一. 什么是Lambda
!Zowe*` 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
?hqHTH:PU 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,
1J`<'{* RMinZ}/ ;yfKYN[ ;kSRv=S class filler
_n6ge*,E {
HaJs)j public :
9Fo00"q void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
L1'PQV } ;
;^XF;zpg 12 8aJ H1?t2\V4 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
[v@3|@ V=$pXpro% 9CBKU4JQ r7Vt,{4/ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
w}8
,ICL tcDWx:Q t0*kL. 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
vY 0EffZ 0P{^aSxTP U2v;[ >=]
Nk.m$ 二. 战前分析
$|kq{@< 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
^Rr!YnEN 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
<x QvS^|[ zKh^BwhO|X i-.]onR for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
myq@X(K /* --------------------------------------------- */
s9[?{}gd vector < int *> vp( 10 );
R07]{ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
cTC -cgp /* --------------------------------------------- */
sj9j47y sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
FEC`dSTI /* --------------------------------------------- */
4>x$I9^Y! int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
/"(`oe< /* --------------------------------------------- */
OD@k9I[ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
U46qpb7 /* --------------------------------------------- */
2 m"2>gX for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
;mT|0&o># *B4?(&0 'E\/H17 .Us)YVbk 看了之后,我们可以思考一些问题:
HZINsIm!? 1._1, _2是什么?
-_*ux! 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。
7
KuUV!\h` 2._1 = 1是在做什么?
2XX- 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。
]\~s83?X 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。
(:(Imk;9 .O yzM c-GS:'J{ 三. 动工
:P2{^0$ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
:VkuK@Th` ;[qA?<GJ <?2g\+{s9 CXQ +h template < typename T >
5dvP~sw class assignment
WyA`V C {
!W\za0p T value;
o+],L_Ab public :
{yzo#"4Oy assignment( const T & v) : value(v) {}
XRl!~Y| template < typename T2 >
+YJpVxYmZ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
~=P#7l\o1 } ;
<r>1W~bp.q \CU-a`n
rSg OQ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
N*1{yl76x 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
&Z3u(Eb =x
xN3Ay MdC}!&W `i `F$ ; class holder
.OM^@V~T {
op2<~v0? public :
>;K!yI?0 template < typename T >
"W b>y*S assignment < T > operator = ( const T & t) const
Q4Zw<IZv5 {
H2jF=U"= return assignment < T > (t);
*Cj<Vy }
g1H$wU3eu } ;
APJVD- !MyCxM6 9cIKi#Bl 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:
p!o?2Lbiw F(;=^w static holder _1;
e"d-$$'e Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
NiSyb yR$ _x` oab0@ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
20,}T)}Tm 而不用手动写一个函数对象。
\H4$9lPk V;LV),R? b Y2:g ) ,k9xI<i 四. 问题分析
O>@ChQF 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
O`^dy7>{U 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
vNDf1B5z 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Im!fZ g 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
D[
v2#2 下面我们可以对这几个问题进行分析。
J1u&Ga o)L)| 五. 问题1:一致性
uPVO!`N3 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
HkQ rij6 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
z.T>=C 0sP*ChY5S struct holder
9 gc0Ri[4m {
)i^S:2 //
5F78)qu6N template < typename T >
D & Bdl5g T & operator ()( const T & r) const
wBlo2WY {
;S?ei>Q return (T & )r;
{00Qg{;K| }
8zO;=R A7% } ;
X/f?=U vnx+1T 这样的话assignment也必须相应改动:
M\A6;dz' XY,!vLjL template < typename Left, typename Right >
_[pbfua class assignment
Ew )1O9f {
sh/4ui{ Left l;
!BjJ5m Right r;
B'-n
^'; public :
U?xa^QVhj assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
=/+f3 template < typename T2 >
n[gc`#7|{e T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Ez+8B|0P } ;
{U)q) yIu_DFq% 同时,holder的operator=也需要改动:
a_\t(U Y#zHw<<E template < typename T >
RZ0+Uu/J assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
YS bS.tq {
Q%QIr return assignment < holder, T > ( * this , t);
c=f;3N }
^@
Xzh: `PtfPt<{ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
Kut@z>SK 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Pyp#'du> G.~Ffk return l(rhs) = r;
SQ057V>'= 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
5
)z'= 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
6SF29[& wz{&0-md*' template < typename Tp >
S@@#L class constant_t
8^puC {
2f5YkmGc"; const Tp t;
KjK-#F,@ public :
iBk1QRdn constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
#'5{
?Cb template < typename T >
/pWKV>tjj const Tp & operator ()( const T & r) const
h,ipQ> {
GE*%I1?] return t;
EvptGM }
y`Zn{mQ@[ } ;
kA/yL]m^S :{ Lihe~\ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
^g=j`f[T 下面就可以修改holder的operator=了
6eQa@[.Q !l$k6,WJi template < typename T >
fuT Bh6w& assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
-
WQ)rz {
zym6b@+jN return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
m>f8RBp]' }
0|| 5r# 32p9(HQ 同时也要修改assignment的operator()
7.tIf
<^$P ;+*/YTkC+P template < typename T2 >
<q`|,mc T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
GsoD^mjY 现在代码看起来就很一致了。
K}vYE7n: 4t 0p!IxG 六. 问题2:链式操作
M9.FtQhK/ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
]VaMulb4 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
Uka(Vr: 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
qb$M.-\ne 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。
$U"pdf 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
GC[Ot~*_ &hJQHlyJM0 template < typename T >
_q}^#- struct result_1
C,B{7s0- {
mM'uRhO+ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
mZ g' } ;
i.gagb 'u9y\vUy 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
9?uU%9r5P 6$t+Q~2G! template < typename T >
q}C;~nMD struct ref
23X-h#w {
kBtzJ#j B typedef T & reference;
Q"K`~QF" } ;
Fr#QM0--B template < typename T >
1sq1{|NW~ struct ref < T &>
#&Rx?V {
}[y_Fr0 typedef T & reference;
/}k?Tg/ } ;
bZ}T;!U?I w3M F62: 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
~&D5RfK5f B.}j1Bb template < typename T >
x,c\q$8yH typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
v)~!HCG {
2BO"mc<#$ return l(t) = r(t);
7
b{y }
1aezlDc* 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。
\CBL[X5tr 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
S<g~VK!Tt p3qKtMs0! 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
g6@^n$Y _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
*t`=1Ioj _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
k/i&e~! \ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Ej<`HbJ'Q 最后的布局是:
.SDE6nvbW Add
&X,6v / \
B;t{IYhq{ Divide 5
l4y>uZ>a / \
(Ft#6oK" _1 3
U%)*I~9 似乎一切都解决了?不。
#'I<q 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。
>vDi,qmZ 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。
]) #?rRw 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:
s6!! ty;Y fr&K^je\ template < typename Right >
0y%s\,PsT assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
b@B\2BT Right & rt) const
|AS9^w {
OG^#e+ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
10tt' : }
=cI> { 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
[x0*x~1B 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;I*O 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。
x5k6"S"1, 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。
`82^!7 ! 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。
"YN6o_*] 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?
W{t-UK
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:
o`nJJ:Cxq- ]3
76F7 template < class Action >
X]s="^ class picker : public Action
fo e)_ {
`~1#X public :
*LQt=~ picker( const Action & act) : Action(act) {}
kQ|phtbI // all the operator overloaded
"sed{? } ;
X\5EF7:S !(sL 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。
_8wT4|z5 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:
.K+5k`kd *rC%nmJwk! template < typename Right >
rfOrh^ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
yJ!,>OQ%' {
<o@__l. return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
{<Xl57w-Q }
ZFtN~Tg h_B
nQZ\ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Efu/v< 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。
.8XkB<[wb PUC:Pl77 template < typename T > struct picker_maker
;W3c|5CE {
RA}Y$ }^#' typedef picker < constant_t < T > > result;
`rpmh7*WV } ;
a lyA#zao| template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
B
\.05< {
US&:UzI. typedef picker < T > result;
B~%SB/eu } ;
>~uKkQ_p ! ~+mf^D 下面总的结构就有了:
'E cd\p 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。
&7KX`%K"D 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。
~uuM0POo picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
ZSn6JV'g 至此链式操作完美实现。
z=TuUl@ v&xhS
yZ Se[>z( 七. 问题3
k!!d2y6 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。
:V# B]:Z9 %Z yt;p2 template < typename T1, typename T2 >
jtPHk*>^wu ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>ajcfG.k( {
D"P<;@ef return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Pk:b:(4 }
9)'wgI# QS<)* 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:
V# JuNJ 2K2_- template < typename T1, typename T2 >
M2M&L,/O struct result_2
/?S,u,R {
"gt*k# typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
'3B7F5uLx" } ;
Lp{/ _J0(GuG=~ 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?
]"i^VVw 这个差事就留给了holder自己。
#3YYE5cB ]gVW&3ZW i7`/"5I template < int Order >
Yz>8 Nn '_ class holder;
ZU5; w template <>
8[IR;gZf class holder < 1 >
<4*)J9V^s= {
)Nl xW5 public :
WU6F-{M"? template < typename T >
PBAQ
KQ struct result_1
'L2[^iF9 {
.WlZT- typedef T & result;
|qb-iXW= } ;
NZuylQ)0 template < typename T1, typename T2 >
":L d}~> struct result_2
r,ep{
p {
2&:nHZ) typedef T1 & result;
/%P,y+<}iG } ;
\m+;^_;5GW template < typename T >
"=UhTE typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
f1I/aR V:+ {
da$ErN'{ return (T & )r;
_x<7^^VT }
KvlLcE~`o template < typename T1, typename T2 >
!8o;~PPVl typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
1P/4,D@ {
+P=I4-?eX return (T1 & )r1;
t8Giv89{ }
3EyVoS6D } ;
SOvo%L@ UeaHH]U template <>
_%<qZT class holder < 2 >
@&2#kO~= {
(?z"_\^n/ public :
5I0j>{U& template < typename T >
<#e!kWGR? struct result_1
M1XzA
`* {
+ $/mh typedef T & result;
zl$z> z ) } ;
0y=lf+xA* template < typename T1, typename T2 >
*"j3x}
U< struct result_2
m"~),QwF9 {
ptTp63+ typedef T2 & result;
BtKbX)R$J } ;
tZA%^Y template < typename T >
[?F]S:/i typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Bmi9U {
b IZi3GmRF return (T & )r;
2%@<A }
@;{iCVW template < typename T1, typename T2 >
Ryi%}! typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
,/..f!bp {
sT>l ?L return (T2 & )r2;
%>,Kd6bdg }
rq^VOK|L } ;
Z|zT%8.8N J\\o#-H T$4Utd5[z' 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
MW)=l
| G 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
?yAjxoE~? 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
yo#fJ` # |,c3$ return l(i, j) = r(i, j);
NV9H"fI 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
),f d, <O]B'Wc [ return ( int & )i;
~Q5
i0s% return ( int & )j;
8[H)tKf8 最后执行i = j;
jR{Rd}QtQ 可见,参数被正确的选择了。
]D|Hq4ug x: 2 o$+v3 Yx<wYzD \_3#%%z A]OVmw 八. 中期总结
*@[+C~U 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
6q~*\KRk 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
u$mp%d8 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
*x&y24 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
iFaC[(1@a go5l<:9 XN~r d,MZ% NU!B|l O:W4W=K d# q8- 九. 简化
&BQ%df<y\ 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。
IsP!ZcV; 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
ph=U<D4 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:
bd3q207> 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
`rI[ +-*/&|^等
XnV$}T:?X 2. 返回引用。
3ypf_]< =,各种复合赋值等
firiYL"=44 3. 返回固定类型。
K"9V8x3Wg 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
y`-5/4 4. 原样返回。
CFiO+p& operator,
I07_o"3>qr 5. 返回解引用的类型。
)`
90* operator*(单目)
S s#UX_DT_ 6. 返回地址。
IT\
x0b cv operator&(单目)
f7j9'k 7. 下表访问返回类型。
2?\L#=<F operator[]
</Ry4x^A 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
g(F? qP_K operator<<和operator>>
>O}J*4A>+# B;xGTl@8 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
%Dm:|><V$b 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
R%^AW2 S#^-VZ~U4x template < typename Left >
LkIbvJCV struct value_return
[5QbE$ {
nN!R!tJPa template < typename T >
xsSX~` struct result_1
^_pJEX {
E>O1dPZcM typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
PU^@BZ_m } ;
P(Ve'
wOaf XpibI3:< template < typename T1, typename T2 >
Shb"Jc_i struct result_2
RT+_e {
5mB'\xGO2 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
z7um9g } ;
TGu]6NzyZ } ;
<Z8^.t)| #[ch?K {aq}Q|?/ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
g\foBK:GE k;?E,!{ 下面我们来剥离functor中的operator()
L64cCP* 首先operator里面的代码全是下面的形式:
X"3Za[9j V-TWC@Y" return l(t) op r(t)
c9)5G+
return l(t1, t2) op r(t1, t2)
lM-*{<B return op l(t)
2@#`x"0 return op l(t1, t2)
_=RK return l(t) op
1#
X*kF return l(t1, t2) op
c-hhA%@Wq return l(t)[r(t)]
_=;lt O return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Ug,23 zV"oB9\9O 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:
j9/Ev]im|F 单目: return f(l(t), r(t));
DB;Nr3x return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Jsp>v'Qvq 双目: return f(l(t));
%H'*7u2 return f(l(t1, t2));
Q XV8][ 下面就是f的实现,以operator/为例
qb1[-H {kp^@ struct meta_divide
%e'Z.vm {
, 1`-u$ template < typename T1, typename T2 >
2%(RB4+ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Ig M_l= {
F(#~.i return t1 / t2;
AV*eGzz` }
m5rJY/ } ;
!_SIq`5]@ ;l>C[6] 这个工作可以让宏来做:
W^AY:#eX~Q 7JHS8C<] #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Kk_h&by? template < typename T1, typename T2 > \
}MV=I$S2U static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Ar VNynQ 以后可以直接用
8}(ul DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
s/J/kKj*s 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
7f\@3r (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。。。)
A T'P=)F@ zm('\KvT K?:wX(JYT 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
F_&bE@k 0[T>UEI? template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
WbP*kV{ class unary_op : public Rettype
<m3or {
/)E'%/"A Left l;
duk:: |{F public :
KGoHn6jM unary_op( const Left & l) : l(l) {}
l`A4)8Y@ Lb}
cjI: template < typename T >
ie%_- typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
lSk<euCYs {
czv )D\* return FuncType::execute(l(t));
3JR1If }
Lc:DJA oK3aW6 template < typename T1, typename T2 >
78i"3Tm)w typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@ dF]X {
g2'Q)w return FuncType::execute(l(t1, t2));
t[-0/-4 }
HAr_z@#E } ;
}.R].4gT (&a<6k 6Y[|xu:N8Y 同样还可以申明一个binary_op
WDdp(< k;9"L90 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
2og8VI class binary_op : public Rettype
=!cI@TI {
t|Ipxk.) Left l;
j$8i!C Right r;
q
T pvz public :
{UR&Y binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
j2/3NF5& sUP!'Av template < typename T >
@~l?hf typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
P_w\d/3 {
>`@yh-'r return FuncType::execute(l(t), r(t));
fx783 }
k-LT'>CWl M"t=0[0DM: template < typename T1, typename T2 >
yU@~UCmja typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?$T39U^ {
96.z\[0VZ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
qJ|n73yn }
H~P"uYKIZ } ;
*!gj$GK@% E(&GZ QE oe5.tkc 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
h1 D#, 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
(BA2
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
;|Z;YK@20 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
T"GuE[?a 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
/@H2m\vBX 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
joN}N }U 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Z{w{bf1&A 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
"k${5wk#Fl 下面是修改过的unary_op
;Q]j"1c %YaUc{.% template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
^3-Wxn9& class unary_op
;^,2
Qs M {
Y)@PGxjz Left l;
]/+qM)F u%7a&1c public :
ClH aR H<SL=mb; unary_op( const Left & l) : l(l) {}
elgCPX&:W Y,bw:vX template < typename T >
lK?
Z38 struct result_1
/ h6(!-" {
Z`?<A da typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
q-.e9eoc\ } ;
!vQ!_|g1 1@ j>2>i template < typename T1, typename T2 >
G=8w9-Ww struct result_2
JL9d&7- {
lbES9o5 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
O^]I>A#d } ;
8dw]i1t< :8_`T$8i4 template < typename T1, typename T2 >
{tE/Jv $ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%(-YOTDr {
Or9@ X=C return OpClass::execute(lt(t1, t2));
~EU[? }
f$E66yG ~PNO|]8j template < typename T >
."Yub];H typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
xrT_ro8 {
j}R4mh return OpClass::execute(lt(t));
JXlFo3< }
/s%I(iP4 1>*]jj} } ;
>5Zpx8W ^gFjm~2I 7F-b/AdVq 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
0<L@f=i 好啦,现在才真正完美了。
lO9{S=N 现在在picker里面就可以这么添加了:
g[;iVX^1& \2<2&=h? template < typename Right >
ISr~JQr picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
zJMKgw,i* {
l\^q7cXG return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Q:~w;I }
D^PsV 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
[&*$!M 4(4JQ(5 =tcPYYD *eXO?6f%s^ ^c]Sl 十. bind
L\og`L)5\ 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>?Y("E 先来分析一下一段例子
&Jj> jCg nRQIrUNq xgR* j int foo( int x, int y) { return x - y;}
7o
z(hO~ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Ut-6!kAm bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
>B~jPU 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。
[6S"iNiyKT 我们来写个简单的。
=] 5;=>( 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
<nsl`C~6g0 对于函数对象类的版本:
l1cBY{3QD LbR/it'} template < typename Func >
RQ,(?I*8\ struct functor_trait
>`NY[Mn {
`Ik}Xw typedef typename Func::result_type result_type;
73~Mq7~8 } ;
}WGi9\9T& 对于无参数函数的版本:
F.8{
H9` w=e,gNO template < typename Ret >
N0RFPEQ~ struct functor_trait < Ret ( * )() >
, m|9L{ {
,.FTw,< typedef Ret result_type;
TiBE9 } ;
,P"R.A 对于单参数函数的版本:
ga^<_;5< 24N,Bo
3 template < typename Ret, typename V1 >
Dlj=$25 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
N/?MsrZw {
^y6Pkb
P typedef Ret result_type;
E2*"~gL^, } ;
,.`^Wx6F 对于双参数函数的版本:
@?]-5 ~3; \S7OC template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
%yw*!A1 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Sw1]]-Es {
N~>?w#?J typedef Ret result_type;
el|t6ZT* } ;
~POeFZ 等等。。。
Br~%S?4"o 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
^/n[5@6H S,(@Q~ template < typename Func >
Y(SI`Xo[ struct func_return
` `;$Kr {
<Z8] W1) template < typename T >
.hJ8K#r struct result_1
c?R.SBr,' {
8e\v5K9 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
_&%!4n#> } ;
e4)gF* :
m5u=:t template < typename T1, typename T2 >
:s'%IGy>: struct result_2
93WYZNpX {
~v54$#CB typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
iz^wBQ } ;
R-Fi`#PG2 } ;
*>'R
R< l wg.'< ;W+-x]O 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Z],"<[E rb tV,Y template < typename Func, typename aPicker >
4P~<_]yf class binder_1
\~)573' {
GO)rpk9 Func fn;
/MU<)[*Ro aPicker pk;
>(*jbL]p public :
f<;9q?0V F -KNJCcBJ template < typename T >
a;S^<8 struct result_1
UUU^YT \ {
C95,!q typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
|TUpv*pq } ;
|fI%L9 7.Mh$?;i9 template < typename T1, typename T2 >
/*O,T struct result_2
;&!dD6N {
#]
GM#. typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
U KJY.W!w4 } ;
Q]7Q 2DC#PX)i binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
3
#wj- 4By-+C* template < typename T >
.)3 2WD% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{;}8Z $ {
Kmnr}Lp9 return fn(pk(t));
K?tk&0 }
/<
:;^B template < typename T1, typename T2 >
"QF083$ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;dFe >`~ {
VxFy[rP return fn(pk(t1, t2));
``<1Lo@ }
^"l$p,P+ } ;
Qm.kXlsDI ~ 9;GD4 _-&.=3\1 一目了然不是么?
IID(mmy6
L 最后实现bind
J7_H.RPa !:t9{z{Ixg |i`@!NrFL template < typename Func, typename aPicker >
E&+^H
on picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
hjG1fgEj {
,![=_ d return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
mCGcM^21-x }
uf^:3{1 0|ps), 2个以上参数的bind可以同理实现。
?},ItJ#>)q 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
uJOW%|ZN` VL{#.;QQa 十一. phoenix
`aUp&8{ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
@,MdvR+a ' mcJ/9)v for_each(v.begin(), v.end(),
E%^28}dN (
yx2.7h3 do_
}SV3PdE [
MP,*W}@ cout << _1 << " , "
2jW>uk4/i ]
{Pb^Lf > .while_( -- _1),
Flxo%g}; cout << var( " \n " )
`0^i
# )
* jK))|% );
vs. uq HUC2RM?FN 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
+I <Sq_- 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
faq
K D: operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
x5SQ+7 那么我们就照着这个思路来实现吧:
V</T$V$ >u)ZT JC"K{V{ template < typename Cond, typename Actor >
T]|O/ class do_while
gn"&/M9E {
OQ7c|O Cond cd;
AuTplO0_rE Actor act;
<dL04F public :
h,>L(=c$O template < typename T >
^I{]Um: struct result_1
Fw9``{4w {
nEm7&Gb typedef int result_type;
:*@|"4 } ;
*$(CiyF! @(c<av? do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
@S7=6RKa[ H040-Q;S' template < typename T >
CLfb`rF typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!)3s <{k# {
winJ@IY W do
C/waH[Yzan {
UWp8I)p!\O act(t);
l _O~v? }
DH9?2)aR while (cd(t));
)m8>w6" return 0 ;
/JeqoM"x }
htYrv5q=M } ;
3cO[t\/up %`T5a< s66XdM 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
W4*BR_H&* 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
pE/3-0;}N 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。
0a6@HwO 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。
+Z&&H'xD 下面就是产生这个functor的类:
P .4b+9Tx 0D3+R1>_D ,beR:60) template < typename Actor >
jfPJ5]Z class do_while_actor
bNjaCK< {
*7;*@H*jd Actor act;
Cn;H@!8<s public :
}0*ra37z> do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
$v<hW
A]> }t
D!xI; template < typename Cond >
8N*
-2/P& picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
5rA!VES T } ;
wu!_BCIy *<1x:PR `V):V4!j), 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
`J#xyDL6? 最后,是那个do_
l[ ": tG a]Da`$T uM)9b*Vbo class do_while_invoker
n+\Cw`'<H {
1X"H6j[w public :
^$+f3Z' template < typename Actor >
|@L &yg,x do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
- )a_ub {
AzO3 (1: return do_while_actor < Actor > (act);
EXW
6yXLV }
wJos'aTmE } do_;
k3/JQ]'D [^d6cMEOlc 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
ok%a|Zz+] 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Q`p}X&^a 最后来说说怎么处理break和continue
5@>4)dk\ 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。
*o e0= 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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