一. 什么是Lambda
Hyl%mJ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
'3tCH)s 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,
Xza(k >Eto(
y"q f|c{5$N! s
WvBv class filler
WIxy}3_to {
:J@gmY:C public :
L|7R9+ZG void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
_4So{~Gf1 } ;
|v%YQ
R 3z?> j] 19)i*\+ 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
xGg )Y# YnAm{YyI x~~|.C, .@U@xRu7| for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
\'D0'\:vz *Kgks 4 mxC;?s;~ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
`(V3:F("@ S`0(*A[W* q,|j]+9q \&3+D8H>n 二. 战前分析
zP8lN(LA 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。
d.d/< 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
Id .nu/ pJ"qu,w M`!H"R 7 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ChPmX+.i_ /* --------------------------------------------- */
v MH vector < int *> vp( 10 );
Ckuh:bs transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
#rfiD%c /* --------------------------------------------- */
UECK:61Me sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
kfY}S /* --------------------------------------------- */
6iE<T&$3P int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Fj3a.' /* --------------------------------------------- */
c9u`!'g`i for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
u?(d gJ /* --------------------------------------------- */
MaQqs= for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
:KP@RZm L+i=VGm0 F_{Yo?_ nT$SfGFj8 看了之后,我们可以思考一些问题:
Hd ={CFip 1._1, _2是什么?
+_oJ}KI 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。
j-}O0~Jz 2._1 = 1是在做什么?
=K[yT: 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。
"&?kC2Y| 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。
zL0pw'4 @:vwb\azVD |3"KK 三. 动工
+lcbi 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
~P**O~ :{l_FY436 #r\4sVg .|fHy template < typename T >
s-Tv8goNV class assignment
AH7}/Rc {
[]1C$.5DD T value;
*P=VFP public :
E4/Dr}4 assignment( const T & v) : value(v) {}
xOmi\VbM template < typename T2 >
bwMm#f
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
0=1T.4+= } ;
2uW;
xfeY 3bH'H*2 u `6:5k 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
c-6?2\]j@ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
vXZOy%$o %l[( Iw xfe+n$~ c U!\.]jfS class holder
e6$W Qd`O {
K is"L(C public :
&}B|"s[ template < typename T >
BW*rIn<?G assignment < T > operator = ( const T & t) const
}WXi$(@v {
ENs&RZ; return assignment < T > (t);
hhc,uJ">! }
+',S]Edx } ;
FWgpnI\X|{ 8'io$6d= k,+0u/I 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
yl+gL?IES JU&c.p
/ static holder _1;
r52gn(, Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Txb#C[` M!D3 }JRm for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
1^JS Dd 而不用手动写一个函数对象。
R8Fv{7]c ?J~_R1Z ;+hH H8}oIA"b 四. 问题分析
60?%<oJ oH 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
'!~)?C< 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
K_Eux rPn 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
'3^'B03 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
3{sVVq5Y 下面我们可以对这几个问题进行分析。
^>v+(
z5R B>P{A7Q 五. 问题1:一致性
TJXT-\Vk 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
|[b{)s?x 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
t!7-DF|N ZyFjFHe+ struct holder
v_GUNRs {
e^1Twz3z //
gT6jYQ template < typename T >
D_zZXbNc T & operator ()( const T & r) const
suDQ~\n {
R.yvjPwJ return (T & )r;
V+9 MoT?8 }
CB}2j } ;
SSMHoJGm J)p
l|I 这样的话assignment也必须相应改动:
q9s=~d7 Jij*x>K>y template < typename Left, typename Right >
T</F
0su| class assignment
6?c7$Y {
NU2;X (z[ Left l;
tf`^v6m%] Right r;
L$M9w public :
?hy& assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
*VxgARIL template < typename T2 >
/jJw0 5;L T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
R~q]JSIC@ } ;
|Ds1 -m~#Bq 同时,holder的operator=也需要改动:
PALc;"]O oe-\ozJ0 template < typename T >
0oIe>r assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
4
"'~NvO {
9InVQCf2J return assignment < holder, T > ( * this , t);
4^|3TntO }
svH !1b 'm
kLCS 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。
&&>ekG9@ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
YS"=yye3e ;>7De8v@@ return l(rhs) = r;
~2-1 j 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。
w ;^ra<*<+ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
>tW#/\x{ sLxc(d'A template < typename Tp >
&0JI!bR( class constant_t
n/mG|)Xt {
Lt>IX") const Tp t;
O6^]=/wd public :
@b2aNS<T constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
aAUvlb template < typename T >
=Jb>x#Y const Tp & operator ()( const T & r) const
%n9aaoD {
P+/e2Y return t;
tK\~A,= }
C]A.i2o8 } ;
1yu4emye4 #S"nF@ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
r*Ca}Z 下面就可以修改holder的operator=了
YNi.SXH {R6ZKB template < typename T >
$6SW;d+>n assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
R8'RA%O9J {
Ds:'Lb return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
rFL;'Cj@ }
t1x1,SL @~a%/GQ#n* 同时也要修改assignment的operator()
TarY|P7_ 1iF1GkLEq template < typename T2 >
pYf-S?Y/V T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
bOY |H~ 现在代码看起来就很一致了。
d7bS
wL EXqE~afm2 六. 问题2:链式操作
S 30%)<W 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Mb*?5R6; 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
92oFlEJ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
hp|YE'uYT 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
ncT&Gr 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
=@~Y12o?% 3/eca template < typename T >
ey$&;1x#5 struct result_1
Slc\&Eb {
}Jj}%XxKs typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
s!$a\ k } ;
:Zw2'IV AH~E )S 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:
R.<g3"Lm> {E|$8)58i template < typename T >
(TT}6j struct ref
\ @2R9,9E {
V(!V_Ug9. typedef T & reference;
$/Uq0U } ;
a0)QH template < typename T >
!R`{ TbN struct ref < T &>
~*];pV]A[ {
KHvYUTY typedef T & reference;
/od@!/ } ;
[j+sC* [v!f<zSQK 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
19%imf E|shs=I template < typename T >
1EX;MW-p<T typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
#&e-|81H {
QS;f\'1bb return l(t) = r(t);
+]{G@pn }
&s>Jb?_5Mx 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。
S)"Jf? 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
)MT}+ai tw)mepwB 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
^E>3|du]O _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
~WF\ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
7D_= +5 调用divide的对象返回一个add对象。
+G>\-tjSD 最后的布局是:
@d1Q"9}B Add
4 s9LB / \
>9Vn.S Divide 5
QIFgQ0{ / \
w7&A0M _1 3
`N8O"UcoBo 似乎一切都解决了?不。
JC}D`h 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。
<(#ej4ar, 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。
6j|{`Zd)G 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:
j3ls3H& gbD KE{ template < typename Right >
2y1Sne=<Kb assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
HTTCTR Right & rt) const
%
|L=l{g {
`){.+S(5C return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
%E;'ln4h&, }
Qn2&nD%zi 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
#~=RyH 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。
\a3+rNdj 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。
+&H4m=D-#a 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。
XL/u#EA0< 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。
sNFlKQ8)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?
n~Lt\K: 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:
3Tm+g2w2V8 ~pky@O#b template < class Action >
%A0/1{( class picker : public Action
|;{6&S {
1G`Pmh@ public :
3o/[t picker( const Action & act) : Action(act) {}
dqcL]e // all the operator overloaded
L-&\\{X } ;
`kSZX:=}; iH'p>s5L 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。
bcz:q/f}@ 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:
7a}k 0b 54fD= template < typename Right >
Vi|#@tC' picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
wb ;xRP"w {
\z ) %$#I return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
NwfVL4Xg }
g0E'g QTnP'5y Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
o5)<$P43 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。
e+=K d+:k iN.n8MN=I template < typename T > struct picker_maker
$<OD31T {
y>ktcuML typedef picker < constant_t < T > > result;
!H\F2Vxs } ;
~F#j#n(=`q template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
^=*;X;7 {
]I6 J7A[ typedef picker < T > result;
&xExyz~` } ;
lk =<A"^S !ubD/KE 下面总的结构就有了:
-I%5$`z 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。
J9 I:Q<; 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。
u]G\H!WkQ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
A?0Nm{O;3v 至此链式操作完美实现。
-ze J#B)C x|29L7i CU~PT. 七. 问题3
MUwMb!Z.s 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。
onV>.7sG iJ|uvPCE template < typename T1, typename T2 >
Y|/ 8up ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
VS|2|n1<6 {
YHl;flv return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
V G~Vs@c( }
KG{St{uJ @KUWxFak 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:
EBmt9S yF/j Fn template < typename T1, typename T2 >
m)D|l1AtF struct result_2
.tr!(O],h {
V^~:F typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
k|f4Cf, } ;
\.}c9*) )=-szJjXZ 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?
S`]k>'
l 这个差事就留给了holder自己。
a-J.B.A$Z/ Yz93'HDB J|rq*XD}q template < int Order >
|vzl. ^"- class holder;
K~EmD9 template <>
lk80#( :Z class holder < 1 >
-H-~;EzU {
6-ils3& public :
3T0"" !Q template < typename T >
j_7mNIr struct result_1
t.C5+^+% {
<
FAheE+ typedef T & result;
J4U1t2@)9 } ;
Qe(:|q_ template < typename T1, typename T2 >
m~ee/&T struct result_2
Srd4))2/0 {
T&7qC=E#5 typedef T1 & result;
6D_D' ;o } ;
MnW+25=N template < typename T >
f(7GX3? typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
?|Zx!z ($ {
g<
.qUBPKX return (T & )r;
Ny)X+2Ae }
B4 }bVjs template < typename T1, typename T2 >
El"Q'(:/U typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
0+b1vhQ {
,5<Cd,`* return (T1 & )r1;
iO;
7t@]- }
@pU)_d!pJ } ;
aC)!T x]ot 2 template <>
^pk7"l4Xm class holder < 2 >
U~7c+}:c {
0_t!T'jr7 public :
sCHJ&>m5- template < typename T >
y"wShAR struct result_1
|LKXOU
c {
u\JNr}bL typedef T & result;
jEJT-*I1+ } ;
u,4eCxYE$ template < typename T1, typename T2 >
Thit struct result_2
v|2T%y_
u {
}RqK84K typedef T2 & result;
uu687|Pm } ;
(Ep\Z 6* template < typename T >
L*JjG sTH typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
;4~hB {
wj0\$NQ=x return (T & )r;
N87B8rDl }
HyWCMK6b template < typename T1, typename T2 >
E< fV Z, typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
P";'jVcR {
~e@z;]CiY return (T2 & )r2;
+srGN5! }
M/K5#8Arj } ;
Q'0d~6n&{ G'A R`"F sON|w86B 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> >。
ea')$gR 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
C3YT1tK 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
w`zTR0` E^eVvP4uC@ return l(i, j) = r(i, j);
ixD)VcD-f 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
CzEd8jeh7 kPLxEwl return ( int & )i;
W6/yn return ( int & )j;
y
h9*z3 最后执行i = j;
CizX<Cr} 可见,参数被正确的选择了。
~R92cH>L R*2E/8Ia omBoo5e "a U
aotx G<v&4/\p`M 八. 中期总结
WI-1)1t 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
?<'}r7D 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
#4 pB@_ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
SI-Ops~e 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
'SF<_aS( NHZz _a= s,&Z=zt0R JnM["Q=` '(|ofJe! hx]?&zT@ 九. 简化
SNI)9k(T{ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
03 #lX(MB 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
;@|n @ax 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
7E~;xn; 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
,1o FPa{? +-*/&|^等
j+
0I-p 2. 返回引用。
VS8Rx.? =,各种复合赋值等
]-/VHh 3. 返回固定类型。
?2Py_gkf 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
:! !at:> 4. 原样返回。
Qn)a/w- operator,
bB3powy9 5. 返回解引用的类型。
UrEs4R1# operator*(单目)
+ @s"zp;F 6. 返回地址。
O[JL+g4
operator&(单目)
6G""I]uT 7. 下表访问返回类型。
`&c kZiq operator[]
.5ha}=z 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
.jWC$SVR operator<<和operator>>
zue~ce73J ^ sLdAC 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。
Cd}<a?m, 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
VQ9/Gxdeo n[Y~] template < typename Left >
5uj?#)N struct value_return
);&:9[b_ {
H%Q7D- template < typename T >
H*'IK'O struct result_1
E92KP?i {
mb^~qeRQ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
|imM#wF } ;
hy"\RW 0[?Xxk}s0 template < typename T1, typename T2 >
?QdWrE_
struct result_2
Uf;^%*P4 {
)cMh0SGcM1 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
ML56k~"BL } ;
-Cc^d!:: } ;
5f K_Aq{ <&g,Nc'5C '$]97b7G 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
8\A#CQ5b eiaFaYe\ 下面我们来剥离functor中的operator()
[MM~H0=s 首先operator里面的代码全是下面的形式:
!Pfr,a 7CURhDdk return l(t) op r(t)
m'=Crei return l(t1, t2) op r(t1, t2)
uGK.\PB$ return op l(t)
F8,RXlGfA[ return op l(t1, t2)
,G?WAOy, return l(t) op
h_,i&d@( return l(t1, t2) op
j@3Q;F0ba return l(t)[r(t)]
q\4Xs$APq return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
9W1YW9rL ~H<6gN<j(. 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
~/iKh11 单目: return f(l(t), r(t));
6wjw ^m0 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
1FL~ndJs 双目: return f(l(t));
ZdWm:(nkU return f(l(t1, t2));
6Vnsi%{ 下面就是f的实现,以operator/为例
x}I+Iggi J$w<$5UY struct meta_divide
C]`$AqKl {
qvKG-|j template < typename T1, typename T2 >
z3m85F%dR static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
WUXx;9 > {
yfjWbW return t1 / t2;
6@F9G4<Z }
sW'AjI } ;
+`3)o PV) `w7v*h|P 这个工作可以让宏来做:
Kaqc74Mv XZ]uUP #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
@&3EJ1 template < typename T1, typename T2 > \
jTtu0Q| static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
;LPfXpR 以后可以直接用
^Hnb}L DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
CMG&7(MR 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
#3@rS (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。。。)
g-</ua(j DIfaVo/" ^]0Pfna+N 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
:tB1D@Cb6 c&?m>2^6 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Sc1 8dC0 class unary_op : public Rettype
gpvYb7Of0 {
kY|utoAP Left l;
%i9E @EV public :
gw3K+P unary_op( const Left & l) : l(l) {}
mCsMqDH CR`Q#Yi template < typename T >
SpLzm A typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5z8d}
I {
b"uu return FuncType::execute(l(t));
P%:wAYz1^O }
~"&|W'he[ vkx7paY_ template < typename T1, typename T2 >
n,V[eW#m'L typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
c"n\cNP< {
M4oy return FuncType::execute(l(t1, t2));
r?lf($D* }
r4XK{KHn } ;
p;59? y^,1a[U. *yt=_Q 同样还可以申明一个binary_op
mAj?>;R2$2 3G)#5Lf< template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
L_uVL#To class binary_op : public Rettype
%S@ZXf~: {
^& tZ Left l;
9N%We|L,c Right r;
n.`($yR_ public :
6xe*E[#k\ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
\FbvHr, :0j?oY~e template < typename T >
q77;ZPfs8 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
jk; clwyz/ {
+,TRfP
Fb return FuncType::execute(l(t), r(t));
-aPg#ub }
|+FubYf?$ 3s,g* template < typename T1, typename T2 >
j^j1 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
W#4 7h7M {
SO|NaqWa return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
c z#rb*b }
l6T-}h:= } ;
dUeN*Nq&(, Ja7R2-0ii# ?*G|XnM& 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
uB]7G0g: 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
$<dH?%!7 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
$Uq|w[LA 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
:t"^6xt 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
^e2VE_8L 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
fnjPSts0 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
F 5bj=mI 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
n71r_S* 下面是修改过的unary_op
gq4Tb
c
oA ?K$(817 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
oo/qb`-6 class unary_op
NR5gj-B[ {
=1FRFZI!j Left l;
o lR?n(v q 6:dy public :
Uu10)/.LC U8s2|G;K unary_op( const Left & l) : l(l) {}
!=*g@mgF T]f ;km template < typename T >
ExY] Sdx struct result_1
9N#_(uwt {
0rQMLx typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
E<{R.r } ;
<.x{|p Thp[+KP> template < typename T1, typename T2 >
#vz7y(v struct result_2
)Ys x}vS Z {
VZp5)-!\ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
=57>!) } ;
|k )=0mCz O%WIf__Q template < typename T1, typename T2 >
6y-@iJ*ld; typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2RVN\?s: {
(R[[Z,>w. return OpClass::execute(lt(t1, t2));
m4[ ;(1 }
|{z:IQLv FZ{h?#2? template < typename T >
[SjqOTon{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%+aCJu[k(z {
(+w*[qHe return OpClass::execute(lt(t));
G)AqbY }
MD}w Y><C f&NgS+<K$ } ;
=J]&c?I ,Q3T
Tno
, afCW(zHp 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
?(@
7r_j 好啦,现在才真正完美了。
JinUV6cr 现在在picker里面就可以这么添加了:
a
kk NI3 N~nziY*C,* template < typename Right >
!4ocZmj\ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
_>o:R$ %} {
iQ0KfoG?U return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
rX U }
7m47rJyW4 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。
[7:,?$tC XnH05LQ @JiLgIe` u%GEqruo[ %HhBt5w 十. bind
,5P0S0*{ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
[CTnXb 先来分析一下一段例子
'9%\; B5,N7z34F <X#C)-. int foo( int x, int y) { return x - y;}
}g@v`5 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
V%t.l bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
zF@/K` 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
Q8$}@iA[ 我们来写个简单的。
&.F4b~A7 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
i9:C4',sw0 对于函数对象类的版本:
!K#qe Y} a)!o @ template < typename Func >
p
.%]Q*8 struct functor_trait
xEa\f[.An {
i:dR\|B typedef typename Func::result_type result_type;
f'F?MINJP } ;
Q*GN`07@?d 对于无参数函数的版本:
mwO6g~@` %J}xg^+f template < typename Ret >
*j|~$e}C struct functor_trait < Ret ( * )() >
3h]g}&k {
zWnX*2>b typedef Ret result_type;
YByLoM* } ;
g%aYDl 对于单参数函数的版本:
pP1|&`}ux TbMW|0 #w template < typename Ret, typename V1 >
"6A
`
q\ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
B 5L2< {
EX*HiZU> typedef Ret result_type;
(xycJ`N } ;
I2XU(pYU 对于双参数函数的版本:
g%o(+d y4yhF8E>;U template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
A]*}HZ, struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
+tB=OwU%0 {
pR<`H' typedef Ret result_type;
"2!&5s,1p } ;
C-xr"]#] 等等。。。
@b\$ yB@z 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
1> ?M>vK $yP*jO4i template < typename Func >
5; C| struct func_return
VCYwzB {
,};&tR template < typename T >
'I|v[G$l struct result_1
j\yjc/m {
H;is/ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
! 6 #X>S14 } ;
'JtBZFq P-[-pi@ template < typename T1, typename T2 >
#I.+aV+2oQ struct result_2
u$z`
{
&md`$a/ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
OHN _ } ;
RIR\']WN } ;
_1X!EH" BX/8O<s0 ?JbilK}a 最后一个单参数binder就很容易写出来了
NCXRevE P.se'z)E template < typename Func, typename aPicker >
W<{h,j8 class binder_1
|o"?gB}Dh {
sQ3[< Func fn;
QP==?g3 aPicker pk;
JBj]najN public :
xh-o}8*n" #!B4 u?"m template < typename T >
Ng&%o struct result_1
:]K4KFM {
299H$$WS,Z typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
>dXGee>'M } ;
j8i[ONq^ >IafUy template < typename T1, typename T2 >
te`$%NRl struct result_2
W ~<^L\Lu {
u~N?NW Q typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
iO$8:mxm0? } ;
Cl.x'v [|wZ77\ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
sfH_5
#w 5&g@3j] template < typename T >
\<h0Q,e typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$QF{iV@6d4 {
uh_RGM& return fn(pk(t));
,oe < }
x^qVw5{n template < typename T1, typename T2 >
_%Bi: HG0 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2>9C-VL2 {
hF?1y `20 return fn(pk(t1, t2));
1#g2A0U, }
L&8~f] } ;
jwe *(k]z lgAoJ[ g9pZ\$J& 一目了然不是么?
~\SGb_2 最后实现bind
mM~qBrwL Mexk~zA^ ;a!S!%.h template < typename Func, typename aPicker >
P{`C^W$J^ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
234p9A@ {
@u+]aI!`- return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
68|E9^`l }
urc|
D0n K g*Q 2个以上参数的bind可以同理实现。
G't$Qx,IC 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
GKqm&/M*= ;O5zUl-` 十一. phoenix
Ty\R=y}} Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
5ta `%R_ (# c*M?g3 for_each(v.begin(), v.end(),
f`(UQJ (
M^Yh|%M do_
ja'T+!k [
,,.QfUj/& cout << _1 << " , "
6-
YU[HF ]
tT8%yG} .while_( -- _1),
{W`%g^Z|H cout << var( " \n " )
8%mu8l )
,KZ~?3$yj );
=?*!"&h UgRiIQMq. 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:
ODN/G%l 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
g-k|>-h operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
*R,5h2; 那么我们就照着这个思路来实现吧:
7+cO_3AB
**0~K" ;\ dDMJ' template < typename Cond, typename Actor >
*Q.>-J<S class do_while
aK~8B_5k8 {
P; no? Cond cd;
B@))8.h] Actor act;
rHI{aO7 public :
:=V[7n]) template < typename T >
jd"@t*ZV struct result_1
U>SShpmZA {
}6~hEc*/" typedef int result_type;
M0"_^? } ;
y<3-?}.aZ fbvL7*
( do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
n&/
` 1.hyCTnI template < typename T >
hfB%`x#akQ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(,2SXV {
(lqC[: do
SulY1, {
gVuFHHeUz act(t);
VQ@ }
e%M;?0j while (cd(t));
Ne!lH@ql return 0 ;
wQf-sk# }
?j.,Nw4FC } ;
{YC@T(
]/6z;
~3U H8jpxzXv 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
1GRCV8"Z^ 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。
8Fh)eha9f 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。
372rbY 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。
.Hm>i 下面就是产生这个functor的类:
3}1u\(Mf %;'s4ly FV!q!D template < typename Actor >
^\% (,KNo class do_while_actor
8,%^
M9zBP {
gJ{)-\ Actor act;
Fo_sgv8O< public :
~?}Emn;t do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
!<";cw(q J;e2&gB template < typename Cond >
C )
s5D picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
0+ '&`Q!u } ;
5tkAFb4P =qIp2c}Rx \)[j_^ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
00y!K
m_D 最后,是那个do_
$%Kfq[Q <lPG=Xt 3d]S!=4H" class do_while_invoker
*fxG?}YT {
0d&6lqTo public :
NI]N4[8( template < typename Actor >
SfyQ$$Z do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
CRE3icXbQ {
'H!Uh]! return do_while_actor < Actor > (act);
R n[cW5Y< }
am'7uy!ka~ } do_;
kzLsoZ!I X_h}J=33Q 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
cT,sh~-x, 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
m(!FHPvN 最后来说说怎么处理break和continue
j^JPZ{ej? 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。
[q-h|m 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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