一. 什么是Lambda
<hA1[S} 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
-ghmLMS%t 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,
r`8>@2sW1 /eI]!a =bwuLno> "dN4EA&QJ class filler
ys#V_ysb {
*Mg. *N public :
*=p[;V void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
;94e } ;
)A6 eD |8:IH@K* @VVDN
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:
QwaAGUA ;vDjd2@ i4XE26B;e 4EZl
(v"f` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
^G~C#t^ },;ymk|g[ J_H=GHMp} 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
e~+VN4D&b>
8FmRD AzmISm 9:\YEs" 二. 战前分析
PU\?eA 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。
:qQpBr$ 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
G+$A|'<`z 13X\PO'9 l^$8;$Rq
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
PI5a'k0F /* --------------------------------------------- */
Y4 < vector < int *> vp( 10 );
XC
D &Im transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
-hpJL\ng /* --------------------------------------------- */
P`$"B0B) sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
;<9 dND /* --------------------------------------------- */
~}g"Fe int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
hA0g'X2eC /* --------------------------------------------- */
g+xA0qW for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
06dk K)` /* --------------------------------------------- */
>kLUQ%zE@ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
"{&?t}rj+ j=C o < SIe5"{ !|1GraiS 看了之后,我们可以思考一些问题:
g3`:d)| 1._1, _2是什么?
4.^1D';( 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。
D@]*{WO 2._1 = 1是在做什么?
iO 9fg 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。
fF"\$Ny 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。
<A_L Zi $<~o,e-4 oOU?6nq 三. 动工
fF\s5f#: 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
)U~,q>H+
% Y~j)B\^{ '^!1A GF aIA9rn template < typename T >
Eed5sm$H class assignment
\+STl#3*q {
PZDj)x_%B& T value;
S5W*,? public :
/;[Zw8K7 assignment( const T & v) : value(v) {}
7E-1
#4 template < typename T2 >
S\F;b{S1 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
e{~3& } ;
0rjH`H]M UZ`G S$D@ [YsN c 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
2[ #7YWs 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
(eOzntp8 ,Qd;t 4Hk eXS. <yxEGjm class holder
=xa:>Vh# {
qNH=
W?T8. public :
9qHbV
9,M template < typename T >
[KT'aGK$ assignment < T > operator = ( const T & t) const
"8'aZ.P {
%s^2m"ca}= return assignment < T > (t);
~; emUU }
\G!TC{6 } ;
"'@iDq%y cr&sI=i {!$E\e^d 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
iEtnwSt L~,x~sLd static holder _1;
mX2(SFpJar Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
} ! jk I1IuvH6 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
jmDQKqEc|l 而不用手动写一个函数对象。
aWG7k#nE '\&t3?; Oc51|[
Wj W[dK{?RB 四. 问题分析
y(#Aze{yC 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
<vP{U 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
LFi 8@ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
F@76V$U. 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
M_5$y)M 下面我们可以对这几个问题进行分析。
#`1@4,iC sbxOnwP\ 五. 问题1:一致性
W!R}eLf@ 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?|
,<pk&54.@' 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
]
BJ] 'T8(md299 struct holder
D9cpw0{nc {
H\zV/1~Y //
.%.bIT template < typename T >
?8g*"&cn T & operator ()( const T & r) const
:U,n[.$5' {
GkhaB(btk' return (T & )r;
oi@/H\7j }
^F>C|FJ2 } ;
yc#0c[ZQu 3rF=u:r7c 这样的话assignment也必须相应改动:
ifA)Ppt<` 8BL]]gT-I template < typename Left, typename Right >
lk$@8h$vS class assignment
9K9{$jN~ {
IfK%i/J Left l;
({GN.pC( Right r;
3X0"</G6 public :
G,VTFM6 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
J
FYV@%1~ template < typename T2 >
iiWs]5 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
\c"{V-#o\ } ;
%Km^_JM -v'|#q 同时,holder的operator=也需要改动:
G(g.~|=EZ yX^/Oc@j template < typename T >
Rh[%UNl assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
_y,?Cj=u| {
s/;iZiWK return assignment < holder, T > ( * this , t);
8f\sG:$ }
+A
4};]W| cv .R`)l 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。
6AM-^S@ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
(1t b -HE@wda return l(rhs) = r;
^
#6Ei9di 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。
-^Pn4y]A) 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
k>2tC< =JqKdLH template < typename Tp >
tX<.
Ud class constant_t
2MV!@rx {
XLog+F$` const Tp t;
%^5|3l3y public :
sPu@t&$
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Dd3GdG@*~ template < typename T >
:`pgdn const Tp & operator ()( const T & r) const
SuO@LroxTB {
7$z]oVbO' return t;
\Ax[/J2aO }
"kS(b4^ } ;
8?YWE62 U{8]TEv 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
%ut^ O 下面就可以修改holder的operator=了
NZP>aV- ~ AU!Gm. template < typename T >
}i)^?@ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
%yVboA1 {
h#Z5vH return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
.L#xX1qr }
l8$7N=Y bv%A; 同时也要修改assignment的operator()
*0*1.>Vg CDNh9` template < typename T2 >
STr&"9c T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
zKnHo:SV 现在代码看起来就很一致了。
c{qoASc? x#-+// 六. 问题2:链式操作
L~WC9xguDl 现在让我们来看看如何处理链式操作。
a*qf\&Vb| 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
Hn-k*Y/P 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
Po
,zTz 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
X;~3 U
9 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
y<Z-f. gbC!>LV template < typename T >
H{XD>q. struct result_1
6r|Bi HP {
=GP~h*5es typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
&fyT}MA } ;
xE[CNJ%t^, @(~m. p| 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
_ ?\4k{ET O%>FKU>(? template < typename T >
qoifzEc`U struct ref
ug|'}\LY {
f&n6;N typedef T & reference;
UC u4S > } ;
/+11`B09 template < typename T >
KMhEU** struct ref < T &>
YgeU>I|v {
h
rksPK"s2 typedef T & reference;
MFHc>O
DA } ;
A.5N<$l w
b@Zna 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
]+OHxCj: hj8S".A_ template < typename T >
#fuc`X3:HL typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
>z,SN {
6F@2:]W return l(t) = r(t);
{m<NPtp910 }
EYsf<8cl 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。
Z7Y+rP[l 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
U#7moS'r hDP&~Mk 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
M_ GN3 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Buv4&.Z} _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
ZjOUk;H? +5 调用divide的对象返回一个add对象。
`;:zZ8* 最后的布局是:
B?-~f^*,jG Add
_6"YWR / \
-f4>4@y Divide 5
t$*V*gK{ / \
E&RiEhuv _1 3
0Xke26ga 似乎一切都解决了?不。
T VuDK 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
TqZ&X|G 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
DaK2P;WP OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
PCx] >& |, Lp1 template < typename Right >
cc$L56q assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
W,g0n=2V Right & rt) const
#Fl5]> | {
*1>zE>nlP return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Bl
>)G X\l }
NY& |:F 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
=s\RK
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。
v4YY6?4 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。
kJOSGrg 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。
5W(S~} 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。
ToNRY<! 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?
h|DKD. 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:
RyJN=;5p PN +<C7/ template < class Action >
fV\ eksBF class picker : public Action
L,
k\`9bQ {
gO E3x^X*{ public :
qXb{A*J picker( const Action & act) : Action(act) {}
xIrRFK9[Q // all the operator overloaded
8%Wg;:DZx } ;
<]/z45? 3 E~d 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。
3XOf-v:~ 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:
L'*P;z7< l$:.bwXXO template < typename Right >
H=f'nm]dQ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
5z$>M3 {
%U4w@jp return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
rLy<3 }
7n_'2qY ZgXn8O[a Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
T9N&Nh7 3 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。
Ao%;!(\I% `2j \(N, template < typename T > struct picker_maker
RyxEZ7dC<y {
~MgU"P> typedef picker < constant_t < T > > result;
e/h2E dY } ;
H/eyc` template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
bay7%[BLB {
1e0O-aT#Q typedef picker < T > result;
!.[N(%" } ;
)R QX1("O EK-Qa<[| 下面总的结构就有了:
W/U_:^[- 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。
<K#]1xCA 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。
[qMFLY$ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
v7L}I[f 至此链式操作完美实现。
K~?M?sa [CfA\-gx<f =>PBdW 七. 问题3
T.=du$ 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。
8ol R#> p
PF]&:&-b template < typename T1, typename T2 >
l9 K 3E<g ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<IX)D `mf {
h,D6MP return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
E2PMcT{)_ }
xyoh
B#'W 0B4&!J 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:
q$;'Fy%oy 8@S5P$b}; template < typename T1, typename T2 >
xSQ0] vE struct result_2
q0}?F {
/eoS$q typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Mohy;#8Wk } ;
e'
`xU d^&F%)AT 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?
,r,~1oV<" 这个差事就留给了holder自己。
w(P\+ m <% f>u{e~Q, 7Y8 B \B)w template < int Order >
owA0I'|V-A class holder;
{GaQV-t template <>
$rZ:$d.C class holder < 1 >
.45XS>=z# {
cI5*`LML1 public :
QSn%~o05 template < typename T >
O$> <E8q struct result_1
NjTVinz {
sH^?v0^a typedef T & result;
h-XMr_F } ;
2Qoj>Wy{ template < typename T1, typename T2 >
A0NNB%4|/ struct result_2
5>XrNc91 {
&zCqF=/9U typedef T1 & result;
4b" %171 } ;
HzO6hb{jJO template < typename T >
YzcuS/~x typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
KAR XC,z {
~dIb>[7wy return (T & )r;
(okCZ-_Jn }
fs]9H K/@\ template < typename T1, typename T2 >
,tEvz typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
8Ee bWs*1 {
brQkVt_)EE return (T1 & )r1;
cI)XXb4 }
A2`QlhZ } ;
bb6
~H ;|2h&8yX(/ template <>
sP0pw]! class holder < 2 >
s[yIvlHw` {
u@`)u# public :
cx]O#b6B. template < typename T >
ZKGS?z struct result_1
Tl#Jf3XY} {
XFeeNcqF typedef T & result;
2p( M`@ } ;
'~-Lxvf' template < typename T1, typename T2 >
!;SpQ28 struct result_2
w"CcWng1 {
~3{C&c typedef T2 & result;
\ B~9Ue! } ;
zS Yh ?NB5 template < typename T >
&FWPb# typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
_v=@MOI/J {
]Q\Ogfjp return (T & )r;
D_6GzgZ }
Z\=].[,w4 template < typename T1, typename T2 >
~P*t_cpZ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
lN,8(n?g {
E"Z9 NDgl# return (T2 & )r2;
wHW";3w2~ }
%6`{KT? } ;
r9Ux=W\ 2Yx6.e< `_]Z#X&&h 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> >。
>'i
d/ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
`Z{kJMS 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
r)|X?
qO return l(i, j) = r(i, j);
]P TTI\n 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
PN{l)&K2. u7u8cVF return ( int & )i;
l`2X'sw[/ return ( int & )j;
I/bED~Z:a 最后执行i = j;
,jBd3GdlZ 可见,参数被正确的选择了。
QZBXI3%#s Sf}>~z2 |Xblz1>DF IMY?L ]1 #& J( 八. 中期总结
gmfux
b/ 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:
\s2hep 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
-ob_]CKtJ~ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
ZdEeY|j 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
u93=>S d\`A
^ %S8e:kc6 $Yt29AQ 'Y+AU#1~H ?lv{;4BC 九. 简化
&\] [:kG; 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。
07"dU
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
\5^#5_< 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:
lKs*KwG 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
v]g/
5qI& +-*/&|^等
e-4XNL[F 2. 返回引用。
~R.8r-kD` =,各种复合赋值等
B&0^3iKFi 3. 返回固定类型。
m?-3j65z 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
05:`(vl 4. 原样返回。
A~Eu_m operator,
c/ wzV 5. 返回解引用的类型。
UYH;15s operator*(单目)
>Fm}s, 6. 返回地址。
]RmQ*F- operator&(单目)
-6MgC9] 7. 下表访问返回类型。
4-[L^1%S[ operator[]
8WU
UE=p 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
@EzSosmF operator<<和operator>>
)t{oyBT chsjY]b 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。
2Z6#3~ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
lIO.LF3 58*s\*V`\ template < typename Left >
Qi|jL*mj& struct value_return
buGW+TrWY {
3%m2$\ template < typename T >
ykSn=0 struct result_1
5O&6 (Gaf {
/-<S F T` typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
^_JD
7-g } ;
<Mo_GTOC! ]{Vq; template < typename T1, typename T2 >
~oI7TP struct result_2
Vb06z3"r {
`pF|bZ?v typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
\pZ,gF;y } ;
4EzmH)4G } ;
#M6@{R2_
o)'T#uK %y33evX/B 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
s
bd;Kn *52*IRH 下面我们来剥离functor中的operator()
g o/]+vD 首先operator里面的代码全是下面的形式:
5n1;@Vr .MuS"R{y return l(t) op r(t)
!o 2"th return l(t1, t2) op r(t1, t2)
.Vux~A return op l(t)
EvIL[\Dy return op l(t1, t2)
!<]%V]5[_ return l(t) op
W-@A return l(t1, t2) op
!!_K|}QOE return l(t)[r(t)]
9@Yk8 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
S2K_>kvG)~ ^AMcZ6!\ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
qSj2=dlW 单目: return f(l(t), r(t));
_*6nTSL return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
r_T\% 双目: return f(l(t));
ZA zn-n return f(l(t1, t2));
T F&xiL^ 下面就是f的实现,以operator/为例
Z}.N4 / ," struct meta_divide
jdQ`Y+BC {
-,Cx|Nl template < typename T1, typename T2 >
9_[TYzpB! static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
}6.R.*Imz {
X>2_Gol! return t1 / t2;
B;[{7J] }
?ltTJ(Po } ;
bLGgu# r#*kx# " 这个工作可以让宏来做:
l]inG^s R9D<lX0% #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
JPS22i)P template < typename T1, typename T2 > \
q5?g/-_0[ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
tYiK#N7 以后可以直接用
w"$CV@AJ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
R6]/g 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
%5RY Ea (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。。。)
NY\q p!>FPS =2pGbD;* 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
`C`CU?D oEU %" template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
W$ #FM$U class unary_op : public Rettype
8AT;9wZqt {
Hv(0<k6oH Left l;
{S(?E_id5b public :
q17c)]<" unary_op( const Left & l) : l(l) {}
r]Bwp i% :}TT1@ template < typename T >
Oga0CR_ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}9t$Cs% {
IBb3A return FuncType::execute(l(t));
(%"M% Qko }
P0S;aE iU{bPyz, template < typename T1, typename T2 >
7kO5hlKeo typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-}1S6dzr {
;$l!mv7 return FuncType::execute(l(t1, t2));
L=3^A'| }
@26H; } ;
AZt~ \qf
2]C`S,) m `~/]QQ 同样还可以申明一个binary_op
|/C>xunzz -}@3,G template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
1HL}tG?+# class binary_op : public Rettype
U|6 ME%xm {
Sx+.<]t2A Left l;
L.>tJ.ID Right r;
)`yxJ;O@$ public :
^;n,C+ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
bEP-I5j1t 23@e?A=C template < typename T >
KB <n-' typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Bx0^?> {
qyGVyi3 return FuncType::execute(l(t), r(t));
pL8+gL }
YuSe~~F)j w'K\}G~ template < typename T1, typename T2 >
1uz9zhG>< typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Kc_QxON4 {
YOwo\'|= return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
(o)nN8 }
n^'ip{ } ;
.5|AX6p+^ q PuxYU ]=of=T: 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
]H0BUg 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
oQI3Yz DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
sguE{!BO 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。
+b1(sk=4z 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
U0t/(Jyg 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。。。
?~uTbNR 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
rcMVYSj0 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)
1i4KZ"A5+ 下面是修改过的unary_op
0vNEl3f'O % @3AA< template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
>w+WG0Z
K class unary_op
]S<eO6z {
wQWokpP;T7 Left l;
4_3Jpz* v>YdPQky public :
^%-$8sV DhV($&*M unary_op( const Left & l) : l(l) {}
} *|_P BusD}9QqB template < typename T >
Gp'rN}i^ struct result_1
:,%~rR {
7kx)/Rw\B typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
csz/[* } ;
HGfV2FtT z 0RAmwfXm template < typename T1, typename T2 >
]]`hnzJX struct result_2
]?S\So+ {
z]^&^VFu typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
a_4Ny } ;
KRQKL`}} 4\4onCzuT template < typename T1, typename T2 >
=:n>yZ3T typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
z:-a7_ {
~Wjm"|c return OpClass::execute(lt(t1, t2));
7tMV*{+Z }
U(3+*'8r,1 /+pbO-r W* template < typename T >
I>o+INb: typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
dawe!w! {
vpcx 1t< return OpClass::execute(lt(t));
rM#jxAb }
rlk0t159 n o`c[XY } ;
ty[bIaQi ?r0#{x~ -;&aU;k 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
$D
+6=m[ 好啦,现在才真正完美了。
_R<eWp 现在在picker里面就可以这么添加了:
ewg&DBbN" L22GOa0 template < typename Right >
Pf;'eOdp picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
9%WUh-|'p {
vJVL%,7 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
@y3w_;P }
=fG c?PQ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
=k6zUw;5 U 8-5MGh0L MO&QR-OY S`gUSYS"w 'uS!rKkQlu 十. bind
z=:<]j#= 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
-jnx0{/ 先来分析一下一段例子
|ybW n#t{3qzpD .ii9-+_ int foo( int x, int y) { return x - y;}
[~9rp]< bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
'#gd19# bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
]C_g:|q 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
#7I,.DUy[ 我们来写个简单的。
x4fl= 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
X5 UcemO 对于函数对象类的版本:
B?9K! c 9~98v;Z1 template < typename Func >
#D M%_HXDi struct functor_trait
{Ak{
ct\t {
t=syo-> typedef typename Func::result_type result_type;
[T#5$J } ;
H_KE^1 对于无参数函数的版本:
R}njFQvS) QLrFAV template < typename Ret >
Wc [@, struct functor_trait < Ret ( * )() >
4of3#M {
Ac;rMwXk# typedef Ret result_type;
qOYCQ } ;
R+k-mbvnt 对于单参数函数的版本:
vKN"o* q 3-#|6khqt template < typename Ret, typename V1 >
O9*cV3}H struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
ss63/ {
O4@sN=o typedef Ret result_type;
E;$)Oz } ;
>y)(M(o 对于双参数函数的版本:
Ug02G e\x=4i template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
*5Upb,** struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
x'kwk {
N p9N#m? typedef Ret result_type;
>FED*C4 } ;
?#?[6t 等等。。。
w='1uV<6 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
ktLXL;~X LW6&^S?4{ template < typename Func >
=S/$h}Vi struct func_return
e@' rY#:u {
}YJ(|z"" template < typename T >
3"=% [ struct result_1
0jCYOl {
&EKP93
typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
WF\
hXO } ;
+shT}$cb1 ;@p2s'( template < typename T1, typename T2 >
`3+yu'
Q' struct result_2
G0Zq:kJ {
#k2&2W=x typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
j~,7JJ
(y } ;
CqX2R:# } ;
7uG@hL36 _"n1"%Ns fTiqY72h 最后一个单参数binder就很容易写出来了
$G/h-6+8 "+3p??h%Rq template < typename Func, typename aPicker >
}@MOkj class binder_1
>!O3 jb k {
Nf8."EDUW Func fn;
YSwAu,$jf aPicker pk;
!Cxo4Twg public :
wHm{4 LX),oR template < typename T >
jv7-i'I@ struct result_1
bK;I:JK3 {
^|y6oj typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
JwWW w1 } ;
*0]E4]ZO x&9}] E^< template < typename T1, typename T2 >
hR,VE'A
struct result_2
}Kc[pp|9< {
Ug>yTc_(7 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Z7RGOZQ}G } ;
T|^rFaA jqq96hP, binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
4zuM?Dp tiG=KHK%o template < typename T >
wY|&qX, typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
A6ipA/_ {
P5s'cPX return fn(pk(t));
.Tr!/mf_ }
]oB-qfbH template < typename T1, typename T2 >
5=%:CN!/@p typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ixF
'- {
+F3@-A return fn(pk(t1, t2));
(t'hWS }
`|K30hRp: } ;
JU+Uzp vQB;a?)o 2RXU75VY 一目了然不是么?
C9zQ{G 最后实现bind
O\y#|=d X`bN/sI 1A\Jh3;Q template < typename Func, typename aPicker >
i zJa`K picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
mh`~1aEr {
~]X4ru5,4 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
L,#ij!txS }
4mR{\
d 5BKga1Q 2个以上参数的bind可以同理实现。
$g&,$7}O_ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
Ut:>'TwG lc1?Vd$ 十一. phoenix
l/9V59Fv9 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
*olV Y/'O |uo<<-\jTO for_each(v.begin(), v.end(),
)]x/MC:9r (
y ,][ do_
#xL^S9P [
>DX\^86x cout << _1 << " , "
2eErvfC[ ]
YEfa8'7R .while_( -- _1),
w@&g9e6E cout << var( " \n " )
ph\KTLU )
"@: b'm );
r.1/*i $s$j</.q 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+EG)
< 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
dqwCyYC
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
5bU[uT,`6 那么我们就照着这个思路来实现吧:
*L_ +rJj, Pd-0u>k W,&z:z> template < typename Cond, typename Actor >
0<f\bY02 class do_while
v+XB$j^H {
H]e%8w))0 Cond cd;
sevaNs Actor act;
uNnx
i public :
L3[r7 b template < typename T >
[/_M!&zz2 struct result_1
H^y%Bi&^ {
;/gH6Z? typedef int result_type;
FPj j1U`C } ;
r [; .1,( F-i`GMWC do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
H}m%=?y@ E}eu]2=nU} template < typename T >
y9W6e" typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
l)y$c}U {
t(3<w)r2 do
dH4wyd` {
xXG-yh act(t);
a1V+doC }
5IOMc4v while (cd(t));
5!WQ return 0 ;
Y r3h=XY }
9WN4eC$ } ;
p.{9OrH(4
N7%iz+ ,\*PpcU 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
<>3}<i<[& 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。
^Mw>'*5^ 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。
}.md$N_F 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
kmHIU}Z 下面就是产生这个functor的类:
A y ?;0w0 T}DP35dBzE Glz)-hjJ:n template < typename Actor >
'N1_:$z@( class do_while_actor
}yM /z {
+#qW 0g Actor act;
8@`"Zz M public :
J:6wFmU do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
k.Tu#7 P%#WeQ+ template < typename Cond >
yEYlQ= [# picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
TR2X' `:O } ;
CX](^yU_ IIC1T{D}v Jpi\n-
d! 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
"[f"h 最后,是那个do_
fq^D<c{3 nXjf,J-T &?~OV:r9 class do_while_invoker
*>otz5] {
xw?Mc{w public :
?xTMmm template < typename Actor >
QwaCaYoh do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
o`B,Pt5vu {
,E&PIbDL1 return do_while_actor < Actor > (act);
P'Q|0lB }
S $wx>715 } do_;
`-)!4oJ] l=(4o4um 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
y+3<
]
N 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
B8Ob~? 最后来说说怎么处理break和continue
}e}J6[wP 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。
fiDwa
;, 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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