一. 什么是Lambda
@Fx@5e 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
_Bk
U+=|J 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,
_;e\:7<m D,rZ0?R Z+idLbIs +?d} 7zh class filler
HDS"F.l5 {
97!5Q~I public :
xl]
;*& void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
=B(mIx;m } ;
G6O/(8 PZM42"[& MF.[8Zb 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:
ixw(c&gL % vS8?nG 8tQ|-l* F2>%KuM for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
d6.}.*7Whc s AE9<(g&@ )=H{5&e#u 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
<_:zI r, (pYYkR" H(qm>h$bU :vQM>9l7 二. 战前分析
/iC_!n u 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
WE.Tuo5L 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
5$Kf]ZP GGE[{Gb9 _ #'9kx|) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
oR %agvc^^ /* --------------------------------------------- */
JTUNb'#RZ vector < int *> vp( 10 );
lrys3 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Tbh '_F6 /* --------------------------------------------- */
nj2gs,k sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
+ld;k/ /* --------------------------------------------- */
Hed$ytMaGz int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
OM!=ViN(= /* --------------------------------------------- */
I;j3*lV_ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
s4t0f_vj` /* --------------------------------------------- */
E`AYee%l for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
3N<&u }kPVtSQ 25em[Q:
4lz{G*u 看了之后,我们可以思考一些问题:
J{~Rxa 1._1, _2是什么?
\ 4gXY$`@ 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[2i$%NVM 2._1 = 1是在做什么?
zj20;5o>U& 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
xo~g78jm7, Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
] !Zty[ f\}22}/ -e*BqH2t 三. 动工
9X]f [^ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
D/s?i[lb D 'L{wm ;Qa;@ detL jlE template < typename T >
&O tAAE class assignment
t)I0lnbs {
\"d?=uFe T value;
?}sOG?{ public :
v*r9j8 assignment( const T & v) : value(v) {}
grbTcLSF template < typename T2 >
B>|5xpZM12 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
<]Y[XI(kr } ;
z5EVG [hU=mS8=^ K0<yvew 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
kp`0erJqw 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
3*WS"bt F]5\YYXO O5;-Om o!Fl]3F class holder
H#+xKYrp {
tpU
D0Z) public :
<SQ(~xYi template < typename T >
QS\
x{<e/ assignment < T > operator = ( const T & t) const
v@_in(dk {
@^CG[:| return assignment < T > (t);
{!=2<-Aq }
;3UvkN } ;
uaxB -PZ :qnokrGzB 1nB@zBQu- 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
sqG`"O4W xF8 :^' static holder _1;
DHzkRCM Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
7;xKy'B\ q\H7&w for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
1+^n!$ 而不用手动写一个函数对象。
$L&BT 0 F+*Q <a4 %6 ]\^ 4oJ$dN 四. 问题分析
U**)H_S/~ 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。
Nza; O[ 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。
J3&Sj{ o 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
JS7dsO0; 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
F< |c4 下面我们可以对这几个问题进行分析。
*?N<S$m <E}N=J'uJ 五. 问题1:一致性
)ddsyFGW 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?|
P6we(I`"2 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
xid:" y=_& \7
Mq $d struct holder
~:Ixmqi}R {
o)!m$Q~v //
#=x+
[d+ template < typename T >
& rQD `E/ T & operator ()( const T & r) const
|EeBSRAfe {
o7arxo\ return (T & )r;
BWEv1' v }
sVoR?peQ } ;
:;TYL[ ]xrD< 这样的话assignment也必须相应改动:
:c<*%*e SG`)PW? template < typename Left, typename Right >
#eLN1q&Z class assignment
OPiaG!3< {
M.[wKGX( Left l;
K;C_Z/<% Right r;
8[HZ@@ public :
kaO{#i2- assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
yoW>
BX template < typename T2 >
5)*6V& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
-fPT}v } ;
e
Y DUon 2Oi' E 同时,holder的operator=也需要改动:
%
$.vOFP9 ' =}pxyg template < typename T >
X<FOn7qf assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
%,;gP.dh7 {
%/%gMRXG2 return assignment < holder, T > ( * this , t);
^S=cNSpC }
~oFh>9u ;NG1{]|Z 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
OQc{
V 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
N(BiOLZL6 j%5a+(H,z; return l(rhs) = r;
6Pijvx^0 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
HTN$ >QTI 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
3W'FcE)|E o}W;Co template < typename Tp >
4Pf+]R class constant_t
"ZqEP R) {
ZM
8U]0[X const Tp t;
BPiiexTV9 public :
jYk5~<\k constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
dq2@6xd template < typename T >
Z>h{`
X\2 const Tp & operator ()( const T & r) const
yDuq6`R* {
Pl?}>G return t;
vG3M5G }
952V@.Zp } ;
<
GU Of&"U/^ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
?V?<E=13 下面就可以修改holder的operator=了
yF;?Hg sL8>GtVo template < typename T >
GVZTDrC assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
"?[7#d]) {
-U:2H7 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
`/c@nxh }
1~L\s}|2d 5f{wJb2 同时也要修改assignment的operator()
[x|)}P7%s ~.H~XKw template < typename T2 >
*F..ZS'$[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Onyh1 现在代码看起来就很一致了。
n5\}KZh w-M7opkq 六. 问题2:链式操作
J7Sx!PQ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
u9,=po=+7f 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
aC}p^Nkr"k 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
s" N\82z) 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
Ta^.$O=F 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
2;h+;G MU*It"@}2 template < typename T >
cPSti struct result_1
pSXEJ 2k {
?F25D2[( typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
eN4t1$ } ;
St_Sl:m$ 1[px`%DR~ 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:
>-eS&rma SNN#$8\ template < typename T >
RB *P0 struct ref
]An_5J
{
~7dF/Nn5 typedef T & reference;
xmOM<0T } ;
1j+eD:d' template < typename T >
\:h0w;34O struct ref < T &>
4NJVW+:2 {
:Nkz,R? typedef T & reference;
&D^e<j}RQ } ;
8a?IC|~Pz i"<ZVw 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Pm~,Ky&Hl 9V.+U7\w template < typename T >
/K[]B]1NE typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
^SgN(-QH {
|Cu1uwy return l(t) = r(t);
!*9FKDB{ }
vWuyft* 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。
KjC[q 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
w gmWo8 UYH|?Jw!N 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
4I
z.fAw _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
f^~2^p
1te _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
3|jn,?K)N +5 调用divide的对象返回一个add对象。
s
*K:IgJ/ 最后的布局是:
p?}&)Un Add
t6j-?c(' / \
` 4OMZMq Divide 5
p0 / \
I{Rz,D uAL _1 3
=%xIjxYl 似乎一切都解决了?不。
O0->sR 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。
"--/v. Cs 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。
5VuCU 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:
I.UjST C"k2<IE template < typename Right >
~0av3G assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
BF>T*Z-Ki Right & rt) const
1xq3RD {
av"Dljc return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
6V+V
zDo }
=P1RdyP 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
?U=mcdqd 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。
PKl]GegP 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。
MK< 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。
Tq.MubaO 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。
$ V3n~.= 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?
)gL& 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:
xAeZ7. Q& bOi};/f template < class Action >
| h class picker : public Action
}5QZ6i# {
BDWim`DK" public :
0kkRK*fp}x picker( const Action & act) : Action(act) {}
'9f6ZAnYpQ // all the operator overloaded
7sCR!0 } ;
o7m99( 6Wf*>G*h 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。
!."Izz/ 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:
D1oaG0 !IfI-Q template < typename Right >
^-
u[q-
! picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
5`(((_Um+ {
Uf=vs( return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
3| GNi~ }
,w,ENU0~f ^qE<yn Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
#(m`2Z`H 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。
[lmHXf@1C PWADbu{+ template < typename T > struct picker_maker
^vYVl{$bT {
3WQRN_ typedef picker < constant_t < T > > result;
w:~nw;.T } ;
6 Xzk;p template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
zv8aV2?D {
r)) $XM typedef picker < T > result;
6-)7:9y } ;
=x|##7 Bl>_&A) 下面总的结构就有了:
ho?|j"/7 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。
yBpW#1= 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。
$q4 XcIX 7 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
sURUQ H 至此链式操作完美实现。
c#]'#+aH T*7S;<2
"`gf y 七. 问题3
)$2%&9b 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。
]#vvlM>/ :DS2zA template < typename T1, typename T2 >
R[mH35D/ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Y&ct+w]% {
ujI 3tsl return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
u5[1Z|O }
?^+#pcX]t| 4d{"S02h 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:
r[C3u[ D#vn {^c8O template < typename T1, typename T2 >
tJ(c<:zD struct result_2
wgSR*d>y*9 {
g=8|z#S typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
):|G
kSm } ;
@&nx;K6h ^.pE`l%1} 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?
[ZL r:2+z 这个差事就留给了holder自己。
B|Rpm^| 0 .6X{kO ,kGw;8X template < int Order >
N"q+UCRC class holder;
UUdu;3E=5 template <>
$sd3h\P&R class holder < 1 >
];d5X {
=]5DYRhX] public :
y]~+ `9 template < typename T >
DK#65H' struct result_1
Nqo#sBS {
N\CEocU typedef T & result;
1j${,>4tQ } ;
=jk-s*g template < typename T1, typename T2 >
<3],C)Zwc struct result_2
s+y'<88 {
(Fbm9(q$d typedef T1 & result;
} K+Q9<~u } ;
hJ$C%1; template < typename T >
jm#F*F vL typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Q G=-LXv:@ {
,q'gG`M
N return (T & )r;
eMpEFY }
Mc#O+'](f template < typename T1, typename T2 >
vV:MS O'r typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
WwCK K {
LX(iuf+l return (T1 & )r1;
1?e>x91 }
~u~[E } ;
_.Z&<.lJ M<M#<kD template <>
A
.jp<> class holder < 2 >
Xn
ZX *Y]" {
4$q)e<- public :
'5OVs:)"^ template < typename T >
lD;,I^Lt6 struct result_1
x|,aV=$o {
!S >|Qh typedef T & result;
ziB]S@U } ;
N18diP[C template < typename T1, typename T2 >
Nw3I struct result_2
mvL0F%\.\ {
+s*l#'Q typedef T2 & result;
`DWi4y7 } ;
>zfZw"mEP template < typename T >
xi1N?
pP typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
-!bLMLIg {
b*6c.o return (T & )r;
0Z1H6qn }
"M5ro$qZ} template < typename T1, typename T2 >
U~){$kpI# typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
l6}b{e {
o?Tp=Ge return (T2 & )r2;
e8P!/x-y }
|/T<]+X; } ;
JQbMw>Y ]` &[Se d D"(3VIglq 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> >。
tmY-m,U 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
i Ks,i9j 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
3>@qQ_8%~ ffoo^1}1 return l(i, j) = r(i, j);
4MF}FS2) 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
b/n8UxA wTMHoU*> return ( int & )i;
G|6 |; return ( int & )j;
Ae{4AZ 最后执行i = j;
H>X>5_{} 可见,参数被正确的选择了。
N`|Ab(. 13_+$DhU-L x4HMT/@AG2 'j,Li(@} OCOO02Wq1 八. 中期总结
yZ(Nv $[5 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
yK>0[6l 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
q:~`7I 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
}96/:
;:k 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
hO<w]jV, meM.?kk( |>/&EElD /Y\E68_Fh Y4~wNs6 !>kv.`|7~ 九. 简化
Zh~Lm 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
i37a}.; 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
]stLC; nI 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
X5oW[ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
T.m)c%]^/ +-*/&|^等
4k&O-70y4^ 2. 返回引用。
Lugk`NUvF =,各种复合赋值等
_F/lY\vm 3. 返回固定类型。
v YmtpKNj% 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
_]~ht H 4. 原样返回。
84oW operator,
o|*| 5. 返回解引用的类型。
m9<[bEO<$ operator*(单目)
Ag-?6v 6. 返回地址。
E[Ws} n. operator&(单目)
fF-\TW 7. 下表访问返回类型。
#+ lq7HJ1 operator[]
Sc"4%L 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
vL=--# operator<<和operator>>
6`5
@E\"E #ZnX6=;X 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。
xV 1Z&l 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
)Fr;'JYC1S ^B6i6]Pd=9 template < typename Left >
\|>`z,; struct value_return
a^}P_hg}- {
J0*]6oD! template < typename T >
Nec(^|[ struct result_1
:_YG/0%I {
a$ ! {Tob2 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
% x*Ec[l
} ;
3ws(uF9$ wyA(}iSq template < typename T1, typename T2 >
~G^}2#5 struct result_2
QB|fFj58u {
.lF\b A| typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
=wR]X*Pan } ;
'hi\98y } ;
:iNAXy 5iI3u 7Mn1 .bBQhf.&" 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
]pP2c[; 16> >4U:Y 下面我们来剥离functor中的operator()
674oL, 首先operator里面的代码全是下面的形式:
d|?(c~ >8fz ?A return l(t) op r(t)
L9YwOSb. return l(t1, t2) op r(t1, t2)
k| cI! return op l(t)
2=,Sz1`t return op l(t1, t2)
[oN> : return l(t) op
I7z]%Z return l(t1, t2) op
W*DIW;8p return l(t)[r(t)]
ZM^;%( return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
T[[ 8OtUY}R 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:
WT!\X["FI$ 单目: return f(l(t), r(t));
|%cO"d^ri return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
O2/w:zOg' 双目: return f(l(t));
aE cg_es return f(l(t1, t2));
g*c\'~f; 下面就是f的实现,以operator/为例
|>}0? '/] WKJL<
D ]: struct meta_divide
}nY^T&?` {
f]A6Mx6 template < typename T1, typename T2 >
ST8/
;S#c
static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
`"b7y(M {
]j$p _s> return t1 / t2;
j}.J$RtW1f }
`8.32@rUB. } ;
4Hpu EV8Q utl=O 这个工作可以让宏来做:
GGL4<P7 hSKH#NS #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
N u2]~W& template < typename T1, typename T2 > \
#!&R7/
KdD static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
)"Br,uIv:/ 以后可以直接用
jv=f@:[`I DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
c@#zjJhW] 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
sCCr%r]zL (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。。。)
vrnj}f[h 7>@/*S{X t\bxd`, 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
m;+1;B OmjT`,/ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
=yhfL2`aw class unary_op : public Rettype
]9< 9F ? {
UpseU8Wo Left l;
FRQ("6( public :
jLS]^| unary_op( const Left & l) : l(l) {}
{ro!OuA 7`<? fO template < typename T >
X6*y/KGN typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&r5%WRzpYT {
8Y~T$Yj^ return FuncType::execute(l(t));
gH//
TbS }
_v=WjN p}|wO&4h template < typename T1, typename T2 >
y*Q-4_%, typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
m1o65FsY08 {
?!j/wV_H return FuncType::execute(l(t1, t2));
rZQHB[^3 }
lbU+a$ } ;
Y9y*":&% e.ym7L]$O Wy>\KrA1 同样还可以申明一个binary_op
E/P53CD r_sl~^* : template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
7^ {hn_%; class binary_op : public Rettype
#I~dv{RX {
PH%gX`N Left l;
WM
)g(i~( Right r;
7:q-NzE\6 public :
Or)c*.|\ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
n]c,0N Wc;D{p?Lb template < typename T >
9,> Y typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1gej$G@ {
J7^T!7V. return FuncType::execute(l(t), r(t));
xQ
3u }
t\d;}@bl '?GZ"C2 template < typename T1, typename T2 >
c
O>:n typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6@ ^`-N; {
pYUkd!K" return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
.+o> }
S,v >*AF } ;
8B+^vF
_H<OfAO J$*["y`+ 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
`2,_"9Z( 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
J,KTc'[ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
-mo
'
$1 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
%)ov,p| 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
T\CQ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
@Hdg-f>y] 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
> 0)`uJ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
VZbIU[5 下面是修改过的unary_op
?Cfp=85ea! UzHhU*nW template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Pm;*Jv% class unary_op
p: {
F
) ~pw Left l;
QnLgP7Ft Z*"t]L public :
TiEJyd`P TsW6 w unary_op( const Left & l) : l(l) {}
&-Er n/[ eG>Fn6G<g template < typename T >
IVODR struct result_1
Cs=i9.-A {
Qh%vh;|^ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
jN>UW}? } ;
]=<@G.[= vg1s5Yqk template < typename T1, typename T2 >
_!1c.[\T struct result_2
y+R$pzX {
%~XJwy- typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
z4:09!o_ } ;
pvxqeC9` W?Abx template < typename T1, typename T2 >
?+o7Y1 k, typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
T7_rnEOO {
58U[r)/ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
5j5t?G;d, }
^qr[?ky]& tO3B_zC template < typename T >
"z4E|s typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
yE{UV>ry {
4zbV' ] return OpClass::execute(lt(t));
io_64K+K }
iPNsEQ0We gipRVd*TA } ;
SYLkC
[0k 7O :Gi*MA A1T;9`E 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
sJ()ItU5i 好啦,现在才真正完美了。
~3]8f0^%m 现在在picker里面就可以这么添加了:
OZ9j3Q;a$ k5CIU}H" template < typename Right >
tvCTC ey picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
sRI8znus {
:b)@h|4 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
sOenR6J<$ }
o:ob1G[p% 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。
m':m`,c! -8e tH& hV>Ey^Ty ^E*C~;^S )A;<'{t #L 十. bind
f89<o#bm7h 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。
36UWoo 先来分析一下一段例子
X)5O@"4 ? mz'8
n&&y\?n int foo( int x, int y) { return x - y;}
g;@PEZk1 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
3qZ{yr2N[ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Np_6ZUaqz 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。
obGSc)?j 我们来写个简单的。
{
)K(}~VD 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
m!if_Iq 对于函数对象类的版本:
K?WqAVK ).b+S>k template < typename Func >
ZH:X4! struct functor_trait
UQr+\ u {
I!~Omr@P typedef typename Func::result_type result_type;
6h8NrjX } ;
AlV2tffY^ 对于无参数函数的版本:
VQ`O;n6/` e@YR/I8my template < typename Ret >
dq&d>f1 struct functor_trait < Ret ( * )() >
GrIdQi^8 {
FA,CBn5%
typedef Ret result_type;
"WL } ;
_bsfM;u.% 对于单参数函数的版本:
H8U*oLlc #k, kpL<a template < typename Ret, typename V1 >
6 , ~aV struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
gUQCKNw {
S?$T=[yY) typedef Ret result_type;
)I_I?e } ;
af{K4:I 对于双参数函数的版本:
c8MNo'h qI:wm= template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
:#;?dMkTY struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
6 h):o {
" OtLJ typedef Ret result_type;
Dr609(zg^ } ;
f}4h}Cq 等等。。。
A}# Mrb 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
:=@[FXD4 i"@?eq#h template < typename Func >
}_x oT9HUr struct func_return
8%B @[YDe {
t~`Ef template < typename T >
( d.i np( struct result_1
>6j`ZWab> {
zQJbZ=5Bu" typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
b%F*N r } ;
x&wUPo{ d=XhOC$ template < typename T1, typename T2 >
|@nXlZE struct result_2
z=sqO'~ {
AF}HS8eYy typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
k:.c(_2M } ;
Lb/_ULo6-V } ;
h&{pMmS3, W`
V w,7
GC5j\ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
V{r@D!} A{vG@Pwc: template < typename Func, typename aPicker >
E}u\{uY class binder_1
B#}RMFIj {
`JCC-\9T_ Func fn;
rO~D{)Nu aPicker pk;
t30V_`eQ public :
}e$);A| HT'dft # template < typename T >
H#D=vx' struct result_1
0=iJT4IEJ {
W~4|Z=f typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
bH&H\ Mx_k } ;
6SwHl_2% zob-z==' template < typename T1, typename T2 >
n8Fi?/ struct result_2
Jor?;qo3 {
STMcMm3 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
i
F Ab"VA } ;
A`KTm( h)rHf3: binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
/T@lHxX d=pq+ template < typename T >
O-k(5Zb typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^]kDYhe*Y {
+^.(3Aw return fn(pk(t));
Onl:eG;@ }
mP-+];gg template < typename T1, typename T2 >
Xo,BuK&G typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
f &H`h {
G7yxCU(I\ return fn(pk(t1, t2));
L2N/DB'{ }
TBpW/wz/ } ;
R[z6 c) l"Css~^ VybiuP 一目了然不是么?
0|cQx
VJb 最后实现bind
83h6>D b "^\ 4xI k$zDofdfp template < typename Func, typename aPicker >
@"6BvGU2s picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
sXFD]cF {
5VI'hxU4Qg return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
p|Ln;aYc }
#f[yp=uI: czj[U|eB}= 2个以上参数的bind可以同理实现。
kmf4ax
h1 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。
7YsFe6D" ^E9@L?? 十一. phoenix
5d)G30 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
{W-PYHZ; PiN3t]2 for_each(v.begin(), v.end(),
4CDmq[AVS[ (
]fR
3f do_
2oNlQiE_ [
ukN#>e+L1 cout << _1 << " , "
6D$xG"c ]
>IRo]-, .while_( -- _1),
HLS^Ga,( cout << var( " \n " )
'h:4 Fzo< )
7|2:;5:U );
a+Q)~13 )%Y$FLB 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:
v^e[`]u( 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
3M^ / operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
S"lcePN 那么我们就照着这个思路来实现吧:
(\]_/ W zFOX%q >
vgqf>)kk template < typename Cond, typename Actor >
p0-\G6 class do_while
R (6Jvub"I {
}ts?ZR^V, Cond cd;
bO-8<IjC_3 Actor act;
?L_#AdK public :
l9n8v\8,o template < typename T >
Jg7IGU(dct struct result_1
w=OT^d 9n {
1 }:k w typedef int result_type;
^E5Xpza } ;
]E`DG ;v.l<AOE do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
ZV&=B%J bs \&SP7~-eq template < typename T >
}UX >O typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vq x;FAqZ {
<n0-zCf do
"ibKi= {
@T1-0!TM') act(t);
64[j:t=N }
eE1w<] Eg while (cd(t));
:I1bGa&I return 0 ;
#U'n=@U@( }
GK:*|jV } ;
a}MOhM6T t:W`=^ Dj?95Z,r 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
^M8\ 3G 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。
aY6]NpT 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。
F)!B%4 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。
I/fERnHM/+ 下面就是产生这个functor的类:
}(ot IqE )0!hw|0| CI
~+(+q template < typename Actor >
9].!mpR class do_while_actor
!Il<'+ ^ {
RfFeAg,]/ Actor act;
mR?OSeeB public :
2#ypM 9 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Au@U;a4UU `2 Z template < typename Cond >
DL<r2h picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
(7&[!PS } ;
`nn;E%n -k")#1 A03,X;S+ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
x>7}>Y*( 最后,是那个do_
=[3I#s?V x_AG=5OJX, OV^)
N class do_while_invoker
n*hHqZl {
LQ373
j- public :
(?;Fnq template < typename Actor >
AI/xOd!a do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
^0c:ro {
mQ:lj$Gf return do_while_actor < Actor > (act);
;y
Wfb|! }
<Hig,(=`. } do_;
FlgK:=Fmj
ze{ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
7J.alV4`/ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
ku&IVr% 最后来说说怎么处理break和continue
s^)wh v`C 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。
#'_i6 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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