.G{cx=; return l(t1, t2) op r(t1, t2)
3K
&637 return op l(t)
W{F)YyR{. return op l(t1, t2)
dy&G~F28 return l(t) op
,hn#DJ) return l(t1, t2) op
sgfqIe1 return l(t)[r(t)]
%R0 Wq4} return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Hd~g\ _J1\c~ke" 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
tvI<Why\p 单目: return f(l(t), r(t));
jJ#D`iog5 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
g0B] ;Y>( 双目: return f(l(t));
s2O()u- return f(l(t1, t2));
ip-X r|Bq 下面就是f的实现,以operator/为例
|a{;<a Kb%Y%j struct meta_divide
=XR~I {
MB)<@.A0 template < typename T1, typename T2 >
)U %`7(bN static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
wL0[Slf} {
{`!6w>w0 return t1 / t2;
\3JCFor/ }
1/M^7Vb. } ;
Tb i?AJa} YV.' L 这个工作可以让宏来做:
*yhA8fJ Z@zo~*o #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
v"k ?e template < typename T1, typename T2 > \
^*ZaqMA static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
:uCwWv 以后可以直接用
EO !,rB7I DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
t2dsYU/ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
sX1DbEjj[o (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
UIAazDyC vbid>$% XoKgs, y4 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
qO>UN[Y Y#F.{i template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
;M~,S^U class unary_op : public Rettype
Nf]?hfJ {
;fNCbyg4
I Left l;
$s7U
|F,I public :
>Sc yc-n unary_op( const Left & l) : l(l) {}
0AO^d[v /8l-@P.o template < typename T >
+=($mcw#[ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
F$t]JM {
k4q":}M return FuncType::execute(l(t));
@[r[l#4yUi }
rI$NNk'A >?^oxB"<Gc template < typename T1, typename T2 >
5M5Bm[X typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|S8$NI2 {
:!aLa}`@ return FuncType::execute(l(t1, t2));
;%n'k }
~@'wqGTp } ;
+xYu@r%R YS|Dw'%g / $Tbsre\MJ 同样还可以申明一个binary_op
Ow;thNN S^%3Vf} template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
8eB,$;i class binary_op : public Rettype
EE"8s7ZF {
l[E^nh> Left l;
h.Qk{v Right r;
7!J-/#! public :
Jqxd92 bI binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
"1a;);S=*) |ke0G template < typename T >
-64lf-< typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/9_%NR[
{
l#[Z$+!09 return FuncType::execute(l(t), r(t));
(HRj0,/^ }
beOMln+R &PC6C<<f template < typename T1, typename T2 >
>w.;A%|N typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(G|!{ {
](JrEg$K return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
6_`Bo% }
y.Z_\@ } ;
#zsaQg,
B nD5wN~[J @r GY9%E 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
&2W"4SE]6 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
V?EX`2S DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
mu\1hKq;B 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。
f-M:ap(O 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
$OZ= L
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
gAqK/9; 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
63E6nW M 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
Z^'~iU-? 下面是修改过的unary_op
94B%_ i:YX_+n template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
yEWm.;&3= class unary_op
}#7l-@{< {
GFFwk4n1 Left l;
7^i7U-A<A 'HWl_M public :
cX9o'e:C Tx}Nr^ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
JMB#KzvN[ XZ%[;[ template < typename T >
icb)JZ1K struct result_1
4M&$wi {
a#]V|1*O typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
$W7}Igx# } ;
j
sPavY i8?oe%9l template < typename T1, typename T2 >
[!)HWgx struct result_2
aL:|Dr3SX {
D?dBm typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Cf(WO-F^ } ;
1 iox0 3@" :& template < typename T1, typename T2 >
AUD)=a> typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@XJ7ff& {
n$2oM5< return OpClass::execute(lt(t1, t2));
WK$\#>T }
3VLwY!2: ?kR1T0lKkE template < typename T >
NFTv4$5d typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
rXW.F'=K6 {
4w+AOWjd return OpClass::execute(lt(t));
aV$kxzEc }
kl]V_ 7[ ,ciX *F" } ;
?t%{2a<X s~{rC{9X <eXGtD 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
bse`Xfg 好啦,现在才真正完美了。
[;wJM|Z J0 现在在picker里面就可以这么添加了:
kTH""h{ b>ZAkz)U+ template < typename Right >
V.{HMeE4 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
;i[JCNiS\ {
2-@)'6"n return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Z5xQ
-T` }
'd2
:a2C] 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。
<TVJ9l +.~K=.O) _>vH%FY @RPQ1da BI%^7\HZ 十. bind
{#kCqjWG 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。
\0~?i6o 先来分析一下一段例子
?wHhBh-Q 85!]NF [y8(v ~H int foo( int x, int y) { return x - y;}
3:GwX4yW bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
CzG[S\{+ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
d 0B`5#4 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。
bit|L7*14 我们来写个简单的。
/Pextj< 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
E0I/]0 对于函数对象类的版本:
_]@u)$ $ ,K@xq5 template < typename Func >
rG?5z" struct functor_trait
q;#AlquY @ {
;SE*En typedef typename Func::result_type result_type;
qh.F}9o } ;
'o)Y!VYnJF 对于无参数函数的版本:
1 ?BLL;[a8 -r,v3n template < typename Ret >
[s$x"Ex struct functor_trait < Ret ( * )() >
?;oJ=.T {
`xx.,;S typedef Ret result_type;
pnuo;r s } ;
~qZ6I)? 对于单参数函数的版本:
$e+4Kt
, uD(C jHM> template < typename Ret, typename V1 >
.nZKy't struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
0UJ6>Rj {
yf&_l^! typedef Ret result_type;
f?:=@35 } ;
/ckkqk" 对于双参数函数的版本:
rGQD+ d >TglX t+ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Gx$m"Jeq\ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
d;<'28A {
Pm6U:RL typedef Ret result_type;
R +@|#! } ;
MhA4C 8 等等。。。
vLxaZWr 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
5/Qu5/ +F q_w template < typename Func >
rrz([2E2 struct func_return
l 7uTk5 {
@k{q[6c2n template < typename T >
9n is8 struct result_1
7 q!==P= {
a&0g0n6 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
-ysNo4#e& } ;
H
~3.F L{VnsY V template < typename T1, typename T2 >
EC5= 2w< struct result_2
XY{N"S8 {
e|:\Ps `8 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
}j2;B 8j } ;
>d`GNE } ;
t]0DT_iE Y2tVq})! QuEX|h,F 最后一个单参数binder就很容易写出来了
C9?mxa*z 6O,k! y> template < typename Func, typename aPicker >
#w%-IhP class binder_1
va_u4 {
/ojx$Um Func fn;
qCI7)L` aPicker pk;
eCR^$z=c public :
r+m.!+ {St- template < typename T >
YvN]7tcb struct result_1
I4%kYp] {
C)R hld typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
y;CX)!8 } ;
pYzop4 FRR05%K template < typename T1, typename T2 >
u=Ik&^v
Wq struct result_2
,\iXZ5"R {
E9mu:T typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
h2x9LPLBxT } ;
m5
sW68 ?;v\wx binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
?o.d FKUe tz2=l.1 template < typename T >
#8M?y*<I typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;<m*ASM.3 {
i$%Bo/Y
return fn(pk(t));
lCUYE"o }
!AJkd. template < typename T1, typename T2 >
NA2={RB; typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
qJT/48lf_ {
fQC{LcS return fn(pk(t1, t2));
0ZwXuq }
k
L6s49 } ;
/d}"s.3p jZ-s6r2= q/zU'7%@ 一目了然不是么?
*]HnFP 最后实现bind
i,^3aZwJ' 6\I^]\YO Lu6g`O:[' template < typename Func, typename aPicker >
?e6>dNw picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
e`b#,= {
rxX4Cw]\"y return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
hsrf 2Xw[ }
^?H|RAp $m#^0% 2个以上参数的bind可以同理实现。
dq.U#Rhrx 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
.B<Bqr@?8 +@^);b6 十一. phoenix
l3p :}A Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
3s?u05_ tnnGM,"ol for_each(v.begin(), v.end(),
o$</At (
jr0j0$BF do_
d2Q*1Q@u [
8cOft ;|qB cout << _1 << " , "
L~t<
0\r ]
5C1EdQ4S0 .while_( -- _1),
(o IGp cout << var( " \n " )
_rB,N#{2R= )
-->0e{y );
CnL=s6XD' PlH~um[J 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
CR'%=N04^ 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
HdxP:s.T operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
ou-UR5 那么我们就照着这个思路来实现吧:
l90"1I A C^LxuUW g|]HS4y template < typename Cond, typename Actor >
\AroSy9 class do_while
K [DpH& {
t?G6|3 Cond cd;
2lsUCQI; Actor act;
Gu~*ZKyJ public :
sq`Xz8u template < typename T >
zsJ# CDm struct result_1
p"
>*WQ {
f/O6~I&g typedef int result_type;
Dj96t5R } ;
) %Fwfb
lvWwr!w do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
an"~n`g NCkI[d]B@ template < typename T >
ISNL='% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
wxvi)|) {
PhC3F4 do
:CE4<
{V {
?MRY*[$ act(t);
p}JOiiHa }
I<940PZ while (cd(t));
7C7.}U return 0 ;
At:8+S<?A }
?'P}ZC8P } ;
<r:AJ; B%;MGb o c$V5E t 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
wUCxa>h' 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
q5R|
^uf 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
}?9&xVh?\ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
ZEI,9`t! 下面就是产生这个functor的类:
Ll|_Wd.K, `?Q
p>t (|^m9v0: template < typename Actor >
b&F9<XLqq class do_while_actor
CfU|]< {
0mSP Actor act;
.fl r public :
O,B\|pd2 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
QnVr)4" l@B9}Icq template < typename Cond >
V,_m>$Mo picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
)6)bI.BY } ;
pjFO0h_Y vv
,4n&D ;_(f(8BO
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
+>q#eUS) 最后,是那个do_
:_R:>n9 p Os"('@jd> 2DCQ5XewYe class do_while_invoker
PoF3fy%. {
<R$ 2x_ public :
N;|^C{uz template < typename Actor >
3{3@>8{w do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
g Y~r{ {
GjhTF| return do_while_actor < Actor > (act);
!CYC7HeF }
0M HiW= } do_;
Ax=HDW} >lRZvf-i 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
G7CeWfS 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
ls@]%pz.1d 最后来说说怎么处理break和continue
R
p&J!hlA 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。
U7s$';y"% 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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