一. 什么是Lambda
]WyV~Dzz< 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
k_O"bsI) 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,
90I)"vfW5 PX2Ejrwj E3NYUHfZ #Yj0'bgK class filler
xH3SVn(I {
pMa 3R3a public :
`2r21rVntf void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
G.B^C)guu } ;
HzH_5kVW <uv{/L
b ub4(mS 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:
2Ni{wg" pc-'+7Dh> |nU: 9n8;eE08 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Ie4*#N_ 7^|3TTK hn!$?Vo. 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
S$muV9z2= =Eef _;LHC;,:
Ux zwgVT 二. 战前分析
1{";u"q 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。
C .YtjLQP$ 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
/_jApZz (T'inNbJe O@E&lP6 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
O]{H2&k@ /* --------------------------------------------- */
:Q\h'$C vector < int *> vp( 10 );
S@_@hFV jd transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
:I<%.|8 /* --------------------------------------------- */
rRC3^X`u sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
b[RBp0]x /* --------------------------------------------- */
tQ2*kE int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
cJE2z2uW0 /* --------------------------------------------- */
*j<;;z- for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
A 9tQb: /* --------------------------------------------- */
7*[>e7:A for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
RJtSHiM2 +;;fw |/ R
8Iac[N CqrmdWN 看了之后,我们可以思考一些问题:
)(DV~1r= 1._1, _2是什么?
bXC
0f:L 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
VK`b'U&l" 2._1 = 1是在做什么?
U*a!Gn7l 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
k5}i^^. Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
7g&_`( (G$m}ng @d4zSG/s5w 三. 动工
EQ=Enw1[ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
8q tNK>D
gB~SCl54 .!9]I'9M -@J;FjrXmP template < typename T >
eMh:T@SN class assignment
W/?D}#e<4 {
03rZz1 T value;
=M(\ R8 public :
Wm3H6o* assignment( const T & v) : value(v) {}
1p8E!c{}j template < typename T2 >
S2fw"1h*x T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
YHKm{A ] } ;
PK+][.6H T>?sPq }.T$bj1B;V 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
_fa]2I 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Y%&6qt G =,0E3:X^ N!Y'W)i16 :fj}J)9'xW class holder
VVe>} {
/?_{DMt public :
zBjqYqZ<+ template < typename T >
ueWG/`ig assignment < T > operator = ( const T & t) const
_<3:vyfdC {
qC3 rHT] return assignment < T > (t);
XhIgzaGVu }
q_ 5xsTlTR } ;
r!x^P=f,MJ PN.=])7T ?29
KvT;#] 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
:'rXu6c- 6DR8(j)=[% static holder _1;
0{B5C[PTG Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
}_gq vgI>p
*y0`P0V|8 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
H}}t)H 而不用手动写一个函数对象。
M>vM@j R=9j+74U ".@SQgyb0 Xbu >8d?n 四. 问题分析
N.isvDk% 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
J#X 7Ss 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
1-qQp.Wj 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
{{
wVM:1 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
5w1=j\oq 下面我们可以对这几个问题进行分析。
^#Wf GUcuD^Fe 五. 问题1:一致性
\
_i`=dx 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
{QhvHV 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
=a {Z7W
wZOO#&X#r struct holder
!IGVN:E {
KlrKGmy,) //
@lj template < typename T >
Cu`ZgKLQ T & operator ()( const T & r) const
VyI%^S
]sS {
n&Al~-Q:^ return (T & )r;
I5bi^!i }
L~yy;)]W } ;
R
UX @lmk e> 这样的话assignment也必须相应改动:
F^aD!O ~ @*_K#3 template < typename Left, typename Right >
0<s)xaN>Y class assignment
N..u<06j/ {
,:v}gS?Uq Left l;
t4JGd)r Right r;
"qDEI} public :
bqe;) A7 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
MP3E]T~: template < typename T2 >
2.NzB7c*CM T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
oZ8SEC"] } ;
i/$lOde "Srp/g]a 同时,holder的operator=也需要改动:
cX&c% ~ JRo{z{!O6 template < typename T >
aI\VqOt] assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
2N]y)S_<V {
KS|$_-7u return assignment < holder, T > ( * this , t);
-S|L+">=Z }
`#(4K4]1. sVC5<?OW!p 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
kPxEGuL' 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
nBD7 iFHVr'Og' return l(rhs) = r;
K crF=cA 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
%
,X(GwX 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
SEuj=Vie# dE^'URBiA template < typename Tp >
B02~/9*Y" class constant_t
u.arkp {
Mdy H/.Te const Tp t;
V}JW@ public :
I#mT#xs6 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
"Fke(?X' template < typename T >
T0SD|' const Tp & operator ()( const T & r) const
JRNyvG>j {
~f@;. return t;
F>}).qx }
}8FP5Z'Cf% } ;
\twlHj4 2T|L##C 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
}tJ:-!*2 下面就可以修改holder的operator=了
"w A8J%: sn*s7v: template < typename T >
7_{x '#7 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
/TB_4{ {
g3qtWS return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
l/1uP }
d- ]% {6KU.'#iF 同时也要修改assignment的operator()
.N5"IY6> 6znm?s@~ template < typename T2 >
A]n!d}? T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
crmnh4- 现在代码看起来就很一致了。
c#rbyx?5 7N""w5 六. 问题2:链式操作
4o|~KX8Qz 现在让我们来看看如何处理链式操作。
6?t5g4q*nn 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
K@d`jb4T 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
BY 1~\M 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
CsE|pXVG 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
!Q?4sAB 9np<r82 template < typename T >
jRBx7|ON struct result_1
:bh[6F {
Mc\lzq8\ 1 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
%k2zsM } ;
,CvU#ab8$ {=(4 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:
*yJb4uALB M0]fh5O template < typename T >
>U}~Hv] struct ref
O_:Q# {
}M1<a4~ typedef T & reference;
kC#;j=K? } ;
:3G9YjzC} template < typename T >
.Kv@p jOr struct ref < T &>
B
51LZP {
weDv[b5i typedef T & reference;
;Joo!CXHO } ;
\k* ]w_m- :@p`E}1r{ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
1DBzD%@Oz (g;Ff`P
Pc template < typename T >
`W/6xm(X5; typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
?K]k(ZV_+Y {
PK~okz4b return l(t) = r(t);
mEqV&M1;7l }
0|U<T#t8? 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。
Lf,gS*Tg? 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
l%)XPb2$J ~q9RZ#g13J 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
oNdO@i%.q4 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
[R~HhM _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
D +oo5 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
^.4<#Qs 最后的布局是:
\K4m~e@! Add
$SDx)
'! / \
{<i!Pm Divide 5
;P{ *'@ / \
(O&b:D/Y _1 3
D`gY6wX 似乎一切都解决了?不。
9DT}sCLz:B 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
W}e5 4-lu 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
~jPe9 OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
X$xqu\t7 ePF9Vzq template < typename Right >
t]m#k%) assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Z<wg` Right & rt) const
t9=rr>8) {
MdPwuXI return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
t EN%mK }
rUuM__;d 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
1]qhQd-u 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。
f{vnZ|WD 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。
H<q:+ 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。
' E@D 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。
&2g1Oy~ 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?
ei"FN3 Rm 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:
;TR.UUT [[)HPHSQ template < class Action >
:xA'X+d/' class picker : public Action
18`?t_8g {
_LS=O@s^ public :
LsmC/+7r$1 picker( const Action & act) : Action(act) {}
J"z8olV // all the operator overloaded
v3[
2!UXq } ;
a([cuh. -yC},tK Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
){,8}(| 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
P!-9cd1C, /2YI!U@A template < typename Right >
3cs'Oz<w picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
O/FQ'o1F {
vb$k/8JK return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
8J>s|MZ }
7wZKK0;T 9 Z4H5!:( Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
P ^D\znvc 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。
x&kF;UC BK-{z).) template < typename T > struct picker_maker
>`t
|a {
QYg2'`( typedef picker < constant_t < T > > result;
C`DTPoXN } ;
7H=/FT?e] template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
oo/#]a {
;]'mx typedef picker < T > result;
&OsJnkY<< } ;
\[Q,>{^ sqsBGFeG 下面总的结构就有了:
/9i2@#J}W1 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。
/5SBLp}Sy 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。
MvQ0"-ZQ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
aLG6y Vtu 至此链式操作完美实现。
IY+P Yad -cOLgrmp rry 33 七. 问题3
meE&, { 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。
t}]=5)9< r IY_1 template < typename T1, typename T2 >
`n$pR8TZ_ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4s%vx]E {
<Knl6$B return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
4y:yFTp }
XZ}]H_, n %r?Y!=0 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:
3u_[=a 'tklz* template < typename T1, typename T2 >
Il,2^54q struct result_2
QT&2&#Z {
]haZ T\ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Nxp7/Nn3 } ;
n~@;[=o?5 !T!U@e=u 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?
2ntL7F<ow 这个差事就留给了holder自己。
JN,4#, !0i =#
<!s! template < int Order >
JUHmIFjZ class holder;
a~>+I~^K5q template <>
*?:V)!.2z class holder < 1 >
~+
Mp+gE {
At@H public :
3MH9%*w'0 template < typename T >
yb\T<* struct result_1
Y23- Im {
ltK\)L typedef T & result;
MAb*4e# } ;
@y]ek/ template < typename T1, typename T2 >
P{-j^'y struct result_2
IOhJL'r {
g(& hu S typedef T1 & result;
*t=8^q(K[ } ;
%Ya%R@b} template < typename T >
M#Kke9%2 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
iI.pxo
s {
3Xcjr2]~ return (T & )r;
Td(eNe_4T }
zZp0g^;.? template < typename T1, typename T2 >
2@~.FBby7@ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Sqn|
{
>8M=REn4 return (T1 & )r1;
Cw$0XyO }
*hWpJEV } ;
0gTv:1F/ M$YU_RPl+ template <>
SbLm class holder < 2 >
RRRF/Z;)) {
K-,4eq! public :
Aqy y\G; template < typename T >
27J!oin$ struct result_1
aW=c.Q. {
=
y@*vl typedef T & result;
$/p0DY } ;
RW-)({ template < typename T1, typename T2 >
T3wQ Rn struct result_2
$|"Y|3&X {
:Oiz|b( typedef T2 & result;
PaD6||1F } ;
A>\5fO template < typename T >
*jR4OY|DXH typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
#B2a? {
~ECIL7, return (T & )r;
kz_gR;"(Z }
q]scKWYI template < typename T1, typename T2 >
o%yfR.M6$ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
XQ3"+M_KG {
@vZeye return (T2 & )r2;
R?t_tmKXC! }
fV#,<JG } ;
tgyW:<iv pKtN$Fd J5TT+FQ 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
TTa$wiW7' 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
&t~NR$@ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
38GkV.e}$ X L3m#zW& return l(i, j) = r(i, j);
$PstEL 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
c>Tf@Aog> bN\;m^xfu return ( int & )i;
B[.$<$}G return ( int & )j;
tzShds 最后执行i = j;
)IVk4| 可见,参数被正确的选择了。
`# U<'$ =X1oB,W{ z]2MR2W@X 7@&mGUALO C$0rl74Wi 八. 中期总结
`?{6L# 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
BG6.,'~7o 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Y\Z6u) 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
ppo.# p0w 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
0bpGPG's& H_ a##z H u9nJ ihJ!]#Fbm .i {yW Im?/#t X 九. 简化
Egz6rRCvg 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
MDQ:6Ri 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
cTW$;Fpc+ 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:
2 OV$M~ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
\2!. +-*/&|^等
|$;4/cKfy 2. 返回引用。
9OFH6-;6`\ =,各种复合赋值等
lN&+<>a 3. 返回固定类型。
T
Xiu/g( 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
dt@~8kS 4. 原样返回。
S\]9mHJI operator,
,Ne9x\F 5. 返回解引用的类型。
;HBKOe_3 operator*(单目)
fWC(L s 6. 返回地址。
lI%RdA[ operator&(单目)
rizjH+ 7. 下表访问返回类型。
)3A+Ell` operator[]
Pl!E$
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
ePZAi"k operator<<和operator>>
"Bv V89 }Ml BmD 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。
MLlvsa0 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
A9g/At_ ~9OZRt[& template < typename Left >
!4!qHJISa struct value_return
auB
931| {
H5#]MOAP template < typename T >
KgbBa2@+ struct result_1
\D k >dE&I {
BW6Ox=sr< typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Nmd{C(^o } ;
BeLqk3'/ $a8,C\me? template < typename T1, typename T2 >
6}.B2f9 struct result_2
~EIY(^|py {
8=!M0i typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
A/N$ } ;
/(w:XTO< } ;
Z1FO.[FV N7%+n*Z Sq&*K9:z 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
UAT46 j=)Cyg3_% 下面我们来剥离functor中的operator()
2B_6un];W 首先operator里面的代码全是下面的形式:
~4[2{M.0>@ mD:d,,~ return l(t) op r(t)
jMUE&/k return l(t1, t2) op r(t1, t2)
_=jc%@]1y return op l(t)
.
({aPtSt! return op l(t1, t2)
GBvB0kC) c return l(t) op
5M{N-L_eC return l(t1, t2) op
]nN']?{7PW return l(t)[r(t)]
g*ES[JJH& return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
)1O *~% -8qLshQ 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:
fcb:LPk; 单目: return f(l(t), r(t));
sMli! u return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
.9> er 双目: return f(l(t));
it\{#rb=4 return f(l(t1, t2));
E$/`7p8) 下面就是f的实现,以operator/为例
KO<fN,DR 1j6ZSE/*| struct meta_divide
Wt"@?#L {
%,MCnu&Z template < typename T1, typename T2 >
/^qCJp` static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
pq*b"Jku1 {
BgD;"GD*W return t1 / t2;
Mq42^m:qe }
Gp$[u4-6M6 } ;
N2;T\xx, C;wN>HE 这个工作可以让宏来做:
a<sEd p ~.AUy%$_g+ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
-hL8z$} template < typename T1, typename T2 > \
{ LJwW*? static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
29u"\f a 以后可以直接用
d#I'9O0& DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
O?D*<rwD 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
%fh
,e5(LT (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。。。)
;%]Q%7 1]fqt[*) sqei(OXy 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
~m[^|w )#T(2A template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
(E&}SI~ class unary_op : public Rettype
k5xzC& {
QgEG%YqB Left l;
s41<e" public :
,L\OhT unary_op( const Left & l) : l(l) {}
/Y:_qsO1 5IBe;o template < typename T >
@;fdf 3ian typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5ts8o&|
{
d'kQE_y2. return FuncType::execute(l(t));
z++*,2F }
&y mfA{s %xyt4}-)m template < typename T1, typename T2 >
45edyQ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
st|$Fu {
I&YYw8& return FuncType::execute(l(t1, t2));
cA`R~o"
}
6WgGewn } ;
>wdR4!x!? #|GP]`YT <!Nj2> 同样还可以申明一个binary_op
7X2g"2\Wm 6*S|$lo9B template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
e8a_)TU? class binary_op : public Rettype
P_z3TK {
v~?d7p{ Left l;
tcwE.>5O Right r;
9|D!&=8
public :
<)uUAh binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
7cK#fh"hvg /$! /F@^ template < typename T >
gJ+MoAM" typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Ii?<Lz {
,`^B!U3m return FuncType::execute(l(t), r(t));
&AU%3b }
B$ +YK%I I$n 0aR6 template < typename T1, typename T2 >
bDeHU$ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
gkI(B2,/ {
g*N~r['dZ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
X<x"\Yk }
;? '`XB! } ;
8%_XJyg hW~,Uqy Cj _Q9/ 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
`5r*4N< 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
dFjB &#Tl DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
2ELw}9 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。
X{| 1E85fl 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
(8?t0}#t 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。。。
3=o3VGZP 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
B0?E$8a 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
I?G
m 下面是修改过的unary_op
e#:.JbJ:D vd|PTHV_ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
I+kGEHO} class unary_op
S:v]3G {
y"#o9"&>& Left l;
S)iv k x SpdQ<] public :
%C" wUAY gGxgU$`#c unary_op( const Left & l) : l(l) {}
'v GrbmK 4`o_r% template < typename T >
*NS:X7p!V struct result_1
S;kI\; {
Zgkk%3'^' typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
cgNK67"( } ;
^ b{0|: &p8b4y_ template < typename T1, typename T2 >
\rn:/ struct result_2
TppR \[4] {
26B]b{Iz{ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
v#q7hw= } ;
'h53:?~ X=USQj\A template < typename T1, typename T2 >
KhIg typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;{[&&qMwU {
}dQW-U return OpClass::execute(lt(t1, t2));
K'kWL[Ut! }
8C7$8x]mM :V*c9,>ZO template < typename T >
"#\\p~D/< typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vnwS&;-k~ {
9dn~nnd'n return OpClass::execute(lt(t));
Aj((tMJNOw }
R".~{6 0}}b\!]9 } ;
7TD%vhbiwi i}"Eu<
P 8;K'77h 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
}c|)i,bL 好啦,现在才真正完美了。
UfIH!6Q 现在在picker里面就可以这么添加了:
g\^7 Q ,7-@eZ template < typename Right >
;}"!| picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
DdDwMq {
8-]\C return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
5q4sxY9T }
:j feY 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
;%wQnhg 6?8x[l*5M U0>Uqk", -=5]B ; Q#!|h:K 十. bind
PCKgdh}, 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
DvL/xlN 先来分析一下一段例子
d0ZbusHHb kq+`. Y6<"_ int foo( int x, int y) { return x - y;}
'KL!)}B$h bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
.$&_fUY bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
o}QtKf)W 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
o +-G@16 我们来写个简单的。
~t0\Q; @($ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Ek#?B6s 对于函数对象类的版本:
9qe< bds1
3" B$M template < typename Func >
&4]~s:F struct functor_trait
A\xvzs.d {
oY;=$8y<q typedef typename Func::result_type result_type;
$/R r|< } ;
aJ;6!WFW 对于无参数函数的版本:
ZV,1IaO Fke_ms=I^ template < typename Ret >
@xu/&pbI struct functor_trait < Ret ( * )() >
Cx,)$!1 {
zI$24L9* typedef Ret result_type;
)TH~Tq: } ;
)wFr%wNe 对于单参数函数的版本:
s01W_P .@R d]bM,`K* 6 template < typename Ret, typename V1 >
!/]vt?v#^ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
7"|j.Yq$H{ {
=A yDVWpE typedef Ret result_type;
aM2[<m} } ;
FXF#v>& 对于双参数函数的版本:
'OERW|BO ]E8S`[Vn template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Gd=l{~ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
moe5H {
J3;dRW typedef Ret result_type;
cag9f?w@V } ;
;?-`n4B& 等等。。。
JE[+ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
]n/fB|t E 4t Z. T9d template < typename Func >
vWM'}( struct func_return
#c2InwZV {
"q'9-lk template < typename T >
E#cW3\) struct result_1
:zL.dJwa {
~582'-=+ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
'yq'J) } ;
Q302!N .F*2]xj@" template < typename T1, typename T2 >
.x^`y2'U struct result_2
cv'Fc {
rX8EXraO typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
limzDQ^ } ;
^edg@fp } ;
4]\t6,Cz8 B-OuBS,fwC X>
*o\ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
$B
iG7,[# >QusXD"L> template < typename Func, typename aPicker >
^1%gQ@P class binder_1
oc2aE:>X {
Kk^tQwj/QE Func fn;
mndUQN_Gb aPicker pk;
~YuRi#CTD: public :
; md{T' OGy/8B2c template < typename T >
N ".-]bB struct result_1
S*H :/Ip {
)-3!-1 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
u&=SZX&G k } ;
$E^#DjhRQ3 !d1}IU-h template < typename T1, typename T2 >
x*#F|N4~', struct result_2
6,Q{/ {
zS:89y< typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
5JbPB!5; } ;
TsPO+x$l ]|q\^k)JU binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
|Hbe]2"x> mu1oD;lQ template < typename T >
(n-8p6x( typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_"Q
+G@@ {
LnJ/t(KV return fn(pk(t));
tUq* -9
V }
D PnKr/ template < typename T1, typename T2 >
x8T5aS typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
XN"V{;OP1 {
do{#y*B/g! return fn(pk(t1, t2));
I~S`'()J }
pBt/vS ad } ;
$JTy`g0>x Do(7LidC5 [E(DGt 一目了然不是么?
1!\!3xa V 最后实现bind
RlX;c!K @+} Q< ? 9i7+Y" template < typename Func, typename aPicker >
8N(bLGUG picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
/-$`GT?l {
3h";
2 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
| qHWM }
=rgWOn8 h^>kjMM 2个以上参数的bind可以同理实现。
nl5K1!1 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。
|1 is!leP ;FZ\PxN 十一. phoenix
(eJr-xZ/ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
dqUhp_f2qK ^V_acAuS^ for_each(v.begin(), v.end(),
ItKwB+my (
2O9dU 5b do_
)gR14a [
=Mn![ cout << _1 << " , "
35RH|ci& ]
[X^JV/R .while_( -- _1),
R76'1o cout << var( " \n " )
:`3b|u=KZ )
9z'</tJ` );
~JLqx/[|s <mY`<(bc 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:
f`A 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
pJa FPO..| operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
e,~c~Db*
Q 那么我们就照着这个思路来实现吧:
V]k!] ;S`N q%, nQ$N(2<Fe template < typename Cond, typename Actor >
`Q(ac|
0 class do_while
'b661,+d {
hD>:WJ Cond cd;
=53LapTPJ Actor act;
bk6$+T=> public :
{]D!@87 template < typename T >
j~Gu;%tq struct result_1
g=U?{<8.m {
&2xYG{Z typedef int result_type;
pHg8(ru| } ;
uhc0,V;S M\v4{\2l0
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
E0O{5YF^T ,s)~Y
p?< template < typename T >
4uftx1o
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~-:CN(U {
{eZj[*P do
ok6e=c ' {
8dA/dMQ act(t);
8V|-BP5^ }
bR8)s{p6 while (cd(t));
r?X^*o9 return 0 ;
qFs<s<] }
_b5iR<f } ;
zcZw} S~TJF}[k^6 3\WES! 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
"LxJPt\ 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。
yv:NH|,/y 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。
(w^&NU'e 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。
dY|jV}%T 下面就是产生这个functor的类:
/Z@.;M cq=R 4dok/ +Ec template < typename Actor >
A+}4N%kh class do_while_actor
[ho'Pc3A< {
N-Z 9
Actor act;
}I10hy~W public :
'H9~rq7 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
>lj3MNSH T*ic?! template < typename Cond >
A+l" picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
i:$g1 } ;
>mV""?r] Cn<kl^!Q- d{m0 uX56 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
z[rB/|2 最后,是那个do_
zKutx6=aj ,]Ma, 2 1_QO>T' class do_while_invoker
? c+; {
[n"<(~ public :
{HU48v"W template < typename Actor >
:
L>d]Hn do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
1%+^SR72 {
tc',c},h~, return do_while_actor < Actor > (act);
IviWS84 }
6\K)\ } do_;
N#:"X; \2`U$3Q 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
lrzW H0Q 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
7ou^wt+% 最后来说说怎么处理break和continue
Uww^Sq 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。
34=0.{qn 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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