一. 什么是Lambda
j`JY3RDD 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
H4%2"w6|! 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,
%@/"BF;r v&t~0jX, Hc?8Q\O: RbPD3&. class filler
/Y=Cg%+ {
f4A;v|5_ public :
=l6aSr void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
^)$(Fe< } ;
V<X[>C' l-;u*JA eqvbDva^ 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
8MIn~ uw'>tb@ ><<(6 >*DR>U for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
&PY~m<F HgH\2QL3& 4n55{?Z 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
j\W"P_ dpd e/+_tC$@p@ Z>=IP-,> 1'.SHY| 二. 战前分析
sVdn>$KXk 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
0,~f"Dyqy 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
iuxI$
l%vX$Kw &72
( < for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
|'mwr! /* --------------------------------------------- */
UC3&:aQ! vector < int *> vp( 10 );
,4kly_$BH transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Q-A:0F&{t /* --------------------------------------------- */
&(M][Uo{|' sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
-D=J/5L#5 /* --------------------------------------------- */
GYvD*?uBc int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
%6A."sePO /* --------------------------------------------- */
<( "M;C3y for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Hzm<KQ
g /* --------------------------------------------- */
?D 8<}~Do for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
3y&N}'R(F M%(B6};J 'p%aHK{ rGa@!^hk 看了之后,我们可以思考一些问题:
Ck`-<)uN 1._1, _2是什么?
E}^np[u7 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。
g.L~Z1- 2._1 = 1是在做什么?
^\<nOzU? 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。
\X3Q,\H
@ 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。
JONfNb+ X#;n Gq)5 Vq8 G( <77 三. 动工
U.XvS''E 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
G
=`-w k2bjBAT n $Nw/Vm r"E%U:y3P template < typename T >
b/#SkxW#S class assignment
\<e? {
@;\2 PD T value;
2@TgeV0Y[ public :
#}M\ J0QG assignment( const T & v) : value(v) {}
IP?15l w template < typename T2 >
kSW=DE|#} T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
L{pz)')I } ;
F~bDA~ v,T:V#f^ " V[=U13 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
9Hu;CKs 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
}I}/e
v .[8!
E_ /,C;fT<R {oXU)9vj class holder
,=_)tX^ {
/Pbytu);ds public :
ON(OYXj template < typename T >
-FOn%7r#Y assignment < T > operator = ( const T & t) const
RB\
Hl {
s=S9y7i(R return assignment < T > (t);
q?R^~r }
]|JQH } ;
wDQ@$T^vh #}PQ !gZ Q,ezAE 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:
^`~s#L7 k kZ2Jxvx static holder _1;
UWW^g@d4 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
uBp,_V? <mrvuWg0 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
.2Q4EbM2 而不用手动写一个函数对象。
W)X" G3 #!0=I
s^ C33BP}c] hQeGr2gMq 四. 问题分析
xNrPj8V<Y 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。
|mM K9OEu 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。
jj,CBNo( 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
-/V,<@@T 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
N!PPL"5z 下面我们可以对这几个问题进行分析。
,59G6o tG7F!um( 五. 问题1:一致性
`w6*(t:T 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?|
(HEi; 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
3 as~yF0 opXxtYC@ struct holder
K N Y {
)_&P:;N //
ndmsXls template < typename T >
bIWSNNV0F T & operator ()( const T & r) const
JpRn)e'Z {
!"g2F}n return (T & )r;
JRw<v4pZ }
Ao )\/AR' } ;
QkFB\v sH'IA~7 这样的话assignment也必须相应改动:
=ea'G>;[H oSf6J:?*e template < typename Left, typename Right >
7z2Q!0Sz class assignment
5g q {
`K7UWtp Left l;
4-CGe Right r;
~GLWhe-
public :
LULRi#n assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
}ed{8"bj template < typename T2 >
.9u0WP95 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
2M+}o"g } ;
Bq5-L}z /n2qW.qJ> 同时,holder的operator=也需要改动:
n2(`O^yd7C [59g] ') template < typename T >
j%U'mGx assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
ynZp|'b?< {
1!%T<!A. return assignment < holder, T > ( * this , t);
zv-9z }
Yu}[RXC(= 4C#r=Uw` 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。
eP|_ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
pJ3-f k"i LE|DMz|J return l(rhs) = r;
*/APe# 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。
]@I>OcH 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
O[|_~v:^ h]]B@~ template < typename Tp >
N!//m?} class constant_t
!C;$5(k {
dHkI9; const Tp t;
-kP$S qR~ public :
hz+O.k],? constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
rQ-,mq template < typename T >
jK]An;l{Z const Tp & operator ()( const T & r) const
p[K!.vOt+ {
KY%LqcC return t;
z41v5rB4 }
(F j"< } ;
a)8;P7 0<XxR6w 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
ei82pLM
z 下面就可以修改holder的operator=了
]&?8l:3-G S-[S?&c` template < typename T >
RhWW61!" assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
g5;Ig {
zEKVyZd*{ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
m++=FsiX= }
`J$7X l*z+<c6$_ 同时也要修改assignment的operator()
KJ 7-Vl> 7.*Mmx~]= template < typename T2 >
V6bjVd9|Z T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
O'{g{ 现在代码看起来就很一致了。
U;=1v:~d <2e[; $ 六. 问题2:链式操作
p4@0[z' 现在让我们来看看如何处理链式操作。
g_JSgH!4 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。
'si{6t| 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。
,B:r^(}0j 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。
hvc3n>
Y[} 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
xC9?Wt' eGLB,29g template < typename T >
U/A
[al struct result_1
6@x^,SA {
d/[kky} typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
,FwJ0V } ;
HF<h-gX X>i{288M3 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:
tZY6{,K%4 ;YZ'd"0v template < typename T >
C^fn[plL struct ref
+}
y"S - {
(sSGJS'X typedef T & reference;
E5IS<. } ;
X4JSI%E template < typename T >
s~m]>^?8MR struct ref < T &>
T7^?j :kJ/ {
C;%1XFzM typedef T & reference;
B2Kh~Xd } ;
X.V4YmZ-; #fDM{f0]R 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
B%WkM\\!^ i}O.,iH template < typename T >
G8.nKoHv7x typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
!tSh9L;<O {
2;x+#D8 return l(t) = r(t);
tHEZuoi }
BZ,{gy7g7X 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。
*#1J 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
s`|KT&r G1Vn[[%k 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
ovZ!} _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Mzw:c# _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
m86ztP) +5 调用divide的对象返回一个add对象。
z<_a4ffR 最后的布局是:
8v)iOPmDC Add
Svdmg D! / \
>=86*U~ Divide 5
_K B%g_{ / \
VNs3. _1 3
AzVv-!Y 似乎一切都解决了?不。
#itZ~tol 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。
=imJ0V~RW 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。
_:%i6c*" 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:
]!uId#OH Z^J7r&\V template < typename Right >
,'n`]@0?\ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
>2ha6A[ Right & rt) const
FQ0PXYh {
MS]Q\g}U return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
dsg-;*% }
WtC&Qyuq 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
]_`ICS 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。
YRCOh:W* 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。
ByacSN 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。
z3{Cp:Mn 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。
Lf`<4 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?
+p$lVnAt 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:
SX&Q5:
F##xVmR~ template < class Action >
L#S|2L_hC class picker : public Action
8~F?%!X {
$}fY
B/ public :
\}!/z]u picker( const Action & act) : Action(act) {}
aMGyV"6(-6 // all the operator overloaded
HM#|&_gV } ;
!;K zR& O
Q$C#:? 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。
{&a6<y#- 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:
r5y*SoD! D=SjCmG template < typename Right >
,b:~Vpb1I picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
`fE'$2 {
i1K$~ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
G=LK
irj( }
@)wsHW%cjz z0%tBgqY( Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
hVl@7B~ 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。
vpC?JXz=H VB`% u= template < typename T > struct picker_maker
fYW9Zbov- {
*m2?fP\ typedef picker < constant_t < T > > result;
n(i/jW~0w } ;
13 %:3W( template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
!L<z(dV|( {
Xpt9$=d typedef picker < T > result;
Xc4zUEO9 } ;
<+<Nsza L2wX?NA 下面总的结构就有了:
clk]JA ( functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
XM#nb$gl 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。
]^Xj!01~ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
T=RabKVYP 至此链式操作完美实现。
"xnULQK Xkk 8#Y": oArXP\# 七. 问题3
j6j4M,UI43 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\"/EaQ{ `2]TPaWGh template < typename T1, typename T2 >
/}
h"f5 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#$]8WSl {
ou{V/?rb return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
(g&@E(@]? }
T^{=cx9x9 dK;ebg9| 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:
C=IN " s< Fp17 template < typename T1, typename T2 >
,LC(Ax'.F struct result_2
-<sW`HpD' {
yYP>3]z typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
%
[~0<uO } ;
dn:\V?9 D;*cy<_K8 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?
c`/=)IO4% 这个差事就留给了holder自己。
8n:N#4Dh^ p/G9P +? }0f~hL24 template < int Order >
KUpj.[5qo class holder;
3w"_Onwk template <>
ZAn9A>5_ class holder < 1 >
t/3HX]B_ {
J#q^CWN3R public :
0{XT#H template < typename T >
j WMTQLE. struct result_1
*Vg) E*s {
:DeJnE typedef T & result;
Ypxp4B } ;
:G]t=vr1 template < typename T1, typename T2 >
s%8,'3& struct result_2
Pa?{}A {
+zXcTT[V typedef T1 & result;
D6"d\Fm< } ;
t<j_` %`8 template < typename T >
vF&0I2T~l typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
$=`d[04 {
- P" return (T & )r;
(;H% r & }
Qc=-M'9 template < typename T1, typename T2 >
$~VIx% h typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
U9*< dR {
&0H_W xKeB return (T1 & )r1;
;),,Hk }
|68u4z K } ;
z@ `u$D$n EWY'E;0@5 template <>
ZE=
Yn~XM class holder < 2 >
P,(_y8 {
g++-v HD public :
1Dhu5ht template < typename T >
(_6JQn struct result_1
#k[Y(_ {
RKM5FXX typedef T & result;
3(nnN[?N,5 } ;
JT=ax/%Mo template < typename T1, typename T2 >
G]{^.5 struct result_2
|n^rI\p% {
L"NfOST3'R typedef T2 & result;
lL
50PU } ;
lR9uD9Dr template < typename T >
n,LM"N:
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
kP5G}Bp {
EziGkbpd@ return (T & )r;
I Gi9YpI&K }
-@Urq>^v T template < typename T1, typename T2 >
Qpj[]c5 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
[LUqF?K& {
T LF'7ufq return (T2 & )r2;
Le{.B@2-" }
atmW? Z } ;
@ &Od1X 2@@evQ uu"hu||0_ 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
jSRi 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
HgBu:x?& 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
SqdI($F\: Aon.Y Z return l(i, j) = r(i, j);
wA)nryXV 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
OVc)PMp k#7A@Vb return ( int & )i;
euW return ( int & )j;
FC||6vJth 最后执行i = j;
N9y+Psh 可见,参数被正确的选择了。
W-Vc6cq ^4'!B
+}F Fs(S!; ~*UY[!+4^= 7,8TMd1`M 八. 中期总结
g}uSIv^ 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:
>"|t*kS 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
B#35)QI 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
$$< I}eMd> 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
):}A Quy] !_;J@B [1ClZ~f m{~L Fhhd1 X#K;(.},h 9sd}Z,l 九. 简化
&-X51O 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。
eH[i<Z 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
x5Fo?E 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:
zA:q/i 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
jUgx
;= +-*/&|^等
m|t\w|B2 2. 返回引用。
N:S2X+}( =,各种复合赋值等
$|TLt{ K 3. 返回固定类型。
fakad#O 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
t5u#[* 4. 原样返回。
wu &lG!# operator,
bNiJ"k<pN 5. 返回解引用的类型。
r4fg!]J; operator*(单目)
)0"T?Ivp] 6. 返回地址。
=6i+K.}e operator&(单目)
o^//|]H3Y 7. 下表访问返回类型。
F-
u"zox operator[]
-T-yt2h( 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Z glU{sU operator<<和operator>>
n:b,zssP a/3'!} &e OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
t~nW&]E 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
%+;l|Z{Uf 5,V*aP template < typename Left >
"r3h+(5 struct value_return
3bjCa\ " {
2Vu?Y template < typename T >
fX6pW%Q'6 struct result_1
m\bmBK"I {
H{Lt,# typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
f5l\3oL } ;
[p}~M-$V8Y e"XolM0IM template < typename T1, typename T2 >
.tyV=B:h struct result_2
</?ef& {
8G|?R#& typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
m({q<&]Qp } ;
q;IuV&B
} ;
C dPQhv)m D%c^j9' 1 UQ7La 7" 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
n<<arO"cv ?~#[cx 下面我们来剥离functor中的operator()
Z7[S698 首先operator里面的代码全是下面的形式:
J^%E$s ^Jdg%U? return l(t) op r(t)
#o9CC)q5G return l(t1, t2) op r(t1, t2)
>i.$s return op l(t)
jO|`aUYTf return op l(t1, t2)
yf`_?gJ6d return l(t) op
cz>)6#&O return l(t1, t2) op
D`X<b4e8/ return l(t)[r(t)]
#F2DEo^0 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
burSb:JF kM=&Tfpj 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:
6Yt3Oq<U 单目: return f(l(t), r(t));
NLYf return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
x2aG5@<3 双目: return f(l(t));
-f1}N|hy return f(l(t1, t2));
;X0uA? 下面就是f的实现,以operator/为例
;:ZD<'+N qQO*:_ezzk struct meta_divide
:,R>e}lM {
:?m"kh
~ template < typename T1, typename T2 >
C=U4z|Ym static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
A&%7Z^Pp {
SkVah:cF- return t1 / t2;
DB_oRr[oj }
(b&Z\?" } ;
W[]|Uu/% [fb9;,x` 这个工作可以让宏来做:
^^tTA^ .pm%qEh #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
OT6Te& template < typename T1, typename T2 > \
9.( [,J static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
zcH"Kh& 以后可以直接用
R%)F9P$o DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
>uQjygjj 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
*ezft&{)` (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
{)!ua7GF0H 9L4;#cy {.o4U0+ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
A=e1uBGA k]RQ 7e template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
7v0VZ(UR class unary_op : public Rettype
eoQt87VCU {
^nOh8L; Left l;
H_Sv,lwz;c public :
P*PJ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
CL-?Mi=Uc f4NN?"W) template < typename T >
vS3Y9|-: typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
V$Oj@vI {
U7f
o4y1} return FuncType::execute(l(t));
.W2w/RayC }
\:q @I]2 QyZ'%T5J template < typename T1, typename T2 >
XH/!A`ZK typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
r;H#cMj {
Q`Pe4CrWvu return FuncType::execute(l(t1, t2));
+u\w4byl }
+ek6}f# } ;
[)I
W9E
v FB>P39u d.B<1"MQ 同样还可以申明一个binary_op
'}(Fj2P79 0R(['s:3` template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
s- 0Xt< class binary_op : public Rettype
9:Bn-3 ) {
aYHs35 Left l;
mc@Z+t' Right r;
1Ak0A6E public :
een62-` binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
^(7l! rd[mC[
r template < typename T >
]; g~)z typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
QqBQ[<_ {
<pS#wTsN4% return FuncType::execute(l(t), r(t));
wnLpf }
bmKvvq k][{4~z
template < typename T1, typename T2 >
0D `9 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4Sdj#w {
pjSM7PhQ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
?G]yU }
#,})N*7 } ;
]2iIk=r$ 3!#FG0Z 9Q\B1Q 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
_25PyG 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
1 un! DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
p_apVm\t_ 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。
f6Y-ss;' 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
F%%mcmHD# 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。。。
wZ`{ i 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
[kgCB7.V 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)
H&k&mRi 下面是修改过的unary_op
G'nSnw 0XyPG template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
[E2".F3 class unary_op
UalwK {
"EWq{l_I5$ Left l;
;9J6)zg !n .uN(44^+x public :
5,|{|/ JZ-64OT unary_op( const Left & l) : l(l) {}
G[OJ<px qk0cf~gz template < typename T >
c@4$)68 struct result_1
h_\W7xt {
Lc-WfzT typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
XJq]l6a: } ;
+9<:z\B| X .K*</(g template < typename T1, typename T2 >
:inVwc struct result_2
|^F$Ta {
j*1MnP3/8Y typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
^ ~Tn[w W_ } ;
X~\O]
n 4H'FZ template < typename T1, typename T2 >
=~)rT8+) typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-G=.3
bux {
Y2g%{keo return OpClass::execute(lt(t1, t2));
QNXS.!\P }
W3%RB[s- 0}9j l template < typename T >
k@[[vj|W typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%y)hYLOJ {
i.-2
w6 return OpClass::execute(lt(t));
CWd
& }
Z
6][9o Q!7mN?l } ;
{)Wa"|+ n2[h`zm1{B 2IkyC` 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
}ZiJHj'< 好啦,现在才真正完美了。
eV;nTj 现在在picker里面就可以这么添加了:
Q yQ[H \y7Gi}nI template < typename Right >
c<q~T >0k picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
N7X(gh2h {
,hT**(W return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
;2sP3!* }
{q~N$"# 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
% S>6Q^B 'I r (4rHy*6 rj1%IzaXU^ |0_5iFAB| 十. bind
E?Qg'|+_ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
YnCuF0> 先来分析一下一段例子
lf R}cx :x?G[x= w2r*$Q int foo( int x, int y) { return x - y;}
,1vFX$ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
vEt+^3= bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
r& :v( 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。
OO,%zwgt 我们来写个简单的。
#Ny+6XM 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
2mO9 对于函数对象类的版本:
'3E25BsL ?dCJv_w template < typename Func >
~BnmAv$m[ struct functor_trait
W3R43>$ {
lJS3*x#H typedef typename Func::result_type result_type;
QlH[_Pi } ;
C]na4yE8 对于无参数函数的版本:
H87k1^}HV !D/W6Ic@ template < typename Ret >
v|3mbApv struct functor_trait < Ret ( * )() >
C9>^!?> {
-Gm}i8; typedef Ret result_type;
hN!{/Gc| } ;
/c7jL4oD 对于单参数函数的版本:
(^<skx> V[7D4r.j template < typename Ret, typename V1 >
A\.{(,;kp struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
x
Y}.mP {
gN<J0c) typedef Ret result_type;
Scmew } ;
/-=h|A#Kh 对于双参数函数的版本:
V.ae 5@; K_qA[n template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
UHIXy#+o5 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
91k-os(4] {
h6tYy_(G typedef Ret result_type;
tC7 4= } ;
=>GGeEL 等等。。。
9*r l7 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
e8z?) 4T <DEu]-'> template < typename Func >
$bZ5@)E struct func_return
*I k/Vu%; {
| "eC0u template < typename T >
jgfr_"@A struct result_1
e&Z ?I2J {
A3.pz6iT> typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
1h{7dLA } ;
5/HkhTyj (/i|3 P template < typename T1, typename T2 >
RgzzbW struct result_2
#"[EVF0%1D {
J d,9<m$ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
shVEAT'` } ;
|HwEwL+ } ;
7De BeY # `@jVX0 +.xK`_[M 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Lu4>C 2{ $3eoZ1q'U- template < typename Func, typename aPicker >
bPuO~#iN~ class binder_1
c/Li,9cT' {
Zk31|dL Func fn;
1I8<6pi- aPicker pk;
WkPT6d public :
._&SS,I5VZ ++=jh6 template < typename T >
x l=i_ struct result_1
0XA0b1V X {
hXD/ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
6E_YUk?KW } ;
<s'0<e!./t zV"'-iP template < typename T1, typename T2 >
Mh@n>+IR struct result_2
LeNSjxB {
m'uFj ! typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
"@Qg]#]JH } ;
!=6 \70lJ v:NQrN binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
g)IW9q2 $1k@O@F(4 template < typename T >
s&\krW& typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Qm*X Wo {
\\`(x:\ return fn(pk(t));
]q&NO(:kbq }
lLU8eHf\ template < typename T1, typename T2 >
}!m}? typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
S{,|Fa^PPO {
8K&=]:( return fn(pk(t1, t2));
9H+Q/Q*-a }
}|Bs|$q } ;
:b;`.`@KL_ zqp>Xw ^^*Ia'9 一目了然不是么?
ZM[Z9/S8 最后实现bind
ciFqj3JS 0(o.[%Ye }$(\,SzW template < typename Func, typename aPicker >
Fj"/jdM picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
pfFHuS~ {
|ZOdfr4uW return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
9xFI%UOb# }
(,cG+3r] C3(h j 2个以上参数的bind可以同理实现。
:Vw{ lB 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
o3h>)4 Q2*
~9QkU 十一. phoenix
SEH[6W3 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
=uR3|U(.|u (]zi; for_each(v.begin(), v.end(),
-oB=7+g (
@0 [^SU? do_
S,vdd7Y [
rCb#E} cout << _1 << " , "
(D{J| ]
z:u)@>6D1 .while_( -- _1),
bc>&Qj2Z7c cout << var( " \n " )
rU1Ri )
ACpecG );
Ep3I*bQ
Y aS~~*UHW 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
n98sY+$-z 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
~Bi%8G operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
2HF`}H)H 那么我们就照着这个思路来实现吧:
8i)9ho< z|\n^ZK= #er% q: template < typename Cond, typename Actor >
@3bVjQ`4f class do_while
=J'Q%qN<Zd {
:@-.whj Cond cd;
%.HLO.A Actor act;
5Sb-Bn public :
Q2F20b template < typename T >
z:1t
vG struct result_1
zV(aw~CbZ {
F_4Et
typedef int result_type;
VCvf'$4(X } ;
6{yn;D4 w(K|0|t do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
po.QM/b
\ D]N)
template < typename T >
?TI]0) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
U} w@,6 {
{CNJlr@z do
'%o^#gJ p {
[8%q@6[ act(t);
,Z}ST|$u }
@Bn4ZFB@ while (cd(t));
m;L3c(r. return 0 ;
7xYz9r)w` }
*kcc]*6@s } ;
6~x a^3G: tD4-Llj6 &>QxL d# 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
=d]}7PO~ 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。
( GoPXh 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。
}}k*i0 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。
rmr :G 下面就是产生这个functor的类:
wSPmiJ/! 15yiDI
o f.uy;v template < typename Actor >
!!w(`kmn1 class do_while_actor
9vSKIq {
VN'\c3; Actor act;
S(CVkCP public :
NytodVZ'3 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
1GB]Yi[> 16 \)C/* template < typename Cond >
B]6Lbp"oo picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
*xY3F8 } ;
xvomn`X1 p1(" IM5[O}aq 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
};<?W){!H 最后,是那个do_
gQJLqs"F bbDm6, uX]]wj-R3 class do_while_invoker
<K,X5ctM} {
yrl7 public :
PsD)]V9%: template < typename Actor >
0rm(i*Q do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
o[i*i<jv- {
'2|P-/jU return do_while_actor < Actor > (act);
Mc!LC
.8 }
Rw FA } do_;
VJ_fA}U .rnT'""i<5 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
rBy0hGx 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
UBk:B 最后来说说怎么处理break和continue
c;06>1=wP5 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。
{J,4g:4G 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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