一. 什么是Lambda
~ejHA~QC 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
m0 `wmM 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,
:qI myaGQ 9!o:)99U iK)w3S}k1y ] $5r h8 class filler
@%RDw*L( {
8R)*8bb public :
%e3lb<sv6 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
|gT$M_} } ;
3?2;z+cz*u Uq"RyvkpP B
[03,zVf 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:
}Za[<t BWS 3wD6,x-e ?onZ:s2 T1D7H~\lG for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
MYLq2g\ 4/HyO\?z5 ww=< = 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
iHTxD1D+H eqXW|,zUm G3KiU($V W/fM0=! 二. 战前分析
No j6Ina 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
bw+~5pqM 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
>/Slk{ 7quhp\ .0Cpqn,[ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
<TDgv%eg0 /* --------------------------------------------- */
pp/Cn4"w vector < int *> vp( 10 );
,)%nLc transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
9-9`;Z /* --------------------------------------------- */
az7L0pp sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
^lbOv}C* /* --------------------------------------------- */
F)!B%4 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
sA:0b5_a /* --------------------------------------------- */
{n{
j*+ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Lk`0z /* --------------------------------------------- */
b5KX` r for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
*pj&^W? }KJ/WyYW AuSL?kZ4|Y UtY<R 看了之后,我们可以思考一些问题:
Ktg6 *L/ 1._1, _2是什么?
)J5(M` 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
z9E*Mh(NE 2._1 = 1是在做什么?
E}yl@8g:# 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
5q@o,d Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
ix,5-j lZ'NLbK =p ^Sn,t 三. 动工
=f?| f 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
u:<%!? lfb]xu]O b1E>LrL 8q}`4wCD$ template < typename T >
yn"8Ma* class assignment
eCdMDSFO3 {
Ig*!0(v5$ T value;
x>7}>Y*( public :
m8#+w0p) assignment( const T & v) : value(v) {}
mam|aRzd template < typename T2 >
r C$ckug T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
`UGHk*DL) } ;
pb6z)8 t d-EB&i\ N'3Vt8o,
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
@<r;>G 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
L:j;;9Sp{ E*i <P ^DM^HSm 9Iy>oV class holder
h{qB\aK {
l '<gkwX public :
6xvy hg#B template < typename T >
Em %"]B assignment < T > operator = ( const T & t) const
u 6$fF= {
>@`D@_v return assignment < T > (t);
_T)dmhG }
\k;*Ej~. } ;
V1,O7m+F2 [C.Pzo 7J.alV4`/ 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:
vSX71 TlQu+w| static holder _1;
Si.3Je[q Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
d>VerZZU rq:R6e for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
/2tgxm$} 而不用手动写一个函数对象。
Xq` '^) cEhwv0f!qS 2a3i]e5Kt UW88JA0 四. 问题分析
$
nx&(V 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。
OxZw;yD 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。
&Vd,{JU 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
/:~mRf^ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
%nSLe~b 下面我们可以对这几个问题进行分析。
&>XIK8* @Q
8E)k@ 五. 问题1:一致性
]Wa.k 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?|
5~5d%C^3k 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Mnn\y Tblp g!,>. struct holder
h}nceH0s3d {
mhv{6v //
CuR.a template < typename T >
Wz`MEyj T & operator ()( const T & r) const
Hw-,sze j" {
9~J return (T & )r;
3){ /u$iH. }
b%z4u0 } ;
)#%k/4(Y Ml@,xJ/aia 这样的话assignment也必须相应改动:
{=pRU_-^ _e
E(P1 template < typename Left, typename Right >
o4^rE<vJ class assignment
%3M1zZY {
H.3+5po Left l;
""|vhgP Right r;
8vjaQ5
public :
D~P I_*h. assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
KP(RK4F template < typename T2 >
c*sK| U7) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
p(g0+.?`~ } ;
[7]Kvb2t @zSI@Oq_ 同时,holder的operator=也需要改动:
+l+8Z:i< wi-O}*O
template < typename T >
zUF%`CR assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
?j6?KR@# {
qq9fZZb return assignment < holder, T > ( * this , t);
@*`9!K% }
=87.6Ai -rb]<FrL^ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
;5urIYd 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
xXp$Nm]: ckY,6e"6 return l(rhs) = r;
U
bUl] 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。
?=}~]A5N 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
f?}~$agc ,<!_MNw[ template < typename Tp >
~"6/OJA class constant_t
\D}K{P {
)FVW/{NF@q const Tp t;
U{6i5;F#H public :
aZ"9)RJe constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Vj(}'h-c\ template < typename T >
!*JE%t const Tp & operator ()( const T & r) const
d}#G~O+y3v {
kqxX! return t;
4Y2l]86 }
4Qh\3UL~ } ;
NZ`Mq XMzL\Edo 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Z\Qa6f! 下面就可以修改holder的operator=了
%P05k 6P@3UQ)}s template < typename T >
8#b>4Dx assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
G$FNofQx {
tai return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Hry*.s - }
j[2?}? HMDQEd; 同时也要修改assignment的operator()
7v\K,P8 B]jN~CO? template < typename T2 >
WB~
^R<g T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
,QU2xw D[ 现在代码看起来就很一致了。
S^ij % <4V]>[{W 六. 问题2:链式操作
=gL~E9\ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
fS2 ^$"B| 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。
H=Sy. 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。
:y#KR\T1 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。
<7Igd6u 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
agdiJ-lyQ "uK`!{ template < typename T >
N]qX^RSb struct result_1
$42%H# {
&aD]_+b typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
svki=GD_(. } ;
a:nMW '! Q(Uj5 aX 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:
BfQRw>dZ"{ ~&) template < typename T >
Rf7*Ut
wVr struct ref
bj)dYjf {
%{'hpT~h typedef T & reference;
cEzWIS?pp\ } ;
N#<h/ template < typename T >
PW a!7n#A struct ref < T &>
`72 uf<YQ {
v}w=I}<x typedef T & reference;
~bL^&o(W } ;
*oR`l32O0z 'uAH, .B 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
i&KD)&9b# z=q template < typename T >
NKae~ 1b typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
dfkmIO%9X {
-?)` OHc^ return l(t) = r(t);
w
s(9@ }
Zr!he$8(2 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
(W.euQy 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
erG@8CG GWP;;x% 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
X2ShxD| _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
7|=*z _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
JUBihw4 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
i^hgs`hvU 最后的布局是:
eO<:X|9T Add
Ya$JX(aUe / \
ZUE?19GA Divide 5
^'"sFEV7RN / \
WR;"^<i9 _1 3
LeY!A#j 似乎一切都解决了?不。
zD8q(]: A 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。
OW$?
6 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
e*[M*u OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
t%jB[w&,os N"d*pi#h template < typename Right >
'W0?XaEk- assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
RJMrSz$ Right & rt) const
?R2`RvQ {
~4p@m>> return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
ba_T:;';0 }
ep]tio_ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
)2c[]d/a4 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。
WgBV,{C 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。
==d@0` 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。
"],amJ 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。
9p,<<5{ 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?
v&CKtk!3{ 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:
T?=[6 F[ca4_lK template < class Action >
cB5|%@$I class picker : public Action
iRwqt-WZ {
g2
dvs public :
-#XNZy!// picker( const Action & act) : Action(act) {}
imE5$; // all the operator overloaded
XO |U4#ya } ;
r{~K8!=oU] "WKE%f 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。
^s'ozCk 0 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:
0q%=Vs~@g XWo=?(iA template < typename Right >
{ZK"K+;h picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
UH8)r {
~O{sOl
_<4 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
=d_@k[8<0 }
$ohg?B; eZ~^Z8F[6 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
a^+b(&;k 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。
#N-NI+qX ]#hT!VOd template < typename T > struct picker_maker
h[c
HCVM: {
5p&&EA/ typedef picker < constant_t < T > > result;
G
$u:1& } ;
maANxSzi template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
,nO:Pxn| {
=Ewa}$- typedef picker < T > result;
l\8l.xP } ;
r>lC(x\B ],%}}UN 下面总的结构就有了:
Q}!U4!{i|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。
-Kt36:| 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。
+nKxSjqI picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Q"]C"? 至此链式操作完美实现。
)F;[ 5utMZ>%w_# Z@j$i\,` 七. 问题3
=dbLA ,z9 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
9\W~5J<7 45`Gv template < typename T1, typename T2 >
7`3he8@ze ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
BaIh,iu {
X~RET[L2 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
tR#uDE\wR }
i3k ',8 k07 JMS? 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
!F{ 5"$ * wN+Ak q template < typename T1, typename T2 >
UP:+1Sp9 struct result_2
$UlA_l29 {
x@bZ((w typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
RB'12^[ } ;
2S^xqvh fU~>A-P 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?
1 'EMYQ 这个差事就留给了holder自己。
n?@o:c5,r 1N<)lZl) d87pQ3e:& template < int Order >
^r=#HQGt class holder;
/IVw}:G template <>
fw^mjD class holder < 1 >
j#%*@]>Tg {
g#=^U`y public :
0-Xpq,0 template < typename T >
aisX56Lc struct result_1
))63?_ {
%@(6,^3%i typedef T & result;
$Vp&Vc8 } ;
h Mw}[6m template < typename T1, typename T2 >
nZQZ!Vfj struct result_2
wP/rR D6 {
&K k+RHM typedef T1 & result;
F!{N4X>%T } ;
*n?6x!A template < typename T >
_p{ag
1gP typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
'dj}- Rs {
J.":oD return (T & )r;
6"
3!9JC }
Hkx FDU-K template < typename T1, typename T2 >
; ,*U,eV typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
B!<{s' {
-'k<2 "z return (T1 & )r1;
nngL,-v#F }
L~V
63K } ;
DC*|tHl h bj^!0m template <>
{NE;z<,*: class holder < 2 >
/eR @&!D ' {
W5:S+ public :
&nPv%P,e template < typename T >
4$.UVW\ struct result_1
) !ZA.sx {
R|!4Y` typedef T & result;
w_eu@R:u@ } ;
CNcH)2Mk template < typename T1, typename T2 >
0e8)*2S struct result_2
m{Q{ qJ5> {
6?}8z
q[ typedef T2 & result;
6@o_MtI } ;
Jb $PlOQ template < typename T >
OAw/ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Q*$x!q {
TQ@*eoJj return (T & )r;
lKIHBi }
\ox:/-[c\< template < typename T1, typename T2 >
C& Nd|c typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
a((5_8SX5 {
2T?t[;- return (T2 & )r2;
u[ 2R>= }
(U/[i.r5Cj } ;
{yVi/*;f^ D (qT$# jy@}$g{ 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> >。
pSq\3Hp]Q 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
`-ENKr] 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
lu-VBVwR 4KybN return l(i, j) = r(i, j);
f<|8NQ2y. 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
drtQEc>qT H3OH return ( int & )i;
Kt}dTpVFr return ( int & )j;
pJ_Z[}d)c 最后执行i = j;
4B]8Mp~\aL 可见,参数被正确的选择了。
#C%<g:F8 o/)\Q>IY m/Yi;>I( 'zT/x`V GUat~[lUrj 八. 中期总结
|Z 3POD"9 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:
8agd{bxU 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
^@X
=v`C 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
N@)4H2_u \ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Hg(\EEe ]iLfe&f Iobo5B @gX@mT" wK#UFOp uc7np]Z 九. 简化
,5r 2!d 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。
D"1ciO8^I] 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
]]%C\Ryy} 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:
0TA/ExJ-LT 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
nsgNIE{>gO +-*/&|^等
Vp5qul% 2. 返回引用。
s?%1/&.~ =,各种复合赋值等
YVW!u6W'[6 3. 返回固定类型。
T/S-}|fhQ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
,u]kZ ] 4. 原样返回。
J_P2% b=C operator,
4TR:bQZs 5. 返回解引用的类型。
6dq U4 operator*(单目)
y'pG'"U]_ 6. 返回地址。
U?|s/U operator&(单目)
(Z `Y 7. 下表访问返回类型。
N;[w`d'# operator[]
+}9%Duim 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
yxA0#6so operator<<和operator>>
5@ZD' yDd&*;9%Qg 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。
Pi*,&D>{7 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
b: %>TPT /h2`?~k+ template < typename Left >
O4$:
xjs struct value_return
u%*;gu"2 {
'inWV* P*g template < typename T >
SKG_P)TnO struct result_1
7%w4?Nv3I {
m?B@VDZ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
?+Qbr$] } ;
(x=NA
) Mu:*(P/ template < typename T1, typename T2 >
#lVVSrF,- struct result_2
OH=Ffy F, {
z5Nw+#m|
i typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
D]oS R7h } ;
54}s:[O } ;
=
)(; :EA,0 , OB$A"XGAEV 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
tU)+q?Mw {n1o)MZ]R 下面我们来剥离functor中的operator()
?=4J 首先operator里面的代码全是下面的形式:
*jW$AH 2,_BO6
!d return l(t) op r(t)
n!tC z<v return l(t1, t2) op r(t1, t2)
{h@R\bU return op l(t)
Q6vkqu5!= return op l(t1, t2)
5Vvy:<.la return l(t) op
,:z@Ji return l(t1, t2) op
y5R6/*;N. return l(t)[r(t)]
hUlFP return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
g" M1HxlV yr;oq(&N 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:
/D~
,X48+ 单目: return f(l(t), r(t));
+pjD{S~Y return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
,g\.C+.S 双目: return f(l(t));
,%ajIs"Gi return f(l(t1, t2));
'-v~HwC+/T 下面就是f的实现,以operator/为例
#4"\\ fk",YtS* struct meta_divide
7`WK1_rR\ {
;2X1 qw> template < typename T1, typename T2 >
xSLN static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
wL%> {
zizrc.g/Yg return t1 / t2;
0q62 {p7 }
+5T0]! } ;
6xj&Qo >)VrbPRuA
这个工作可以让宏来做:
2&Efqy8}DZ ?^@;8m #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
52%.^/ template < typename T1, typename T2 > \
wPG3Ap8L static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
!J6k\$r 以后可以直接用
Crey}A/N DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
4z$eT 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
b9\=NdyCY (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
lR-4"/1|y 8`*`4m r<bg->lX 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
i@g6%V= lFRgyEPH template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
kU#$ class unary_op : public Rettype
P|64wq{B8 {
5$O@+W!?@ Left l;
u37+B public :
;xj^*b unary_op( const Left & l) : l(l) {}
02=eE|Y@ 4lz9z>J.V template < typename T >
2 K`
hH typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
g4~{#P^i {
:/1WJG:! return FuncType::execute(l(t));
IXC: Q
}
7qnw.7p +i
K.+B template < typename T1, typename T2 >
,':?3| $c typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
O"{NHNG\oT {
pG|DT ? return FuncType::execute(l(t1, t2));
1g|H8CA }
KWd]?e) } ;
:KW &0N 3 p b)`<J @&{ 同样还可以申明一个binary_op
$osDw1C i*F^;-q) template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
3tgct <" class binary_op : public Rettype
tF=96u_X {
-o=qYkyLK Left l;
OvQG%D}P= Right r;
'jfI1 ]q public :
a7M8sZ?" binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
iXXgPapz PY) 74sa template < typename T >
.+ _x|?' typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
xe_c`%_ {
%)]{*#N4 return FuncType::execute(l(t), r(t));
7MBz&wE^f }
H'2pmwk $e0sa=/ template < typename T1, typename T2 >
AC
3 ;i typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=G*<WcR {
m}8c.OJ>K` return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Thz&wH`W }
,.DU)Wi?} } ;
]V}";cm;2 l$z-' DQwbr\xy\ 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
S{&; 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
_W&.{
7 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
d+z8^$z" 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
^Z;5e@S 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
a^|mF#
z 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
0urQA_JC 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
fF<~2MiKw 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
4R}2H>VV% 下面是修改过的unary_op
z${DW@o3 &(irri_ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
J4=~.&6 class unary_op
%~G)xK?W* {
Y+lZT4w Left l;
_?mu2!X V\4'Hd public :
wR\%tumk Z+FJ cvYx unary_op( const Left & l) : l(l) {}
[N.4i"
Cd FzW7MW>\x template < typename T >
8) 'OXR0/ struct result_1
1;S@XC> {
;5dJ5_ } typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
s}X2*o`, } ;
05$CIS>! zGA1 template < typename T1, typename T2 >
8,=,'gFO struct result_2
#sN]6 {
#8rLB( typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
4Bs '5@ } ;
kpLDK81I tVFl`Xr
template < typename T1, typename T2 >
J?LetyDNr] typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
o yK'h9Wt1 {
<U$x')W return OpClass::execute(lt(t1, t2));
<Y9e n!3\ }
GK~uoz:^O t#=W'HyW8 template < typename T >
|+f@w/+ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
F7x]BeTM {
/Rf:Z.L return OpClass::execute(lt(t));
<0T|RhbY }
6 -N 442 (gQP_Oa( } ;
4*P#3 B'@V 2V:`': l|j 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
ACc tyGd 好啦,现在才真正完美了。
O,x[6P54P 现在在picker里面就可以这么添加了:
e?,n> 58V`I5_ template < typename Right >
<Y:{>= picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Nu/wjx$b {
B/0Xqyu return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
=+DfIO }
#p*D.We 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。
DS%~'S n
9PYZxy 0*]n#+= l|9'M'a Je5}Z.3m 十. bind
u5;;s@{Ye4 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。
k#liYw I 先来分析一下一段例子
O`K2mt\% Gh>&+UA'$1 z{`K_s%5 int foo( int x, int y) { return x - y;}
JuQwZ]3ed bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
_wH>h$E bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
VkdGGY 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。
VddHK 我们来写个简单的。
d<K2
\:P{} 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
r2yJ{j&s 对于函数对象类的版本:
( RO-~- 70Jx[3vr template < typename Func >
<-;/,uu struct functor_trait
\Kr8k`f {
`,QcOkvbC typedef typename Func::result_type result_type;
_t&`T } ;
%e^GfZ 对于无参数函数的版本:
=gNPS0H n&OM~Vs template < typename Ret >
'.EO+1{a struct functor_trait < Ret ( * )() >
%
bfe_k( {
;`Nh@*_ typedef Ret result_type;
h?[|1.lJx( } ;
5(>SFxz"t 对于单参数函数的版本:
~(nc<M[ 76H>ST@G| template < typename Ret, typename V1 >
>Q$ph= struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
dq,j?~ _} {
Yw] 7@ typedef Ret result_type;
v{d$DZUs } ;
Ps!umV 对于双参数函数的版本:
TZ&X0x8 6_,JW{#" template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
0civXZgj struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Y<L35
? {
L4,b ThSG typedef Ret result_type;
HS[($ } ;
Q2/65$nW 等等。。。
!iO2yp 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
$Nd,6w*`
?iZ2sRWR6 template < typename Func >
mG"xo^1_H struct func_return
%UAF~2]g {
m _cRK}> template < typename T >
28k=@k^q struct result_1
CP~mKmMV {
&&nbdu typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
4
km^S9 } ;
2n)?)w]!M p^CTHk_| template < typename T1, typename T2 >
#x;,RPw5 struct result_2
C];P yQS {
wBcoh~
(y typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
q3AqU?f } ;
SE'!j]6jI } ;
Z\?2"4H \?pyax8 tI1OmhNN 最后一个单参数binder就很容易写出来了
D"J',YN$ g5
T template < typename Func, typename aPicker >
0z'GN#mT5 class binder_1
S=(<m%f {
Y=p!xr> Func fn;
N0H=;CIQ aPicker pk;
V"m S$MN public :
&\1n=y Jy5sZ}t[ template < typename T >
u<Y#J,p`e struct result_1
CHsg2S {
>!6|yk`GJ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
U@M3.[jw } ;
Hs*["zFc `J1HQ!Z template < typename T1, typename T2 >
E7t;p)x struct result_2
7i*eKC`ZqK {
d{"-iw)t typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
]I [~0PCSX } ;
} vmRm*8z |RFBhB/u binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
odCt6Du MfP)Pk5 template < typename T >
z@yTkH_ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
PVsKI< {
#,%7tXOLR return fn(pk(t));
R|C2O[r} }
l-Z( ] template < typename T1, typename T2 >
ikW[lefTq typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
t
N{S;)q#X {
Gq^vto return fn(pk(t1, t2));
N ~{N Nf Y }
lG}#K^q } ;
H/c
(m|KK ]3rVULU"K- Iko]c_W0 一目了然不是么?
VG);om7`PD 最后实现bind
|5bLV^mv]i GC{M"q|_ D7;9D*o\ template < typename Func, typename aPicker >
$@D a|d4 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
g1s%x=7/ {
Ho>Np& return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
r- <O'^C }
dE7S[O ^U}k 2个以上参数的bind可以同理实现。
t:2v`uk 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
u=
NLR\ ;f[lq^eV 十一. phoenix
E5w;75, Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
9af.t <Dd>- K for_each(v.begin(), v.end(),
%{@Q7 (
98>GHl'lM do_
T$I_nxh[)L [
Mfj82rHg cout << _1 << " , "
,%M[$S' ]
A*EOn1hN .while_( -- _1),
Rff F:,b cout << var( " \n " )
FTf#"'O )
v $Iw?y );
''y.4dvX u^1#9bAW8 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
KJA
:; 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
v1.3gzR operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
g8W,Xq+ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
DxJ;C09xNa ]:P7}Kpb nlwqS Xw template < typename Cond, typename Actor >
xu2KEwgb class do_while
S/nPK,^d2 {
qCV<-o Cond cd;
X@rA2);6 Actor act;
j/FLEsU!R public :
={qcDgn~C template < typename T >
eU[g@Pq:Y struct result_1
o*S_" {
\^x{NV@v42 typedef int result_type;
xN 1P# } ;
O
G`8::S Q&} 0owe do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
9iA rBL" K^Awf6% template < typename T >
0l!#u`cCI typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Cn{Hk)6 {
J ^'El^F do
Zxa.x?:?n {
t`Kbm''d[ act(t);
6b2UPI7m~ }
szI7I$Qb while (cd(t));
M/zO|-j& return 0 ;
,_2-Op }
{>]\< } ;
T] zEcx+e %FO{:@CH O tG\Uw8 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
rE3dHJN; 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。
{& o^p! 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。
t" .Ytz> 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。
BVQy@:K/ 下面就是产生这个functor的类:
D(!^$9e9b p4`1^}f&Ie G]^[i6PQs template < typename Actor >
w!.@64- class do_while_actor
yvAO"43 {
[q<'ty Actor act;
kv+% public :
sV\_DP/l do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
C]`uC^6g *l2`- gbE template < typename Cond >
c8l>OS5i3_ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
j4.wd
RK } ;
+iVEA(0&$
p"g|]@m ,eXtY}E 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>N}M}8 最后,是那个do_
GG}% wPA^nZ^}9c __=H"UhWv class do_while_invoker
79\wjR!T {
_P>YG<*"kQ public :
#[93$)Gd! template < typename Actor >
nbi7rcT do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
)!T~l(g {
ex3Qbr return do_while_actor < Actor > (act);
*ByHTd }
*rxr:y#Ve } do_;
5/meH[R\M HA6tGZP*L 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
!"<[& 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
L P<A q 最后来说说怎么处理break和continue
_plK(g-1J% 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。
-d ntV= 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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