一. 什么是Lambda
#o7)eKeQ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
!|UX4 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,
|w54!f6w_ B+mxM/U[c cz{`'VN}` {\CWoFht> class filler
0c`nk\vUy {
c)B3g.C4m public :
6h2keyod void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
V7r_Ubg@K } ;
Dmr*Lh~ y_}vVHT, 1[8^JVC>6 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:
i?;#ZNh iC/*d 6lv@4R^u u}|v;:|j for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
d&raHF* 5RFro^S9E o{`x: 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
{59>U~ 4=/jh:h XsQ81j. 1n +Uv* 二. 战前分析
m*A b<$y 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
HY
FMf3 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
e15yDwvB z<%bNnSO jwa6`u for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
s_XCKhN: /* --------------------------------------------- */
`Wg"m~l$N vector < int *> vp( 10 );
B=L!WGl<! transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
(
_6j@?u /* --------------------------------------------- */
GDSXBa*7 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
+pwTM]bV /* --------------------------------------------- */
H-+U^@w int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
fmj}NV&ma /* --------------------------------------------- */
#IvKI+" for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
GdI,&|/ /* --------------------------------------------- */
ye9GBAj
/ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
2[ofz}k]r) %UrNPk I`X!M!dB) [`b,SX
x 看了之后,我们可以思考一些问题:
gac31,gH 1._1, _2是什么?
+]A,fmI. 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。
rzIWQFv 2._1 = 1是在做什么?
vJ}WNvncVF 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。
qnboXGaFu 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。
; F'IS/ttX gv>DOez/ yuBRYy#E|% 三. 动工
F:T(-, 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
el*|@#k} V 97ORI Mf#@8"l 1F,U^O template < typename T >
oo\^}jb class assignment
%%}l[W {
AXHY$f| T value;
BInSS*L public :
Lv['/!DJ| assignment( const T & v) : value(v) {}
dN3^PK template < typename T2 >
1C{0 R. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
C/Tk`C& } ;
N=C t3 `e<IO_cg 9dNkKMc@ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
SoM,o]s#y 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
@9|
jY1 npltsK): 4 H0rS'5d pI-Qq%Nwt class holder
U1y!R<qlp {
bWp:!w#K public :
W,6q1 template < typename T >
iv_3R}IbX assignment < T > operator = ( const T & t) const
JI]Lz1i {
9!n95 return assignment < T > (t);
Es7
c2YdU }
e:nByzdH0[ } ;
Ft11?D
B S/) ),~`4 9;v3
(U+: 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
#~nXAs]Q y/Y}C.IWp) static holder _1;
\Hrcf +` Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
hGY-d}npAJ /)J]ItJlz for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
W7WHDL^ 而不用手动写一个函数对象。
OU7OX]h ]NTQF/ G<-KwGy,D &,%n 四. 问题分析
JseKqJ?g 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
aUZ?Ue9l>2 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
[;,E cw^ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
fVgK6?<8^ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
}Y.YJXum 下面我们可以对这几个问题进行分析。
T90O.]S WUie`p 五. 问题1:一致性
DCiU?u~ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
sx=1pnP9` 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
2[`n<R\ y4jiOhF<d struct holder
0vfMJzk {
`RSiZ%Al //
;%2+Tc-7I template < typename T >
f\=
@jV T & operator ()( const T & r) const
}EwE#sZ# {
lhYJectJa return (T & )r;
1gK^x^l*f }
8Pa*d/5Y( } ;
YQC.jnb2 '6qH@r4Z< 这样的话assignment也必须相应改动:
fDns r"T 4 N$Wpx template < typename Left, typename Right >
iu=Mq|t0 class assignment
zqdkt ` {
drjNK!XL@ Left l;
/c=8$y\%@ Right r;
s3JzYDpy public :
cQ- #] assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
A'jL+dI. template < typename T2 >
Q"
h]p T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
mv:@ D } ;
u-iQ \Qah*1 同时,holder的operator=也需要改动:
jm<^WQ%Cc 0qFO+nC template < typename T >
)
6QJZ$ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
c{1)-&W {
RP~67L return assignment < holder, T > ( * this , t);
N*Q*>q }
2*w`l|Sx npkT>dB+ 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。
t=Rl`1=(K 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
JJ) VO:
return l(rhs) = r;
jG`PyIgw 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。
dLH@,EKl) 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
e"^WXP.t& h!(#
/ template < typename Tp >
+sn0bi/rG class constant_t
v2]N5 {
?SYmsaSr5 const Tp t;
;U?=YSHk7 public :
W#g!Usf:/ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
"B__a( template < typename T >
}o!b3*# const Tp & operator ()( const T & r) const
WP\kg\o {
?E!M%c@, return t;
7CR#\&h` }
+pq=i } ;
2<J2#}+\ $ bMmyDw 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
dRzeHuF92 下面就可以修改holder的operator=了
Cd^1E]O0{ !U4YA1>> template < typename T >
g/$RuT2U assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
)
4t%?wT {
X=?9-z]
QO return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
u8?$W%eW }
TW 1`{SM s7}-j2riq 同时也要修改assignment的operator()
m\&99-j:@b cCiDe`T\F template < typename T2 >
t3.;qDy T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
\25EI] 现在代码看起来就很一致了。
<nk/w5nKL #o~C0`8!B= 六. 问题2:链式操作
%?V~7tHm> 现在让我们来看看如何处理链式操作。
_M8'~$Sg 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。
`Zmdlp@ 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。
eW<NDI&b 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。
)xU+M{p-os 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
6X'0 T} 7fWZ/;p template < typename T >
Xajt][ struct result_1
|ul{d| {
J=kf KQV typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
fA1{-JzV<4 } ;
VPO~veQ 3hJ51=_0^ 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:
M7Xn=jc be-HF;lZe' template < typename T >
@`B_Q v@ struct ref
S/eplz; {
H0B=X l[ typedef T & reference;
Yevd h< } ;
8.wtv5eZ template < typename T >
"-:g.x*d struct ref < T &>
j)ln"u0R^B {
"tJ[M typedef T & reference;
t}}Ti$$> } ;
WyB^b-QmDh 73u97oe>1 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
mcQ
A' }3WP:Et template < typename T >
Jc]k\U typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
SCn)j:gH; {
Vy/G-IASb return l(t) = r(t);
$mAyM+ ph[ }
dqBN_P% 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。
'bH~KK5 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
8yOhKEPX o+k*ia~Fa 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
=_N$0 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
pIpdVKen _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
M|@@
LJ' +5 调用divide的对象返回一个add对象。
]NW_oRH 最后的布局是:
Hv'
OO@z Add
* _usVg / \
8qfXc
^6 Divide 5
@Wm:Rz / \
NTK9`#SA _1 3
|G/)<1P 似乎一切都解决了?不。
mss.\ 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
S&l [z, 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
%<O~eXY OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
O\=Zo9(NHF 1x##b[LC template < typename Right >
C^_m>H3b assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
(*vBpJyz% Right & rt) const
plr3&T~,&S {
kbH@h2Ww return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
&N/dxKZcc }
]sP 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
3;uLBuZOCN XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
]i1OssV~> 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
yP` K [/ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
M djxTr^ 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
N<KsQsy= 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
s6}SdmE 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
IY!8j$'| 5D7k[+6 template < class Action >
nsq7dhq class picker : public Action
@0tX,Z9 {
i3L2N~:V public :
+4qR5(W picker( const Action & act) : Action(act) {}
psiuoYf // all the operator overloaded
heWQPM|s } ;
IZ Q*D) n8\88d 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。
~`$P-^u88X 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
dxS5-aWy9w Uhn3usK template < typename Right >
y
GmFi picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Jko=E
{
Bw+?MdS return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
:7Uv)@iUk }
'<e$ c
qf@P9M Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
vwa*'C 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。
j`Ek : W|sU[dxZ template < typename T > struct picker_maker
>xF&>SDC {
qq?o^_^4 typedef picker < constant_t < T > > result;
sS4V(:3s } ;
t-}IKrbv template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
z7P~SM {
2o1WXE %$ typedef picker < T > result;
=C|^C3HK } ;
M*Q}^<E* $n47DW& 下面总的结构就有了:
Z?&ZgaSz functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
b53s@7/mq picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
:}#j-ZCC"
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
xDS]k]/(T 至此链式操作完美实现。
7.)_H 3'0Jn6( tef>Py 七. 问题3
+nB0O/m'U 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
23'{{@30 F$:UvW@e1 template < typename T1, typename T2 >
@FF{lK?[
??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ofI,[z3 {
sint":1FC return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
JFNjc:4{0 }
!HhF*Rlr qM2m ! 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:
5'`DrTOA Nm-E4N#'i template < typename T1, typename T2 >
}1CvbB%,A struct result_2
)1GJ^h$l {
!\Cu J5U typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
*/@I$* } ;
:hWG:` +^AAik<yl 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?
;nAx@_ab^ 这个差事就留给了holder自己。
VP~%,= zYWVz3l V|awbff: template < int Order >
<y7Hy&&y- class holder;
-H|!KnR template <>
YV>&v.x0; class holder < 1 >
W+4Bx=Mj {
(Gapv9R public :
@LS%uqs template < typename T >
J*6B~)Sp@ struct result_1
XgeUS;qtta {
7Xh @%[ typedef T & result;
)"2eN3H/ } ;
,4-],~T template < typename T1, typename T2 >
tuY=)? struct result_2
7;r3Bxa
Q {
8$IUit h typedef T1 & result;
id`RscV] } ;
>f1fvv6 template < typename T >
`JGW8 _ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
%t74*cX {
#~qzaETv, return (T & )r;
'L{pS-+6 }
Ri::Ek3qu template < typename T1, typename T2 >
wM-H5\9n typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
t!B,%,Dp {
J'WOqAnPZ return (T1 & )r1;
1r*@1y<0" }
gt~u/Z% } ;
z-sq9Qp&x PB BJ.!Pb template <>
Mdp'u$^! class holder < 2 >
} ,Dk6w$ {
9Gx`[{wI9< public :
[' iEw! template < typename T >
x[+bLlb struct result_1
Ruwp"T}mF {
zh(=kS` typedef T & result;
'9&@?P; } ;
<'hoN/g template < typename T1, typename T2 >
a`eb9o# struct result_2
Bw[#,_ {
Z;0<k;#T(p typedef T2 & result;
Z\n^m^Z
= } ;
EF9Y=(0| template < typename T >
|;p.!FO typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
8R(l~ {
i;IhsKO0R return (T & )r;
Nm%#rZrN~Q }
+-5YmN' template < typename T1, typename T2 >
I@#IXH?6 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
,WW=,P {
Z,~@_;F return (T2 & )r2;
M@*Y&(~ }
z|(<Co8#. } ;
:vaVghN\ Wu8zK=Ve( fZnq5rTk" 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> >。
0[7"Lhpd 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
XCXX(8To0= 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
"zqa:D26 QWC C return l(i, j) = r(i, j);
A.$P1zwC 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Cj YI * 2)QZYgfh return ( int & )i;
5rQu^6& return ( int & )j;
KAu>U3\/ 最后执行i = j;
>5Y. 可见,参数被正确的选择了。
G2P:|R TDy$Mv=y WWOjck# :j/sTO= (>lH=&%zj 八. 中期总结
OcC|7s", 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:
u6MU
@? 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
MvaX>n!o 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
E9@Sc>e 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
f9d{{u I"Ko sSs gp'k(rGH w2lO[o~x} (eHTXk*V` S&J5QZjC 九. 简化
\
*g3j 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。
3Lv5>[MnN 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
S{{wcH$n'i 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
:1]J{,VG 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
1vJj?Uqc +-*/&|^等
~K(mt0T) 2. 返回引用。
BV}sN{ =,各种复合赋值等
EDF0q i 3. 返回固定类型。
.%M80X{5~ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
<l eE.hhf. 4. 原样返回。
;Qc^xIPy operator,
WQBV~.<Yv 5. 返回解引用的类型。
"2 :zWh7| operator*(单目)
yOk{l$+ 6. 返回地址。
Jq8v69fyQ operator&(单目)
8{6`?qst@ 7. 下表访问返回类型。
f*p=j(sF operator[]
<B @z>V 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
PO:sF]5 operator<<和operator>>
$gL^\(_3H w`dSc@ : 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。
7>AMzNj 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
D^f;X.Qm f=8{cK0j template < typename Left >
4VC8#x1 struct value_return
q_"w,28 {
b"OH Xu template < typename T >
?t/\ ID struct result_1
m5,&;~ {
"QBl
"<<s typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
p
)WRsJ8 } ;
J90
)v7 ##Qy6Dc template < typename T1, typename T2 >
4Bt)t#0 struct result_2
T!^v^m@>y {
\+x#aN\ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
vw-y:,5`t8 } ;
h&~9?B } ;
2~V"[26t \zOsq5} !lM.1gTTC 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
[Ov/&jD" 53^3..E| 下面我们来剥离functor中的operator()
7)FYAk$@ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
joNV4v"=` >Qg-dJt[ return l(t) op r(t)
X `F>kp1 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
1Cw$^jd return op l(t)
q &S@\b return op l(t1, t2)
jBd=!4n return l(t) op
J2Qt! - return l(t1, t2) op
h*3{IHAQ return l(t)[r(t)]
5Z=GFKf| return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Il#ST _c(h{dn 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:
%:OX^^i; 单目: return f(l(t), r(t));
nEbZ8M return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
TJZar Nc$ 双目: return f(l(t));
G6xNR return f(l(t1, t2));
b7gN|Hw5 H 下面就是f的实现,以operator/为例
b.9[Vf_G HJd{j,M struct meta_divide
?>gr9w\ {
S9'Xsh template < typename T1, typename T2 >
/wkrfYRs static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
MIN}5kc< {
O:imX>|u return t1 / t2;
a^Q
?K\c4N }
.*z$vl } ;
\c!e_rZ #CW{y?= 这个工作可以让宏来做:
#<#-B v w?Cho</Xu #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
V0%a/Hi v
template < typename T1, typename T2 > \
m9\~dD static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
@CoUFdbz 以后可以直接用
vZ^U]h V DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
7 ;2>kgf~ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
X0]$Ovq( l (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。。。)
]K%d 7`^=Ie%(K +I}!)$/ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
0sCWIGUW }j!C+i template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
/)?qD class unary_op : public Rettype
?D(aky#cyc {
5'<a,,RKu Left l;
NSq29# public :
lwjA07i unary_op( const Left & l) : l(l) {}
6uX,J(V, 64^l/D( template < typename T >
7loWqZ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
V6k Dyl( {
ID<[=es6 return FuncType::execute(l(t));
5XuQQ!` }
w@\4ft6d kL<HG Qt template < typename T1, typename T2 >
Z>dvth typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
r"t,/@`n {
bw!*=< return FuncType::execute(l(t1, t2));
`(6cRT`Wp }
h8;H<Y;yQ } ;
7|o}m}yVx %zhSSB=BJ 3T[zieX 同样还可以申明一个binary_op
czB),vooz b'vIX<
g template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
_ D"S class binary_op : public Rettype
Vl'rO_?t {
/J(~NGT Left l;
:?>yi7w Right r;
&'?Hh( public :
- rI4_Dl binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
M-e|$'4u Z4m+GFY template < typename T >
=c%gV]>G typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
FV/lBWiQQ {
_<l)4A3rS return FuncType::execute(l(t), r(t));
7y$U$6 }
3 FMYs&0r4 `7.$
A U template < typename T1, typename T2 >
Z2-"NB typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
hZ')<@hNP {
pr1kYMrqri return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
\FnR'ne }
nj-LG!"a } ;
1KjzKFnb Q@"!uB.e zQ(`pld 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
!wZIXpeL 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
-a'D~EGB^ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Lzx/9PPYn 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。
N9u {)u 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
_T;Kn'Gz(& 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。。。
98vn"=3 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
:W+%jn 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)
)q[Wzx_ j< 下面是修改过的unary_op
s%A?B8, =<AG}by![ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
j!@,r^( class unary_op
`H9!Z$7G {
OU*skc> Left l;
0%yPuY> mILCC}Kt public :
f?(g5o*2 is^5TL%@ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
4.>y[_vu 7dOpJjv?) template < typename T >
g\*2w
@ struct result_1
<<-BQ
l~ {
(%9J(4 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
zKh <zj } ;
ucJ8l(?Qc L^2wEF template < typename T1, typename T2 >
hI*6f3Vn(n struct result_2
'u_j5 {
4~hP25q typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
={jj'X9 } ;
5D mSgP: cs4IO
O$ template < typename T1, typename T2 >
}|j#C[ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vorb? iVf> {
bzZ7L-yD return OpClass::execute(lt(t1, t2));
DW)X3A(^ }
VmZDU(M OD?y template < typename T >
?Iag-g9#=m typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
j#YVv c% {
V}JBv$+ko return OpClass::execute(lt(t));
PeSTUR& }
Vw`%|x"Xz gRZ!=z[& } ;
Dj3,SJ*x Rk{vz| >xXq:4l>} 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
9j5B(_J^ 好啦,现在才真正完美了。
_P%PjFQ)
现在在picker里面就可以这么添加了:
\7e4t KYq<n& s template < typename Right >
0;%\L :,O picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
; NO#/ {
H)rJ>L return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
:]LW,Eql }
]
^J 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
Ft_g~]kZo FR\r/+n:t0 g O8~$Aj #(Yd'qKo i6O'UzD@T 十. bind
rY$wC% 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
ppeF,Q 先来分析一下一段例子
V2g"5nYT \\Z?v,XsS }$* z:E int foo( int x, int y) { return x - y;}
Q_*.1L bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
[lzH%0
V bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
AR
g]GV/L 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。
|Vp
? 我们来写个简单的。
`*]r+J2 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
zY].ZS=7 对于函数对象类的版本:
.mxc~ YDgG2hT/2 template < typename Func >
cu#r#0U- struct functor_trait
CYM>4C~>JW {
e'fo^XQn[ typedef typename Func::result_type result_type;
6 I43a1[s } ;
DP!8c 对于无参数函数的版本:
A>*#Nw5L Ki /j\ template < typename Ret >
JQW7y!Z struct functor_trait < Ret ( * )() >
D"{%[;J {
zJOyr"B'8 typedef Ret result_type;
9|K:\!7 } ;
0Cyus 对于单参数函数的版本:
VI.Cmw~S uTy00`1 template < typename Ret, typename V1 >
C @P$RVS struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
-y/Y%]%0 {
T6\d] typedef Ret result_type;
w~n+hhMF } ;
p#>,{ 对于双参数函数的版本:
\^lDd~MWG 8boiJku` template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
W>[TFdH? struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
s2#}@b6'. {
<co:z<^lqu typedef Ret result_type;
*QoQ$alHH } ;
~Yre(8+M 等等。。。
O_*tDq,e 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
_?XR;2] s|R`$+'{ template < typename Func >
`*B6T7p1 struct func_return
^Jc|d,u;s {
OSwum!hzN template < typename T >
ayN[y struct result_1
LVy (O9g {
6g)CpZU typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
8w~X4A, } ;
31p7oRzr g c<Y?a- template < typename T1, typename T2 >
"rpP struct result_2
3RI%OCGF {
~6[3Km|2 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
qGzF@p(p8 } ;
]oKHS$W9 } ;
%htwq ]rZd /K<>OyR? iS`ok 最后一个单参数binder就很容易写出来了
6s$h _$[X ?~oc4J*>( template < typename Func, typename aPicker >
:S+Bu*OyH class binder_1
0.B'Bvn=s2 {
m4R:KjN* Func fn;
$-39O3 aPicker pk;
^+Vf*YY
8 public :
/^`do3a} LXRIo2ynuw template < typename T >
o3le[6C/8= struct result_1
A=np?wc {
6L-3cxqf\ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
U \F ?{/ } ;
ayLINpL }50s\H._C template < typename T1, typename T2 >
\{o<-S;h struct result_2
1Q$/L+uJ5 {
^fbzlu?G4- typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
6Zv-kG } ;
e`?o`@vO, {G=|fgz binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
?%b#FXA +rKV*XX@ template < typename T >
&p55Cg@e) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
y!~ }7= {
(^~~&/U_U$ return fn(pk(t));
+y 48.5 }
mS+sh'VH template < typename T1, typename T2 >
ZD<e$PxxCd typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
O
2+taB {
f~f)6XU| return fn(pk(t1, t2));
=@d->d }
iVb7>d9} } ;
/7WdG)' c(s: f@ 1 @\U] hN? 一目了然不是么?
$WsyAUl 最后实现bind
3k:`7E. 1#|qT7 W O'nW template < typename Func, typename aPicker >
QF$s([ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
(?[%u0%_ {
_I0=a@3 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
+O7GgySx }
HzAw
rC
wKbU}29c 2个以上参数的bind可以同理实现。
8,)<,g-/= 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。
0*KL*Gn QH k jxj 十一. phoenix
Yd<9Y\W%? Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
~8)l/I=`); 9e;:(jl^ for_each(v.begin(), v.end(),
pR!m (
|Pv)&'B" do_
k:z)Sw [
$@~sO0q cout << _1 << " , "
L$@qEsO ]
c7]0>nU; .while_( -- _1),
9x#Tj/5% cout << var( " \n " )
.cr<.Ov )
Am >b 7Z! );
{gB9EGY K#R|GEwr 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:
~pwk[Q! 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
QvlVjDIy operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
NOl/y@# 那么我们就照着这个思路来实现吧:
E=ObfN"ge "!:)qVL^ nHQWO
template < typename Cond, typename Actor >
!#PA#Q|cO class do_while
(Y {
RAA,%rRhu( Cond cd;
43*;" w= Actor act;
UW{C`^?=B public :
jM>;l6l template < typename T >
m:cWnG struct result_1
k8,s<m {
~NIqO4 D typedef int result_type;
aX*7tRn_% } ;
$]4o!Z RG_6&
A do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
}5}#QHF }-p-( template < typename T >
#r@>.S=U] typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.i1|U8" X {
J$S*QCo do
Qa"4^s {
"J2v8c act(t);
&
z5:v-G? }
dA0o{[o= while (cd(t));
pbGv\SF return 0 ;
tQ)l4Y 8 }
>KJE *X@s } ;
A"IaFXB 4H`B]Zt7 HC|
]Au 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
w]US-7 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。
Q$Q:Jm53 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
e]V7
7oc 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
YOUX 下面就是产生这个functor的类:
~oRT@E 5IbCE.>iU wif1|!aL template < typename Actor >
5.lg*vh class do_while_actor
-5@hU8B'a {
1|$J> Actor act;
*nwH1FjH public :
w=thaF. do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
s^/2sjoL 5oo6d4[ template < typename Cond >
[2ri=lf, picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
;VbB]aUg } ;
}*7Gq ~31-)*tJ] 4\ny]A:~ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
?_.
SV g 最后,是那个do_
Pxgal4{6 r|ogF8YN x)f<lZ^L&H class do_while_invoker
'~xiD?: {
Sy^@v%P'A public :
kE1k@h#/ template < typename Actor >
a,e;(/#\7 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
U :8cz=# {
"|/q4JN)7d return do_while_actor < Actor > (act);
/1.gv~`+ }
Kj:'Ei7 } do_;
NFI~vkk'G Iz&<rL;s 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
'<AE%i, 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
(mx}6A 最后来说说怎么处理break和continue
!ozHS_ 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 $zx<O 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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