一. 什么是Lambda
m feMmKFu\ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
VDByj "% 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,
atLV`U&t uq !; <$i"zb cS D._"P class filler
?o~:'Z {
4#^'lKIx public :
Ka]J^w;a void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
$5TepH0D } ;
$=PWT-GIR 2SDh0F Sc1+(z 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:
>
$w^%I Q;$
9qOF y:[BP4H ?y <#+oQ>5s for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
%s$rP w~kHQ%A zH)cU%I@. 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
2PVx++*]C vix&E`0yD 0PnD|]9: y4xT:G/M 二. 战前分析
E /fw?7eQ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
DR
k]{^C~ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
-A/ds1=; \4h>2y w=f0*$ue+w for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
|Z`M*.d+ /* --------------------------------------------- */
tmO;:n<N vector < int *> vp( 10 );
)Qh>0T+( transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
cS<TmS! /* --------------------------------------------- */
Qw24/DJK sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Z69+yOJI /* --------------------------------------------- */
X}oj_zsy;^ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
rQ9*J /* --------------------------------------------- */
)!'n&UxPo$ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
)Vwj9WD /* --------------------------------------------- */
S5i+vUI8C for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
nK+lE0 HQq`pG%m6 t*{,Gk 1&"-*) 看了之后,我们可以思考一些问题:
%ZujCZn 1._1, _2是什么?
_9D|u<D 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。
#|qm!aGs 2._1 = 1是在做什么?
z^4KU\/JK 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。
ET U-]R 3 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。
z>4D~HX W8f`J2^"M BJ~ivT< 三. 动工
{5T0RL{\N 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
9*#$0Y= G1}~.%J 1#grB(p? x!'7yx template < typename T >
hVMYB_<~ class assignment
X?tj$ {
o_iEkn T value;
+"'F Be public :
]]>nbgGn# assignment( const T & v) : value(v) {}
H76E+AY template < typename T2 >
}<vvxi T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Vy]A,Rn7 } ;
2
9q?$V( +0VG[c\8 A#<vG1 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
S8\+XJ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
`SCy<w3$+[ (~S<EUc$ TbOJp [}z?1Gj;W( class holder
IuNkfBe4m {
]Z_$'?f public :
l;Q
>b]DZ template < typename T >
ylk{! assignment < T > operator = ( const T & t) const
X]qCS0GD' {
_3|6ZO return assignment < T > (t);
Vl<`|C> }
aiYo8+{!# } ;
kEO1TS 7'Lp8 aC`Li^ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
}/20%fP y =R
aJm static holder _1;
NdZ)[f:2 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
C1 W>/?XC wTTRoeJ} for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
9hy'DcSy, 而不用手动写一个函数对象。
XM$GQn]B ;v_ls)_,- u=%y o~= iy 四. 问题分析
s3seK6x' 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。
~]&B>q 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。
dsV ~|D6: 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
7R: WX: 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
ozU2 下面我们可以对这几个问题进行分析。
[eyb7\#
V"O9n[ | 五. 问题1:一致性
H.:9:I[n 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?|
L_^`k4ct 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
cv= \g Z EJ G2^DSS struct holder
/9 pbnzn {
X<Z(]`i //
_
\l
HI template < typename T >
V~85oUc\- T & operator ()( const T & r) const
GA\2i0ow {
Rb#/qkk/ return (T & )r;
pw=F' Y@N
}
hcyn
} ;
*6XRjq^# V{0%xz # 这样的话assignment也必须相应改动:
}t\
10nQ ? ~,JY template < typename Left, typename Right >
gwiR/(1 class assignment
Tv\HAK<N {
|CwG3&8 Left l;
N+NK` Right r;
BhLZ7 * public :
^#;RLSv
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
//<:k8 template < typename T2 >
7,h3V=^)Q T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Qwv '< } ;
9\AS@SH{^T
uN9e:; 同时,holder的operator=也需要改动:
*Rq`*D>:U} +#~O'r]%GG template < typename T >
dMJ!>l>2 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
RyuEHpN} {
t@)my[ ! return assignment < holder, T > ( * this , t);
8"i/wMP] }
ENq"mwV| r{S=Z~J 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。
=U NT.] 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
)pS8{c)E g2=}G <*0 return l(rhs) = r;
\-OC|\{32 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。
D"cKlp-I6| 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
D^u\l >!
oF0R_< template < typename Tp >
cz#_<8'N class constant_t
Fj^AWv^/ {
lUHtjr const Tp t;
333u] public :
%}h`+L constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
4{Udz! template < typename T >
9 #Y2`pT const Tp & operator ()( const T & r) const
;g9% & {
f&c]LH_ return t;
6.'$EtH }
E~RV1) } ;
`VZZ^K9zR hM>*a!)U 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
|{f~Ks% 下面就可以修改holder的operator=了
VjB*{, 4gOgWBv template < typename T >
| 3giZ{ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
C2G |?= {
C_G1P)k return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
IY)5.E
_ }
E*k([ZL sKd)BA0` 同时也要修改assignment的operator()
bnr|Y!T}Bi )b92yP{ template < typename T2 >
Q>=-ext}q T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
TEWAZVE* 现在代码看起来就很一致了。
y9!:^kDI M"(6&M=? 六. 问题2:链式操作
K_#UZA< Y 现在让我们来看看如何处理链式操作。
uNbIX:L, 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
{y6C0A* 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
-!TcQzHUs 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
D0 ruTS 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
TsD;Kl1 A"4@L*QV template < typename T >
3ji:O T struct result_1
<KLg0L<W {
.S_QQM}Q typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
y(v_-6b } ;
ao$):,2* q-
:4=vkn 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:
yW("G-Nm Pm^lr! 3p template < typename T >
`W"G!X- struct ref
j#3m|dQ {
7Z0/(V.- typedef T & reference;
E>}q2 } ;
S+ebO/$> template < typename T >
,|pp67 struct ref < T &>
JIxiklk {
M&yqfb[ typedef T & reference;
lzDdD3Ouc } ;
]"sRS`0+
x=Mm6}/ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Wc|z7P~',% z0Xa_w= template < typename T >
m*oc)x7' typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
CH;;V3 {
tpYa?ZCM
return l(t) = r(t);
Yy
h=G }
[Oy >R
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
FT.@1/ ) 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
~`R1sSr" qq;b~ 3kW 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
zvr\36 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
!ZrB^?sO _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
|$e:* +5 调用divide的对象返回一个add对象。
D|Si)_
Iz 最后的布局是:
4j3oT)+8 Add
0H[L S / \
!O{z 3W Divide 5
J]fS({(\I / \
|zpx)8Q _1 3
:;4SQN{2
O 似乎一切都解决了?不。
yvxl_*Ds8 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^\MuZ 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。
r1Z<:}ZwK 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:
r)b<{u=] {?i)K X^ template < typename Right >
D{C:d\ e)$ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
J^ ={} Right & rt) const
ce' TYkPM {
0JXqhc9' return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
lIh[|] }
]yLhJ_^ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
9=$!gC) XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
W-D[z#)/Y 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
kG^dqqn6 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
'msmXX@q 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
>IY,be6>P 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
5AOfp2O 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
2OalAY6RS Jqru AW< template < class Action >
>Z\BfH class picker : public Action
]a/'6GbR {
/2@["*^$ public :
4;*f1_;f~ picker( const Action & act) : Action(act) {}
X/+OF'po // all the operator overloaded
0 {R/<N } ;
I/B1qw;MN VXIQw'Cq 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。
XP;x@I#l 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:
d+}k g (1){A8=?o template < typename Right >
3k'.(P|F picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
de YyaV {
p4>,Fwy2 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Qb`C)Nh: }
-3hCiKq Q)^g3J Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
.mPg0 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。
rkYjq4Z@ onl>54M^ template < typename T > struct picker_maker
f0oek{ {
Kx6y"
{me| typedef picker < constant_t < T > > result;
R8<eN9bJ9 } ;
iV
hJH4 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
.Z%G@X* {
o6|-=FcvC typedef picker < T > result;
0H:dv:#WAI } ;
f=I:DkR ~O4|KY 下面总的结构就有了:
C5n?0I9 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。
5I,$EGG 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。
Ze
?
g picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
0ar=cuDm 至此链式操作完美实现。
|F!F{d^p E
_iO@ CV^c",b_ 七. 问题3
`="v>qN2\ 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。
7GZq|M_:y Z2p> n`D template < typename T1, typename T2 >
+t]Xj1Q ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3s(Ia^ {
v8@eW.I1 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
ZBc|438[ }
8D~x\!(p\ rt b* n~ 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:
k
dU!
kj @]'SeiNp template < typename T1, typename T2 >
g%\L&}Jd struct result_2
qm(1:iK,0 {
HDS"F.l5 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
\*"`L3 } ;
km\%BD~ nNn56&N] 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?
fk3kbdI 这个差事就留给了holder自己。
8/Rm!.8+~ MF.[8Zb T;?+kC3 template < int Order >
K.DXJ UR class holder;
WC-_+9)2& template <>
n33kb/q* class holder < 1 >
U9ZbVjqv@ {
H_B~P%E@] public :
=!<G!^ template < typename T >
mG(N:n%*K struct result_1
nGa1a {
T1NH eH> typedef T & result;
E
$6ejGw- } ;
agsISu( template < typename T1, typename T2 >
cZ<
\ struct result_2
'29WscU {
;$!I&<) typedef T1 & result;
3g'+0tEl } ;
a%K}j\M template < typename T >
)HVcG0H1 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
QIA R {
D ,M@8h, return (T & )r;
5py R~+ }
KQ)T(mIqp template < typename T1, typename T2 >
lbkLyp2 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
#T%zfcUj {
gdi`x|0 return (T1 & )r1;
yQ[u3tI }
w0Ij'=: } ;
Y@} FL;3 D4Sh9:\ template <>
s~$zWx@v class holder < 2 >
=`p&h}h-L {
l$XA5#k
public :
7rIlTrG template < typename T >
u!1/B4!'O struct result_1
kwar}:` {
`&g:d E(j typedef T & result;
yJ/#"z=h? } ;
#s+Q{2s template < typename T1, typename T2 >
|I1+"Mp struct result_2
6tdI6 {
$Jf9;. typedef T2 & result;
r/AHJU3&eY } ;
}ND'0*# template < typename T >
CW0UMPE5 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
:s*>W$Wp4 {
_4R,Ej} return (T & )r;
{L9yhYw }
j>!sN`dBj template < typename T1, typename T2 >
Kbas-</Si typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
"DjU:*' {
`P.CNYR<J return (T2 & )r2;
K^H>~`C= }
Z[}
$n-V } ;
"$8w.C &;v!oe ;BI)n]L 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
YzV(nEW 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
3qo e^e 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
k18$JyaG e&3#2_ return l(i, j) = r(i, j);
X47O l 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
3w'W~ Jz$>k$!UD return ( int & )i;
Yu3_=:
<C return ( int & )j;
i<iXHBs 最后执行i = j;
<SQ(~xYi 可见,参数被正确的选择了。
263*: Y btQet. N!m%~kS9k< T
% / %F5 =n" 八. 中期总结
,so4Lb(vG 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:
!}q."%%J_% 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
rzV"Dm$' 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
7bT
/KLU 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
F^rl$#pCS AgsR-"uh Zh,]J ` p&5S|![\ JZ K7uB,X xG%*PNM0q 九. 简化
J @B4
R&V 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。
k4R4YI"jV 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
1Z:R,\+L 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:
+/q0Y`v 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
yW>R RE; +-*/&|^等
-+P7:4/ 2. 返回引用。
.)`-Hkxa =,各种复合赋值等
F< |c4 3. 返回固定类型。
*?N<S$m 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
<E}N=J'uJ 4. 原样返回。
)ddsyFGW operator,
C1 {ZW~"YI 5. 返回解引用的类型。
xid:" y=_& operator*(单目)
\7
Mq $d 6. 返回地址。
~:Ixmqi}R operator&(单目)
o)!m$Q~v 7. 下表访问返回类型。
#=x+
[d+ operator[]
& rQD `E/ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
i4VK{G~g" operator<<和operator>>
u]*5Ex (? ysVi3eq 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。
w_H2gaQ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
}
J(1V!EA ]ym C3LV] template < typename Left >
^0Q'./A{& struct value_return
8uA<G/Q; {
4NUNOv`[{ template < typename T >
4:3_ER ]J struct result_1
GZ"/k<~0 {
KpGUq0d@ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
TkT-$=i } ;
%~\ gvo?([j-m template < typename T1, typename T2 >
v= 8VvT8 struct result_2
6ZEdihBei {
8m7;x/0ld typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
LE|<O } ;
f9F2U
) } ;
m&cvU>lC GLcd9|H ~me\ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
e>!E=J)j kjX7- ZPY 下面我们来剥离functor中的operator()
b[0S=e
G 首先operator里面的代码全是下面的形式:
zn^ v!:[ kp; &cQu! return l(t) op r(t)
Nm"<!a<F return l(t1, t2) op r(t1, t2)
C9pnU,[ return op l(t)
N(BiOLZL6 return op l(t1, t2)
j%5a+(H,z; return l(t) op
x~Cz?ljbn return l(t1, t2) op
HTN$ >QTI return l(t)[r(t)]
3W'FcE)|E return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
o}W;Co ',# 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:
"ZqEP R) 单目: return f(l(t), r(t));
ZM
8U]0[X return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
BPiiexTV9 双目: return f(l(t));
E[*0Bo] return f(l(t1, t2));
7vq
DZg 下面就是f的实现,以operator/为例
Dt|fDw$]D yDuq6`R* struct meta_divide
Pl?}>G {
vG3M5G template < typename T1, typename T2 >
ki4Xp'IK static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
<
GU {
Of&"U/^ return t1 / t2;
?V?<E=13 }
yF;?Hg } ;
o"4E+1qwM L}b'+Wi@ 这个工作可以让宏来做:
"?[7#d]) -U:2H7 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
`/c@nxh template < typename T1, typename T2 > \
I3An57YV]. static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
M#T#:wf~ 以后可以直接用
[x|)}P7%s DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
~.H~XKw 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
*F..ZS'$[ (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。。。)
7P
c(<Ui+ {yU0D*#6 cTy'JT7 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
J7Sx!PQ u9,=po=+7f template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
aC}p^Nkr"k class unary_op : public Rettype
s" N\82z) {
-`g J Left l;
2;h+;G public :
MU*It"@}2 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
cPSti :-U53}Iy template < typename T >
tStJ2-5*t typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]6q*)q:` {
St_Sl:m$ return FuncType::execute(l(t));
1[px`%DR~ }
^} tuP s*eyTm template < typename T1, typename T2 >
}9
?y'6l typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]An_5J
{
xjE7DCmA return FuncType::execute(l(t1, t2));
] .`_,
IO }
k3#wLJ } ;
ZLuPz# +2El yE<,Z%J[n 同样还可以申明一个binary_op
w7r'SCVh3+ 1Lc8fP$ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
0a@c/XGBp class binary_op : public Rettype
1S&0 {
w~p4S+k& Left l;
sc9]sIb Right r;
OFp#<o,p public :
$8=(I2&TW binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
4':MI|/my_ DgVyy&7> template < typename T >
k}#@8n|b typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
K` 2i {
16L"^EYq return FuncType::execute(l(t), r(t));
|MVV +.X }
ig+k[`W 2G H)iUmc template < typename T1, typename T2 >
:)j7U3u typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
JOPTc] {
!#C)99L"F return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
o16d`}/< }
T:Bzz)2/ } ;
eXc[3ceUr 5R)[Ou. RZ<.\N
(M 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
":nI_~q 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
s
*K:IgJ/ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
MV9r5 |3- 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
Kjv2J;Xuh 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
` 4OMZMq 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
p0 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
V@Ax}<$A 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)
@kS|Jz$iY 下面是修改过的unary_op
w~ijD ^g $f9 ,##/ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
,=yOek} class unary_op
W%=Zdm
rv {
% /~os2R Left l;
*u58l(&`8 S3nB:$_-; public :
]!q
}|bP /\nJ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
.x]'eq} BF>T*Z-Ki template < typename T >
1xq3RD struct result_1
av"Dljc {
dP?nP(l typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
*q+oeAYX } ;
Ct-rD79l N!]PIWnC template < typename T1, typename T2 >
,nI_8r"M> struct result_2
]Qh[%GD {
$3lt{ % typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
t$tsWAmiA[ } ;
'
l|41wxk u<x[5xH+ template < typename T1, typename T2 >
j)<;g( typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
b!0'Qidh0 {
}#1UD return OpClass::execute(lt(t1, t2));
er#8D6* }
kx:c*3q.k S_a :ML< template < typename T >
X>3iYDe typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Cm9 9?K {
l#
}As.o} return OpClass::execute(lt(t));
:P HUsy }
`^?}s-H+ )Uc$t${en } ;
!."Izz/ ]r"31.w( ~GAlNIv] 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
.i1jFwOd|G 好啦,现在才真正完美了。
b0!*mrF]6 现在在picker里面就可以这么添加了:
lO%MyP M-{b template < typename Right >
vd2uD2%con picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Q@PJ)fwN {
oH!$eAU? return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
`i"$*4#< }
#FrwfJOV 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。
C3&17O6 VFQq`!*i EI[e+@J xgZV0!% SH .9!lQv 十. bind
Gw{Gt]liq 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。
b #o}=m 先来分析一下一段例子
le
"JW/BD &*Q|d*CP 7}. #Z int foo( int x, int y) { return x - y;}
>1#DPU(g bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
lCM6T;2ID bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
9O(i+fM 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。
sURUQ H 我们来写个简单的。
j<`I\Pmv 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
6n2Vx1b 对于函数对象类的版本:
2hjre3"? (OM?aW template < typename Func >
R[mH35D/ struct functor_trait
}CB=c]p {
MAm1w'ol" typedef typename Func::result_type result_type;
oO! 1 } ;
(mD-FR@# 对于无参数函数的版本:
j1'xp`jgv
z*??YUT\M template < typename Ret >
X
,V= od> struct functor_trait < Ret ( * )() >
GC5#1+fQ {
jKY Aid{- typedef Ret result_type;
L%c]%3A } ;
8:3oH!n 对于单参数函数的版本:
Y yQf @lb=-oR!~ template < typename Ret, typename V1 >
pgLzFY[' struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
>S?C {_g {
PCV58n3 typedef Ret result_type;
pfJVE } ;
3Hb .ZLE# 对于双参数函数的版本:
pIU#c&%<9 (%ri#r template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
r'mnkg2, struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
_qO;{%r {
orcZyYU typedef Ret result_type;
qaCi)f!Dl } ;
rR),~ @]sL 等等。。。
eR#gG^o8 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
?3B t;<^ a<a&63 template < typename Func >
Lz#$_Am'H struct func_return
e')&ODQ H {
nN_94
ZqS< template < typename T >
}`+^|1 struct result_1
Ee$"O6*! {
$ ufSNx(F typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
9H
!B) } ;
dw{#|| d[P>jl%7 template < typename T1, typename T2 >
n)1 struct result_2
<{-(\>f!9 {
cpr{b8Xb8& typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
tF;& x
g } ;
rw=UK` } ;
6N)<
o ;U aPY>fy^8D 82Z[eo 最后一个单参数binder就很容易写出来了
E,ZB;
V1CSXY\2 template < typename Func, typename aPicker >
M<M#<kD class binder_1
A
.jp<> {
\gJapx( Func fn;
Hb@G*L$ aPicker pk;
4$q)e<- public :
_x,-d|9bd '5OVs:)"^ template < typename T >
lD;,I^Lt6 struct result_1
x|,aV=$o {
`ykMh>*{ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
C-:SQf } ;
1O'* X *$4A|EA V template < typename T1, typename T2 >
k_En_\c?p2 struct result_2
+s*l#'Q {
`DWi4y7 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
5 vu_D^Q } ;
[#P`_hx =?`y(k4a binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Nak'g/uP> <De3mZb template < typename T >
3wa<,^kqy typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
r:8]\RU {
]\os`At return fn(pk(t));
:>er^\ }
-UD~>s template < typename T1, typename T2 >
NZ%~n:/V# typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?V\9,BTb) {
KHc/x8^9 return fn(pk(t1, t2));
gqJEJ~ }
Cr
V2 V)|G } ;
~\@<8@N2a6 \{+nXn ^*?B)D =, 一目了然不是么?
wE8a4. 最后实现bind
n|4D#Bd1w 3<UDVt@0 \$~oH3m& template < typename Func, typename aPicker >
0imqj7L picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Y+"hu2aPkY {
zoJkDr=jn return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
x9o^9QJh }
xJH9qc ME -Y jv&5 2个以上参数的bind可以同理实现。
.^N#|hp^ 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。
8)q]^ yZ(Nv $[5 十一. phoenix
yK>0[6l Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
i6g[E4nk 3Ld ;zW for_each(v.begin(), v.end(),
+{Vwz (
sKB-7 do_
a m k42 [
ubN"(F:!-S cout << _1 << " , "
SU#P.y18% ]
<
jocfTBk .while_( -- _1),
.^`a6>EQ)| cout << var( " \n " )
,d [b"]Zy )
I}G}+0geV );
/YugQ.>| l }Cq9{0by?a 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:
sh))[V"8 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
@<w9fzi operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
vA7jZw 那么我们就照着这个思路来实现吧:
A2O_pbQti "TH-A6v1 O"s`-OM;n template < typename Cond, typename Actor >
'__3[D class do_while
ZNH*[[Pf {
GT\s!D;< Cond cd;
NV:XPw/ Actor act;
eS@!\Hx public :
'*LN)E>d template < typename T >
hZ\W ?r struct result_1
9bcyPN {
E[Ws} n. typedef int result_type;
fF-\TW } ;
M?4r 5R j+B5m:ExfI do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
6quWO2x D@b<}J>0' template < typename T >
v`ZusHJ1d typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
uI-76 {
@01D1A do
?D^,K`wY=B {
Xx<&6
4W act(t);
)}it,< }
<QoE_z`76 while (cd(t));
7%"\DLA return 0 ;
uSQ>oi] }
@Jn:!8U0 } ;
w KMk|y> y[5P<:&s Ccd7|L1 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
F+y`4>x 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
-x%`Wv@L 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。
;
# ?0#):- 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。
ESf7b `tS 下面就是产生这个functor的类:
$E_vCB_ kcz#8K]~ at(p,+ % template < typename Actor >
Jx
;"a\KD class do_while_actor
):\{n8~ {
RW PdS Actor act;
)w
8lusa public :
jnKM6%z do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
ch8w' wrb& ta template < typename Cond >
(yTz^o$t| picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
c+i`Zd.m< } ;
cxJK>%84 .s*EV!SE ?kFCYZK|" 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
+=H>s;B 最后,是那个do_
tD0>(41K Am?Hkh2 #IrP"j^ class do_while_invoker
lnC Wu@{ {
|tJ%:`DGw public :
O2/w:zOg' template < typename Actor >
aE cg_es do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
g*c\'~f; {
/uz5V/i0 return do_while_actor < Actor > (act);
._8cJf.ae }
= SJF\Z } do_;
%iS]+Sa.K +2fJ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
@[kM1:G-F{ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
-hR\Y2? 最后来说说怎么处理break和continue
F*]. 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。
4Hpu EV8Q 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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