一. 什么是Lambda
spTz}p^\O 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
k&uh 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,
`zrg? lXF7)H&T rT=C/SKP lo1bj *Y2 class filler
EP"Z 58&$R {
op/_:#&' public :
^eyVEN void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
)o~/yB7 } ;
]l C2YD} 1Jdx#K >kxRsiKV 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
U?d
I _VRxI4q *N4/M%1P 5|~nX8> for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
6K )K%a,9 B=;kC#Emtf Dkb`_HI 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
d=meh4Y n$XEazUb0N :4-,Ru1C" M 87CP=yc 二. 战前分析
?hGE[.(eh] 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。
:<bhQY 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
_WvVF*Q"k N*hV/"joZ 7G^Q2w for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
FNuE-_
/* --------------------------------------------- */
y2#"\5dC vector < int *> vp( 10 );
0;@>jo6,! transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
k7Qs#L /* --------------------------------------------- */
(_!I2"Q* sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
9) ,|h /* --------------------------------------------- */
{aq)Y>o5:T int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
#R:&Irh /* --------------------------------------------- */
m<)`@6a/ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
cfilH"EK /* --------------------------------------------- */
:hs~;vn) for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
}eW<P079 mv #hy Z1I.f"XY 'tw
]jMD 看了之后,我们可以思考一些问题:
wggB^ }~ 1._1, _2是什么?
x>B\2; 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。
^\Z+Xq1~/ 2._1 = 1是在做什么?
4ryG_p52l 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。
MJqWc6{ n 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。
2C}Yvfm4 n[gE[kw WA,D=)GP 三. 动工
~
z3J4s 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
q`/J2r+O ~v;+-*t ~tt\^:\3~S .4R.$`z4 template < typename T >
%Z <{CV class assignment
Q&vdBO/ {
D-LOjMe T value;
I=#`8deH( public :
z`t~N assignment( const T & v) : value(v) {}
NJ.oM E@= template < typename T2 >
]b;m~|9 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
x x>hJ! } ;
#"KC29!Yj !hZ:
\&V !CX WoM 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
*!$Z5Im 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
+pme]V|< G\BZ^SwE QEf@wv;T J_Tz\bZ3) class holder
w-e{_R {
AK,'KO%{= public :
~?Ky{jah:^ template < typename T >
cjPXrDl{\ assignment < T > operator = ( const T & t) const
6QY;t:/< {
P9'`
2c return assignment < T > (t);
K&%CeUa }
~qeFSU( } ;
tF}^ }}$@Tij19[ Znb7OF^#" 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:
O#ZZ PJ" QHZ",1F static holder _1;
9/29>K_ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
PjEJC@n 1J"9Y81 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
$Q8
&TM}E 而不用手动写一个函数对象。
5[SwF&zZ rX?ZUw?u& 9/{ zS3h3 eNK
+)<PK( 四. 问题分析
EZ .3Z` 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。
[z2UfHpt~ 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。
=oSd M2 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
K us=.( 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
$\h-F8|JMX 下面我们可以对这几个问题进行分析。
x+Xd7N1 aqI"4v]~b 五. 问题1:一致性
0?>(H(D^/ 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?|
zq{UkoME 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
I_v}}h{ /9G72AD! struct holder
Lcpe*C x- {
9% T"W //
U[f00m5{HV template < typename T >
?$109wZ:9 T & operator ()( const T & r) const
BNNM$.ZIQ {
rnj$u-8 return (T & )r;
D;V[9E=g/ }
NUltuM } ;
e9KD mX_ s/IsrcfM 这样的话assignment也必须相应改动:
$!.>)n c]ARgrH- template < typename Left, typename Right >
g) u%?T class assignment
Vz/w.%_g {
50N4J Left l;
`2s@O>RV Right r;
YkWHI(p public :
h7"U1'b assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
f(m,! template < typename T2 >
k(dakFaC^ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
6Kpq~o } ;
v{a%TA9- dz9U.:C 同时,holder的operator=也需要改动:
0wv#AT 1}DA| !~ template < typename T >
0Xh_.PF assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
edp
I? {
VjM3M<!g>M return assignment < holder, T > ( * this , t);
gfg,V.: }
*tF~CG$r wL?Up>fr 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。
o2ggHZe/=@ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
dyWp'vCQs\ (CxA5u1|l return l(rhs) = r;
1^WGJ"1 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。
)FQ"l{P 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
`]eJF|" LOx+?4|y template < typename Tp >
QE(.w
dHP class constant_t
?8V.iHJk {
#_ |B6!D! const Tp t;
}R['Zoh4I public :
{\[ Gl constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
JkAM:,^( template < typename T >
sg
$db62> const Tp & operator ()( const T & r) const
13!@LbC {
INi$-Y+ return t;
lln"c }
(E0 } ;
j HHWq>=d R#d~a;j 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Zok{ndO@|f 下面就可以修改holder的operator=了
={:a
N) J;0;oXwJ< template < typename T >
|NfFe*q0;8 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
^Q s}2% {
'9V/w[mI return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
:DN!1~ZtW }
<xy@% Q*smH-Sw 同时也要修改assignment的operator()
m;OvOc, c1'@_Is template < typename T2 >
X,|8Wpi= T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
FXof9fa_B 现在代码看起来就很一致了。
N6y9'LGG` |RiJ>/MK\ 六. 问题2:链式操作
ii)#(b:V 现在让我们来看看如何处理链式操作。
K|7"YNohfG 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。
15g!Q
*v 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。
uDDa>Ka#+ 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。
te+} j7SU 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
V,&%[H [ "<ZV'z template < typename T >
9* )&hhBs, struct result_1
dEoIVy _9R {
c|Ivet>3 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
X8|H5Y: } ;
pr0X7 #_E5 ]nTeTW 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:
<,]:jgX Pp8S\%z~h template < typename T >
ZLkl:'E_ struct ref
DK4yAR,g {
)O1]|r7v typedef T & reference;
i1
E|lp) } ;
#aP#r4$ template < typename T >
P>7Xbm,VP struct ref < T &>
x>#{C,Fi {
B@,r8)D typedef T & reference;
.q@?sdGD } ;
Ww]$zd-bo ;'"'|} xn 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
vhrf 89-q AWR :~{ template < typename T >
2}vibDq p typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
tDK@?PfKz {
Q]k<Y return l(t) = r(t);
CY1WT }
+Iyyk02V 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
r6DLShP-Ur 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
j_8 Y Fz5 MKHnA|uQ]( 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
\<LCp;- K _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
9p{4-] _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
#t+?eye~ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
G]K1X"W? 最后的布局是:
#I/P9)4 Add
oB:7R^a / \
1V%tev9a Divide 5
jRK}H*uem / \
Y6jyU1> _1 3
6j%%CWU{~ 似乎一切都解决了?不。
%rW}x[M%w? 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
my'nDi 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
"<CM'R OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
}.&nEi` clE9I<1v template < typename Right >
VeA@HC`?" assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
2f,8Jnia Right & rt) const
='7m$,{(Q[ {
]*2),H1
c return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
noZbsI4 }
K.Xy:l*z 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
h3MdQlJ& 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。
Y 6a`{' 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。
MP%#)O6 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。
|L<JOQ 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。
RNT9M:w 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?
|Xso}Y{ 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:
NQdwj>_a _}l(i1o,/ template < class Action >
|+cz\+ class picker : public Action
5aQ)qUgAW {
Ua1&eCZi public :
Vk6c^/v picker( const Action & act) : Action(act) {}
Etz#+R&* // all the operator overloaded
V6g*"e/8 } ;
)PYPlSQ*V y,D9O/VP 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。
aHhLz>H' 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:
?8>a;0 =E-x0sr? template < typename Right >
'@n"'vks(\ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
/`PYk]mJh {
6{2y$'m8 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
x ytrd. }
FnGKt\
b_x!m{ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
BtJkvg(2] 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
j+jC
J< j*%#~UFw template < typename T > struct picker_maker
ndSu-8?L {
E>fY,*0 typedef picker < constant_t < T > > result;
mF6-f#t>H+ } ;
6uRE9h| template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
3D|Lb]= {
HSruue8 typedef picker < T > result;
<a R } ;
UylIxd !yNU-/K 下面总的结构就有了:
l6'KIg functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
@-q,%)?0}= picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
)]>t( picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
,N$Q']Td 至此链式操作完美实现。
d6i}xnmC EjPR+m *bK=<{d1P 七. 问题3
Y>$5j}K 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
u(9pRr
L +)c<s3OCE template < typename T1, typename T2 >
q;K]NP-_p ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(B#FLoK {
5gz ^3R|`f return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
zw<<st Bp }
uP9b^LEoN 2CC"Z 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
h,[L6-n z %}"= template < typename T1, typename T2 >
o$@/@r struct result_2
`I7s|9-= {
XT^=v6^H typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
]}`t~#Irz } ;
`xM*cJTZ MTYV~S4/ 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?
w,1N ;R& 这个差事就留给了holder自己。
9SC1A -nF d V%o:@Z XfcYcN template < int Order >
AbNr]w&pXC class holder;
_a&gbSQv template <>
&v:zS$m> class holder < 1 >
rfDGS%!O% {
e N`+ r public :
g$Tsht(rHD template < typename T >
.-$3I|}X= struct result_1
qO@vXuul, {
[n9l[dN typedef T & result;
fw %p_Cm } ;
C:1(<1K template < typename T1, typename T2 >
a`Bp^(f} struct result_2
@3n!5XM{EE {
nOC\ =<Nsg typedef T1 & result;
.{gDw } ;
m{>1#1;$t template < typename T >
Z|K HF" typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
uGAQt9$>_ {
Rk9n,"xpv return (T & )r;
tGOJ4 = }
aG1Fj[, template < typename T1, typename T2 >
q}i#XQU typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
T4x%3-4; {
.XgY&5Qk return (T1 & )r1;
^E%R5JN
}
-#%M,Qb } ;
$mxG-'x%K :{<|,3oNdR template <>
Q
&/5B class holder < 2 >
c@>ztQU* {
KXMf2)pa public :
i,^-9 template < typename T >
lLQcyi0 struct result_1
tDETRjTA {
@<DRFP typedef T & result;
:%sG'_d } ;
oDS7do template < typename T1, typename T2 >
k3&68+ struct result_2
A8ViJ {
+At[[ typedef T2 & result;
)
`{jPK*` } ;
G;gsDn1t template < typename T >
@zGF9O<3,@ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
M8lw;
( {
n\9IRuYO return (T & )r;
l_k:OZ }
XY)X-K$ template < typename T1, typename T2 >
W,8Uu1X = typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
a[;L+ {
N5 sR return (T2 & )r2;
AXcmN }
pI f6RwH}% } ;
P^o@x,V!& U/FysN_N! 54{E&QvL8o 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> >。
UR'v;V&Cb\ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
koB'Zp/FaY 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
9T;>gm RA a1^Qb return l(i, j) = r(i, j);
TT3 6Y 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
bV:<%l] Jd `Qa+ return ( int & )i;
U:x;4 return ( int & )j;
NxJnU<g- 最后执行i = j;
2KO`+ 可见,参数被正确的选择了。
wv3*o10_w8 q%d,E1 vo Et\H yIiVhI?X =
1veO0 八. 中期总结
iB99.,o-& 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:
zw'%n+5m 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
V+D <626o 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
L'Iw9RAJ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
@|h9jx| RKrNmD*rk* zWPX ~%lUzabMa fAkfNH6 U=%(kOx 九. 简化
:~vg'v~C 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。
{KDN|o+% 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
;t>4VA 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:
=LY`K# 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
9PV]bt, +-*/&|^等
_KloX{a 2. 返回引用。
KKQT?/ {b =,各种复合赋值等
oFp1QrI3k8 3. 返回固定类型。
+hKU]DP2; 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
l4mRNYv)z 4. 原样返回。
W*iTg%a\k operator,
]Ndy12,M 5. 返回解引用的类型。
S~r75] " operator*(单目)
].Bx"L!B 6. 返回地址。
>r X$E<B\ operator&(单目)
D]>Z5nr | 7. 下表访问返回类型。
yk!K5 operator[]
f4,|D | 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
pC,Z=+: operator<<和operator>>
J e| 3ouy-SQ 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。
gdSqG2/& 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
>+<b_q|P %yc-D]P/ template < typename Left >
?=)lbSu
K struct value_return
Y8%l)g {
$XcH.z template < typename T >
AJ}m2EH struct result_1
LV1drc {
iM7^ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
o%-KO? YW } ;
S;t`C~l\ Y>C05?> template < typename T1, typename T2 >
\^pc"?Rc struct result_2
dYOY8r/ {
)^P54_2
typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
2oc18#iG( } ;
jLn#%Ia} } ;
|<3x`l-` k$5l kP. mVS^HQ: 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Hr=|xw8. k:V9_EI= 下面我们来剥离functor中的operator()
hl0X,G+@ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
mw^>dv? uDJ;GD[yc return l(t) op r(t)
>Mh\jt\ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
fp(zd;BSQ return op l(t)
$;(@0UDE return op l(t1, t2)
ab9ec Z return l(t) op
%H{;wVjK return l(t1, t2) op
}oiNgs/N return l(t)[r(t)]
e*`ht+ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
GzaGTd.b Is6}VLbB 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
5~UW=
单目: return f(l(t), r(t));
MBjAe!,- return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
w*~s&7c2B 双目: return f(l(t));
`#<UsU,~Lu return f(l(t1, t2));
|RD)pvVM 下面就是f的实现,以operator/为例
R#YeE`K 9D`K#3} struct meta_divide
%MGt3) {
2[=3-1c template < typename T1, typename T2 >
"~.4z,ha static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Yh^8
! {
RiAMW|M"C return t1 / t2;
kf<c[ su }
CvZ\Z472.j } ;
A4rMJ+!5 %A3m%&(m&% 这个工作可以让宏来做:
WB_BEh[>j OXpN8Dh5 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
LibQlNW\ template < typename T1, typename T2 > \
f34/whD65 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
}%PK %/ zI 以后可以直接用
o_b3G DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
rZ n@i 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
F_-xp1| (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
_OjZ>j<B. du~V=%9 h*40jZ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
dR_6j} (_@]- template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
cK\
u class unary_op : public Rettype
|,=^P`#% {
~Gh7i>n* Left l;
1anh@T. public :
479X5Cl unary_op( const Left & l) : l(l) {}
WvArppANo 5oCg&aT template < typename T >
~4=*kJ#7 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
RR:%"4M {
mj9sX^$dE return FuncType::execute(l(t));
XC;Icr) }
gjz-CY.hz _()1"5{ template < typename T1, typename T2 >
g-UCvY
I typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
hQY`7m>L {
/W*Z. return FuncType::execute(l(t1, t2));
]&P\|b1*g }
{K"hlu[ } ;
H"UJBO>$ f@hM ^% c'3N;sZ*B 同样还可以申明一个binary_op
45wtl/^9 +a N8l1 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Nc4;2~XwRp class binary_op : public Rettype
T\$i=,_$ {
<},JWV3 Left l;
[mjie1j/< Right r;
>"=DN5w
,S public :
|LbAW/9a binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
vC@^B)5gb *{+{h;p template < typename T >
#O;JV}y typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
rq!*unJ {
a9p:k
]{ return FuncType::execute(l(t), r(t));
! #!
MTk }
6YNL4HE? qF`6l( template < typename T1, typename T2 >
=z"+)N typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
jZkc
yx {
NNbdP;=:u return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
%aw.o*@: }
gELG/6l } ;
`?N0?; ^Z;zA@[wt \B84 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
QM3DB 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
z#o'' DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Y2 J-`o$5 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
@>VVB{1@,] 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
vaP`' 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
K y%lu^ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
9-{=m+|b 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
o.fqJfpj 下面是修改过的unary_op
wz69Yw7 (oX!D(OI template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
54z.@BJhE class unary_op
J@$~q}iG {
!*"fWahv Left l;
aif;h!
?y +ppA..1 public :
a=j'G]= lD3nz<p unary_op( const Left & l) : l(l) {}
37jxl+ :p: C template < typename T >
{LF4_9 = struct result_1
CKK}Z;~: {
77)WNL/
x typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
RM `qC } ;
dV'EiNpf *QiQ,~Ep template < typename T1, typename T2 >
rfEWh
Vy(} struct result_2
f!#! {
%Rn*oV typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
9)'f)60^ } ;
lh"*$.j- c'eZ-\d{ template < typename T1, typename T2 >
_;;Zz&c typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
m:?"|.] {
(XVBH1p" return OpClass::execute(lt(t1, t2));
oXnaL)Rk }
eyyME c! esnq/ template < typename T >
6ABK)m-y typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:+PE1=v {
`nl n@ ; return OpClass::execute(lt(t));
pzz*>Y }
87 s *lS !>`Fg>uy } ;
JaRsm'SIk~ n^T,R kUgfFa#_ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
V3t#kv 好啦,现在才真正完美了。
@GFB{ ;= 现在在picker里面就可以这么添加了:
~bhS$*t64 LjBIRV7 template < typename Right >
be,Rj,- picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
3J+2#ML {
@;bBc return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
U;MXiE3D }
erUYR" 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。
|R0f--; lQ;BI~ Q-
| Y VX$WL"A u##th8h4U 十. bind
T^1
Z_|A 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。
c;$4}U4 先来分析一下一段例子
aZWj52 cQK-Euum _VKI@ int foo( int x, int y) { return x - y;}
cl%+m bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
V]p{jLG bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Mu?|<#s 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
hL&$` Q 我们来写个简单的。
aaR& -M@ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
g F*AS(9 对于函数对象类的版本:
/D&&7;jJ hF,|()E[ template < typename Func >
nMyl(kF[ struct functor_trait
#0P_\X`E {
U-I,Q+[C[^ typedef typename Func::result_type result_type;
?Afe} } ;
"0An'7'm 对于无参数函数的版本:
VLez<Id9( -r={P_E6 template < typename Ret >
X/,)KTo7 struct functor_trait < Ret ( * )() >
}4A] x`3 {
qSc-V`* typedef Ret result_type;
vQljxRtW } ;
x=oV!x 对于单参数函数的版本:
0ra'H/>Ly gw]%:
WeH template < typename Ret, typename V1 >
;miif struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Q\N*)&Sd<M {
+i&<`ov typedef Ret result_type;
Q 7_5 } ;
3f[Yk#" 对于双参数函数的版本:
6c-/D.M aOwjYl[?p template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
\Oeo"| struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
=&bI- {
&
o5x typedef Ret result_type;
5 #K*75> } ;
M^o_='\bE 等等。。。
x}+zhRJ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
fST.p|b7 p0Jr{hM template < typename Func >
. <"XE7 struct func_return
=nhY;pY3u {
"b} mVrFh template < typename T >
8s1nE_3 struct result_1
vYed_'_ {
!D#"+&&G8 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
hmu>s' } ;
Jka>Er {zwH3)|Hn template < typename T1, typename T2 >
ngo> ^9/8 struct result_2
n)e2? {
LhJUoX typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
0MW W(
; } ;
!T{+s
T } ;
QyD0WC}i +>Wo:kp3 K-0=#6?y4 最后一个单参数binder就很容易写出来了
VdlT+'HF eZ$7VWG# template < typename Func, typename aPicker >
&93{>caf+ class binder_1
@J[@Pu O {
:@(('X(". Func fn;
gP2zDI aPicker pk;
EoAr}fI public :
+\eJxyO M3tl4%j template < typename T >
a:BW*Hy{\ struct result_1
)1s5vNVa {
^A$=6=CX typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
DrJ?bG;[ } ;
d:%b K./qu^+k template < typename T1, typename T2 >
;TAj;Tf]H struct result_2
\|HEe{nA {
*~#I5s\s! typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
my (@~' } ;
b] 5weS-< R#T-o,m binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
>q eDb0 (RddR{mX template < typename T >
7%*#M#(T typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
m5K?oV@n {
#T=iS(i return fn(pk(t));
r48|C{je- }
f3K-X1`]'U template < typename T1, typename T2 >
7(Fas(j3 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
586P~C[ic {
;wn9
21r return fn(pk(t1, t2));
pY31qhoZ. }
dGUP|O } ;
Sdu\4;( #])"1fk z`{sD] 一目了然不是么?
`3;EJDEdbi 最后实现bind
_Mw3>GNl D2$9$xeR UB$}`39@ template < typename Func, typename aPicker >
L'+bVP{L picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
]
ZV[}7I. {
[`n_> p! return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
=U]9> }
gRLt0&Q~ qM\
2f<) 2个以上参数的bind可以同理实现。
^^a6 (b 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
.5|[gBK ,PeR}E;c 十一. phoenix
~y<0Cc3Vs Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
thjr1y.e Z)@vJZ*7( for_each(v.begin(), v.end(),
\5ls
<=S. (
3#7V1 do_
r2-iISxg+ [
nBy-/BU& cout << _1 << " , "
E'08'8y ]
)U&9d .while_( -- _1),
%3z[;&*3O cout << var( " \n " )
^ja]e%w# )
yXNr[7 );
y``\^F JRl=j2z 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
H$`U]
=s| 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
\c_g9Iqa operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
qc8Ge\3s 那么我们就照着这个思路来实现吧:
x3+
-wv M':-f3aT% V:\:[KcL^ template < typename Cond, typename Actor >
csP4Oq\g[ class do_while
A8%
e_XA {
F2N"aQ& Cond cd;
"n%j2"TYJj Actor act;
u
r$ public :
x@NfN*?/+i template < typename T >
TU|#Pz7n-Z struct result_1
2F4<3k!& {
f_c\uN@f typedef int result_type;
o,7|=.-b } ;
T?8BAxC?K de:@/-| do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
f"Sp.'@ 0#V"
template < typename T >
be+-p typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6#z8 %kaX {
6H|SiO9 do
'2^}de!E {
Phn^0 iF act(t);
;Q{D]4 }
L3eF BF/ while (cd(t));
,DFN:uf=l return 0 ;
J!C \R5\ }
@)pC3Vi^ } ;
9qap#A tA(oD4H9 k4{!h?h 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
e{x>u( 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。
b|i4me@ 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。
~XR('}5D 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。
|lNp0b 下面就是产生这个functor的类:
9vRLM*9| *7AB0y0k Ii0\Skb template < typename Actor >
[UwQi!^-O class do_while_actor
u62H+'k}F {
-Q? i16pM Actor act;
=%U&$d|@G public :
"51/,D do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
6ALjM-t=V B-
@bU@H template < typename Cond >
ag'hHFV picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
AXbb-GK } ;
tddwnpnSw Z_GGH2u ct\msG }b: 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
i!YfR]"} 最后,是那个do_
_hY6NMw ?o(284sV3 LATizu
class do_while_invoker
OU{c|O {
uH\EV`@' public :
`+w= p7ET template < typename Actor >
lWRl do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
k]ZE j/y~ {
;1&"]N% return do_while_actor < Actor > (act);
! $JX3mP }
gP>pbW_ } do_;
ULK]' Rn vHvz-3 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
DN%}OcpZ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
ZX/FIxpy 最后来说说怎么处理break和continue
HzM\<YD 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。
pCt2-aam 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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