一. 什么是Lambda
"
o3Hd 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
j,9/eZRZ 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,
b?!S$S xz +Y;hVcE9 )lz)h*%#
x|c_( class filler
Hj `\Fm*A {
cdGBo4 public :
V_e void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
RU/SJ1wM" } ;
I#]pk! 6f
t6;*, >Y\?v-^~; 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
OwNo$b]h` @.)[U:N xzFQ)t& [wJ\.9<Oa for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
/ $s(OFbi# M^e}w!U 5yj# 9H 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
\"L0d1DK) +T4}wm Q`;eI
a6U OZz!8-|wE 二. 战前分析
^B}q@/KV 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
%<p/s;eu 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
5eyB\>k, QUZ+#*:s \hEIQjfi for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
qu'D"0 /* --------------------------------------------- */
bI(8Um6m vector < int *> vp( 10 );
<$Sl%DoS transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
O.\\)8xA /* --------------------------------------------- */
4#:Eq=(W sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Jk7 Am-.0 /* --------------------------------------------- */
MZWv#;.] int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
8^_e>q*W /* --------------------------------------------- */
fz8 41 <Y for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
B~@Gfb>`' /* --------------------------------------------- */
.A_R6~:: for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
@SaxM4 ;n|%W,b- &m\Uc 0ZLLbEfnPB 看了之后,我们可以思考一些问题:
2 J3/Eu 1._1, _2是什么?
q\gbjci 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。
\~Ml<3Zd: 2._1 = 1是在做什么?
XIdC1%pr; 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。
CvEIcm=t 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。
> sQ&5-i L.JL4;U P \D]9:BNJ 三. 动工
vSv1FZu* 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
bR:hu}YS O
9M?Wk
: DWCf+4 >M##q?. template < typename T >
B[#n,ay class assignment
W:9l"' {
AGO"), T value;
V,8Z!.MG public :
:>_oOn[ _ assignment( const T & v) : value(v) {}
Y%|dM/a` template < typename T2 >
[7LdTY"Tl T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
D,lY_6= } ;
5Fj9.K~k Dbq/t^ 2|WM?V& 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
fU$_5v4 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
G+k wG)K vfXNN F &RI;!qn6( R9"}-A class holder
]$sb<o
.a {
rKT.~ZP\ public :
">20`Mj8 template < typename T >
3u+i assignment < T > operator = ( const T & t) const
6-g>(g {
cq3Z}Cp return assignment < T > (t);
lkR^2P }
Of$R+n. } ;
TiG?r$6v% {X_I>)Wg qHo Hh 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
&N+`O)$ ~_F;>N~ static holder _1;
T(]*jaB Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
0*oavY* l%?4L/J)# for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ylS6D 而不用手动写一个函数对象。
guf*>qNr )^"V}z
t K)+]as ~t$ng l$ 四. 问题分析
{{>,c}O / 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。
/eXiWa sQ 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。
n6M #Xc'JA 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
s_+.xIZ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
F;kKn:X L 下面我们可以对这几个问题进行分析。
)`ixT) C@zG(?X 五. 问题1:一致性
N^PkSf[)h5 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?|
@$;8k } 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
=VT\$
5A Qnt9x,1m_ struct holder
6U$e;cr6 {
2Qh)/=8lM //
T\=#y template < typename T >
Zs-lN*u7. T & operator ()( const T & r) const
(\r^0>H {
/0fHkj/J=B return (T & )r;
9vwm
RVN }
[F;\NJp6?^ } ;
mE>{K Tr|PR t 这样的话assignment也必须相应改动:
H Vhd#Q; UugR template < typename Left, typename Right >
K=}Eupn= class assignment
v&d'ABeT {
2mMi=pv9 Left l;
3hje Right r;
?,+&NX3m public :
'jO8C2Th% assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
l]Xbd{ template < typename T2 >
B4* y-Q.* T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
xO<%lq` } ;
!_~/Y/M 3^-R_ 同时,holder的operator=也需要改动:
~gOZ\jm} HY?#r]Ryt template < typename T >
oOAkwc%)b assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
a\oz-`ESa {
S#He OPRL return assignment < holder, T > ( * this , t);
@'GPZpbvZ }
F?6Q(mRl (NDC9Lls 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。
J4U_utp 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
G51-CLM, 7/k7V) return l(rhs) = r;
/"m#mhL 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。
?z6K/'? 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
],~[ ^0 -1NR]#P' template < typename Tp >
@g+v2(f2v class constant_t
0=t2|,} {
.J&89I]U const Tp t;
S'w}Ir public :
Y
9z*xS constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
05\0g9 template < typename T >
3 |LRb/| const Tp & operator ()( const T & r) const
:D;pD l {
q
#7Nk)<.
return t;
f\Hw Y)^> }
:A:7^jrhi } ;
,O:p`"3`0= 1ah,Zth2 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
,Shzew+ 下面就可以修改holder的operator=了
wq!9wk9 :hW(2=% template < typename T >
tX@y ]" assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
_T~&kwe {
+ZiYl[_| return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
&2[Xu4* }
L:mE)Xq2 L;L_$hu) 同时也要修改assignment的operator()
3O1Lv2)_ 2EN}"Du]mj template < typename T2 >
Ui9;rh$1eU T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
I.|b:c
xN 现在代码看起来就很一致了。
;L#RFdh B]}gfVO 六. 问题2:链式操作
a}|<*!4zUQ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
9IrCu?n9b 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。
Mqk|H~l5c 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。
%[9ty`UE 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。
MtF0/aT 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
lcy+2)+ qwnVtD template < typename T >
J kAd3ls struct result_1
9^N(s7s {
s|c}9/Xe) typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
OpU9:^r } ;
s'l|Ii \w1',"l` 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:
?OoI63& .f;@OqU template < typename T >
u*uHdV5 struct ref
dn?'06TD {
p[At0Gc
L typedef T & reference;
`'EG7 } ;
qdKqc,R1{ template < typename T >
3XQe? 2:< struct ref < T &>
5 $$Cav {
X%JyC_~< typedef T & reference;
].aFdy } ;
0kls/^ 0, $)PS#ND& 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
|r?0!;bN0 PO0Od z template < typename T >
m$(OQ,E typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Mw-L?j0o[k {
W?P4oKsql* return l(t) = r(t);
4${3e
Sg_ }
_5(p=Zc 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。
"$K]+0ryG< 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
4x4[ h)j#?\KYm9 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
f?eq-/U R _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
w2/3[VZ}l _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
)K$xu (/K +5 调用divide的对象返回一个add对象。
hu"-dT;4] 最后的布局是:
1|ddG010 Add
ot!m=s / \
$3&XM Divide 5
|wQ3+WN| / \
sKR%YK
"A _1 3
F s=x+8'M 似乎一切都解决了?不。
vkR~nIp 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。
{%^4%Eco 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。
!;[cJbqnh 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:
a MFUj+^ Oj_F1.
r template < typename Right >
a j
.7t=^ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
)1@%!fr Right & rt) const
/uDcJ1u66 {
gM]E8%;{ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
(V'w5&f(L }
WS.g`% 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
vSoG] :1 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。
N=T} 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。
)8}k.t>'s 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。
45<gO1 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。
8f)pf$v` 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?
t98S[Z(-%+ 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:
+_S0 `/N={ template < class Action >
AS~!YR class picker : public Action
%{:pBt:Z {
h<$%y(lP public :
N`fFYO picker( const Action & act) : Action(act) {}
4@<wN \' // all the operator overloaded
xE!0p EHd } ;
8@S]P0lk 4tUt"N 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。
n4 N6]W\5 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:
ZHeq)5C ;f 6|3 X*Orn template < typename Right >
NRT]dYf"z picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
M}CxCEdDB] {
!Yn#3c return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
dhJ=+Fz"w }
D/4]r@M2c I!1+#0SG Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
iTO Y 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。
$XMpC{ l=Pw
yJ template < typename T > struct picker_maker
,2^A<IwR {
P,WQN[(+ typedef picker < constant_t < T > > result;
<}8G1<QZ'. } ;
S0:Oep template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
k&f/f {
k2,`W2]^E typedef picker < T > result;
w{*V8S3h9 } ;
Mk973'K' 9h)8Mq+M 下面总的结构就有了:
F!/-2u5gF 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。
*HGhm04F{ 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。
v+79#qWK|n picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
yuJ>xsM 至此链式操作完美实现。
'
;nG4+K o.Y6(o n$7*L9)(C 七. 问题3
NW3qs`$-( 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。
)flm3G2u \awkt!Wa template < typename T1, typename T2 >
-Q?c'e ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\QF0(*!! {
J:ka@2>| return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
|r)QkxdU, }
V,'_BUl+x _j0xL{&& 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:
9Hb|$/FD {.KD#W
$5 template < typename T1, typename T2 >
P2C>IS struct result_2
a;-%C{S9r {
I\c7V~^hnG typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
2*#i/SE_ } ;
PN<VqtW EfpMzD7/( 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?
Y}t)!}p$r 这个差事就留给了holder自己。
XIZN9/; *o:J 4' +_bxza(ma{ template < int Order >
JEWc{)4QD class holder;
aot2F60J, template <>
@V5i class holder < 1 >
@H~oOf {
[UC_ public :
Iu`S0#+ template < typename T >
g.%} +5 struct result_1
s3Zt)xQ3 {
v#<{Y'K typedef T & result;
.sM,U } ;
x{K"z4xbI template < typename T1, typename T2 >
xJU]py~o struct result_2
y0&vsoT {
6\I1J=
C typedef T1 & result;
l Ib
d9F } ;
!]D`|HoW template < typename T >
UQ7]hX9 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
dPf7o
{
7[mfI?*m return (T & )r;
2cIKph }
5kQ@]n:<k template < typename T1, typename T2 >
G%>[7 ]H typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Wq5}LO) {
F.1u9) return (T1 & )r1;
e?B}^Dk0i }
C8T0=o/-` } ;
p8@&(+z J` gG`? template <>
V rx,'/IS8 class holder < 2 >
(y&sUc9 {
B9$f y).Gp public :
'kY/=*=Q template < typename T >
/
j%~#@ struct result_1
TecMQ0
KD {
|mRlP5 typedef T & result;
zn&ZXFgN } ;
ePJ_O~c template < typename T1, typename T2 >
qq<T~^ struct result_2
(U#
Oj" {
5p:BHw;%; typedef T2 & result;
IpSWg } ;
YwF&-~mp7n template < typename T >
|mHf7gCX typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Ev7v,7`z {
(jj`}Qe3U return (T & )r;
<Z.{q Zd }
!QbuOvw template < typename T1, typename T2 >
8HJ,6L r; typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
U.I
w/T-5 {
vyJ8"
#]qY return (T2 & )r2;
G8%VL^;O*5 }
qhcx\eD:? } ;
G/(,,T}eG %D:VcY9OC S$$SLy:P 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> >。
#Ktk[ "6 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
L97 ~ma 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
T`Up%5Dk BN%cX2j return l(i, j) = r(i, j);
%*npLDi 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Z}\,rex 6S_mfWsi return ( int & )i;
3c,4 wyn return ( int & )j;
Q3&DA1b` 最后执行i = j;
39
zfbxX 可见,参数被正确的选择了。
U!uJ )mm E0fMFG^P ~|O; Sdo= !u8IZpf S5ai@Ksf 八. 中期总结
{,h_T0D^j 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:
N"G\H<n 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
~]d 9 J 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
JA9NTu( 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
k+P3z&e (hZNWQ0 :):vB ,]: <l a:UkVK]MP r4K9W90 九. 简化
!9KDdU 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。
mTWd+mx 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
|nnFjGC`~ 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:
VV}"zc^ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Z8Y&#cB +-*/&|^等
9{j`eAUZl 2. 返回引用。
lZ[J1:% =,各种复合赋值等
>4kQ9lXL 3. 返回固定类型。
eZ[Qhrc 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
r2'K'?T3 4. 原样返回。
w@Q~ax/ operator,
l1]{r2g 5. 返回解引用的类型。
<\Y(+?+uZ operator*(单目)
41Q)w=hoN 6. 返回地址。
hHVAN3e operator&(单目)
S,Q^M
)$ 7. 下表访问返回类型。
Shy.:XI operator[]
.$W} 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
x"RF[d operator<<和operator>>
X@tA+ ocK4Nxs OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
JU5,\3Lz# 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
\ctzv``/n pKj:)6t" template < typename Left >
ip}%Y6Wj struct value_return
!> +Lre@ {
%5KK#w " template < typename T >
v@yqTZ struct result_1
c!wRq4 {
JBJ?|}5k4c typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
u?MhK#Mr } ;
XP% _|Q2X 7_qsVhh]$E template < typename T1, typename T2 >
',WJ'g struct result_2
XP}5i!}}7= {
+$(y2F7|u- typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
wA/!A$v( } ;
uuD2O )v } ;
\I4Uj.'>\ W?E,"z g4Dck4^!4 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
2W_[|.;' BCz4
s{F 下面我们来剥离functor中的operator()
er1XZ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
jCNR63/ Nb_Glf return l(t) op r(t)
mrG?5.7W return l(t1, t2) op r(t1, t2)
AI{0;0 return op l(t)
^/%Y]d$ return op l(t1, t2)
W|rAn2H return l(t) op
*dBmb return l(t1, t2) op
P{`fav return l(t)[r(t)]
C Q iHk return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
hslT49m> lV4TFt, 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:
7SYe:^Dx 单目: return f(l(t), r(t));
d#bg(y\G| return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
%P<fz1 双目: return f(l(t));
h,BPf5\S return f(l(t1, t2));
$t"QLsk0 下面就是f的实现,以operator/为例
B= E/|J</ 4Y1^ U{A+ struct meta_divide
VbJE zl {
{6qxg _{ template < typename T1, typename T2 >
:PY8)39@K static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
9 4lt?|3= {
(yd(ZY return t1 / t2;
#>lbpw }
( )ldn?v } ;
6}c!>n[' o(l%k},a 这个工作可以让宏来做:
)AdwA+-x UCj+V@{ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
s Iaehe'B template < typename T1, typename T2 > \
>Sk%78={R static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
d`$w3Hy 以后可以直接用
+cmi?~KS* DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
<GQ=PrT|/ 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
WpE"A (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。。。)
Xf7]+ nC??exc eUCBQK 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
7iM@BeIf +/mCYI template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
f!5w+6(
class unary_op : public Rettype
BU>R<A5h {
4o@:+T:1 Left l;
i-4L{T\K public :
c>/7E-T unary_op( const Left & l) : l(l) {}
'3Fb[md54 N:+EGmp template < typename T >
ax;<idC} typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
B|9XqQ EI {
xmC5uT6L3M return FuncType::execute(l(t));
N z=P1&G' }
46 \!W(O~y '4~I%Z7L template < typename T1, typename T2 >
a"g\f{v0AR typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
j%]sym {
R! X+- return FuncType::execute(l(t1, t2));
gCkR$.-E }
&%/T4$'+Y+ } ;
Q\xDAOEL G
OG[^T 3bo
[34 同样还可以申明一个binary_op
jll|y0 ;KmrBNF template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
i7 YUyU class binary_op : public Rettype
x*TJYST {
Ks(l :oUB Left l;
gy|o#&e]% Right r;
s)-bOZi public :
F,pKt.x binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
la 0:jO5 IFa~`Gf [ template < typename T >
xy&*s\=: typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
wzoT!-_X {
ta x:9j|~ return FuncType::execute(l(t), r(t));
Lrr(7cH, }
eIlovq/X LZs'hA<L template < typename T1, typename T2 >
oGg<s3;UND typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+eLL)uk {
}jWg&<5+z return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
M5_t#[ [ }
i 2uSPV!Tf } ;
P;'ZdZ(SLu 4:b'VHW. @PQd6%@ 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
7,alZ"%W 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
}K,3SO(: DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
9}fez)m:g0 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。
e6{E(=R[M 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
H`q[!5~8 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。。。
W.D>$R2 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
t pxk8Ys 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
@ uQ *$ 下面是修改过的unary_op
eHd7fhW5 -GB,g=Dk template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
RVs=s}|>* class unary_op
psz0q| {
:+
1Wmg Left l;
$ZB`4!JxG W* v3B. public :
A>FWvlLw'm N
Mx:Jh-YN unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Y!Io @{f q68m*1?y template < typename T >
7<B-2g struct result_1
d:_; {
d1
kE)R typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
;/+U.I%z } ;
STg}
Z "i*gJFW| template < typename T1, typename T2 >
V(io!8, struct result_2
Rs"G8Q9Q {
n)35-?R/M typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
0&2`)W?9 } ;
p_EM/jI, Wfc~"GQq4 template < typename T1, typename T2 >
uNw9g<g:V[ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
H ="I=} {
in K;n return OpClass::execute(lt(t1, t2));
tAY{+N]f }
.EH1;/ I6@"y0I template < typename T >
|~18MW typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
HGd.meQ {
0plX"NU return OpClass::execute(lt(t));
F>X<=YO0 }
pe3;pRh' ),xD5~_=q } ;
&" J; wg\p&avvb \ptjnwC^O 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
SN\c2^# 好啦,现在才真正完美了。
0O*kC43E_ 现在在picker里面就可以这么添加了:
~ ^ [/n@BK template < typename Right >
$P%cdJ T0 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
~$"2,& {
P4/~_$e return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
j},i=v }
Qj(ppep\U" 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
G\V*j$}! nf1 `)tXG P$*Ngt Sw5-^2x0' /5j5\F:33 十. bind
R*S:/s 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。
;G3?Sa7+ 先来分析一下一段例子
s2 :Vm\ x.] tGS E\;%,19Ob int foo( int x, int y) { return x - y;}
%yk_(3a bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
wQ@:0GJH bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
y%kZ## 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。
u3pFH( 我们来写个简单的。
b>k2@ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
C4|OsC7J 对于函数对象类的版本:
{B6ywTK\` ~(GNY5 template < typename Func >
$b53~ struct functor_trait
&`tAQN*Z {
4udj"-V typedef typename Func::result_type result_type;
S'hUh'PZ } ;
*yjnC 对于无参数函数的版本:
/4+(e I7 0 ]L
template < typename Ret >
^M;#x$Y? struct functor_trait < Ret ( * )() >
#h4FLF_w {
]6A wd A typedef Ret result_type;
uI%7jA~@ } ;
BHZhdm@), 对于单参数函数的版本:
;YW@ 3F-h VYO1qj template < typename Ret, typename V1 >
lCl5#L9 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
w&Gc#-B {
}N$f=:iI typedef Ret result_type;
EUQtl_h/H } ;
[K'gvLt1 对于双参数函数的版本:
k6RVP:V
P +OS template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
PiCGZybCA struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
D3P/: 4 {
t4/ye>P & typedef Ret result_type;
gw[Eu>I } ;
n^O!93a 等等。。。
,u)jZ7 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
H6|eUU[& =adHP|S template < typename Func >
IAq
o(Qm struct func_return
Y#~A":A {
a'dlAda template < typename T >
a_?b< struct result_1
X?n=UebO^ {
: T7(sf*!* typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
/S1/ ZI } ;
5$N#=i`V e3~{l~Rb template < typename T1, typename T2 >
<'SS IMr struct result_2
%9Z0\
a)[ {
kw]?/s` typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
150-'Q } ;
N
fG9a~ } ;
$u yx '=#fELMW U"+W)rUd 最后一个单参数binder就很容易写出来了
G
:k'm^k 6pbCQ
q template < typename Func, typename aPicker >
,u PcQ class binder_1
$j<KXR {
voN~f> Func fn;
LyWY\K a aPicker pk;
*pv<ZF0> public :
!Hl] & dIYf}7 P template < typename T >
9!W$S[ABRB struct result_1
oZd 3H {
~&Ne
P typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
xz.Jmv } ;
m|c[C\)By vgD+Y template < typename T1, typename T2 >
GQ7uxdqWBQ struct result_2
~?HK,`0h> {
Y68A+
B. typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
qIsf!1I? } ;
6L$KMYHE 4"(rZWv binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Ddpcov ,p#B5Dif/ template < typename T >
,I x>.^| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>V27#L2:J {
|l+5E return fn(pk(t));
8B?U\cfa^ }
CW?Z\ template < typename T1, typename T2 >
h@G~'\8t typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
LSJ.pBl\X {
tO:JB&vO2 return fn(pk(t1, t2));
vszm9Qf }
HdB>CVuh } ;
}^&f { 62zu;p9m m}s.a.x 一目了然不是么?
Rk3
bZvj3 最后实现bind
jga \Ry=nw 9,`i[Dzp rVoV@,P template < typename Func, typename aPicker >
T>rmm7F picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
V@#oQi* {
:,Y1#_\ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
~i>DF`w$ }
%\T,=9tD\ K3[+L`pz 2个以上参数的bind可以同理实现。
~h; 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。
4d PTrBQ? d9;&Y?fp 十一. phoenix
&|#[.ti1 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
B#jnM~fJz nv@z;#& for_each(v.begin(), v.end(),
k)S1Z s~G (
0
h!Du|? do_
L#byYB;E{ [
*S:~U cout << _1 << " , "
89 (qU ]
pQ:^ ziwa3 .while_( -- _1),
1Ng.Ukb cout << var( " \n " )
6Uk+a=Ar )
rVNx2 );
b2UDP W YxJQ^D` 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:
:#^qn|{e 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
u5k{.& operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
L4m Vk 那么我们就照着这个思路来实现吧:
4i)5=H zH}3J} 5buW\_G) template < typename Cond, typename Actor >
iiIns.V class do_while
_Ik?WA_; {
bAZoi0LR
Cond cd;
kP&I}RY Actor act;
e!*]y&W public :
QTi@yT: template < typename T >
9Sxr9FLW~ struct result_1
6Qt(Yu*s {
[_(J8~va typedef int result_type;
@NRN#~S,_] } ;
$5JeN{B NknS:r&2 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
B=a+cT )
bI.K[0^ template < typename T >
)/;+aDk typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_)
x{TnK {
fOHbgnL> do
&`l\Q\_[@ {
B&6NjLV act(t);
=?6c&Z }
@9HRGxJ=} while (cd(t));
:
"|/ return 0 ;
fc*>ky.v }
1 #,4P1" } ;
rx gSQ+G_ 9,INyEyAL B\RAX# 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Zpkd8@g@ 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
=eU=\td^ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
vY m:V:7Y2 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
Za{O9Qc?D| 下面就是产生这个functor的类:
/f1]U
LmC: Q/4-7 @c]KHWI template < typename Actor >
{S{ %KkAV class do_while_actor
rzAf {2 {
9Q4{ cB
Actor act;
A[+)PkR public :
*HR
pbe2 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
?K[Y"*y2 M\m:H3[ template < typename Cond >
*gwlW/%Fz picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
9AVj/?kmU } ;
MrHJ)x"hy Pl:4`oY3 M=Ze)X\E*' 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
DlUKhbo$g 最后,是那个do_
Q`9c/vPU UXBWCo;- mBErU6?X,A class do_while_invoker
(`dz37@* {
B<SE|~\2 public :
$WIVCp template < typename Actor >
{O2=K#J do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
=;0-t\w! {
'r]6 GC8Z$ return do_while_actor < Actor > (act);
Z8$BgP }
c36p+6rJk= } do_;
'z"vk /Yy)=~t{ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
p [C
9g 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
0 MK} 最后来说说怎么处理break和continue
)&1v[]%S 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。
^H.B6h? 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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