一. 什么是Lambda
(w4#?_ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
E70 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,
cXtL3T+ 69\0$O ! =I:Uc-Y pO=bcs8Z class filler
0nG&
LL5 {
<)y'Ot0 y public :
z{;W$SO
2 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
O:pQf/Xn } ;
nvgo6* Sr%~
5Q[W Ow+7o@$"/ 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
]X@/0 wf<uG|90 {I`B?6K5 Iu%/~FgPj{ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
ApjLY58=
X!nI{PE [Zi\L>PHO 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
vqv(KsD+:: SAly~(r?/ |M0 XLCNd_ CK'Cf{S 二. 战前分析
Ff%m.A8d,4 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
l.fNkLC# 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
l<GRM1^kU I\`:(V B3)#Ou2 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
GsE?<3 /* --------------------------------------------- */
|LiFX5!\ vector < int *> vp( 10 );
s^js}9]p transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
9]7+fu /* --------------------------------------------- */
DEqk9Exk` sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
_17c}o#`5w /* --------------------------------------------- */
(Q#ArMMORI int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
vWjK[5
M% /* --------------------------------------------- */
bbA+ZLZJn for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
_ 4Hf?m7z /* --------------------------------------------- */
S3btx9y{ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
9CUMqaY2 8I NVn'G "x3_cA~ [Z~>7ayF+) 看了之后,我们可以思考一些问题:
^EZ)NG=e5 1._1, _2是什么?
S7~yRIjB 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
~8}"X] 4 2._1 = 1是在做什么?
m6+2rD 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
PY)C=={p Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
si%f.A # F''4 j8 z8vFQO\I" 三. 动工
Xqf"Wx(X 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
nPvR HgduH::\# "c1vW<; %D e<H* template < typename T >
\'BKI; class assignment
qd!$ nr {
AUzJ:([V T value;
bZERh:%o public :
PN+,M50;1 assignment( const T & v) : value(v) {}
nLdI>c9R
template < typename T2 >
@fbvu_-]. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
r{p?aG } ;
BYNOgB1 /0Zwgxt4?7 q\d'}:kfu 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
&'T7 ~M: 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
o6Vc}jRH }*IX34 'Kp|\Tr @2kt6
W class holder
:m@(S6T m {
$o{f)'.>n public :
(O/hu3 template < typename T >
Kgk9p`C( assignment < T > operator = ( const T & t) const
3P I{LU {
|hOqz2| return assignment < T > (t);
2$\Du9+ }
Z+I[ } ;
'X@j PM o>J|^ X
B65,l 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:
PyzWpf 9.SPxd~
static holder _1;
pz.<5 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
j31
Sc3vG yd`.Rb&V for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
k
NK)mE 而不用手动写一个函数对象。
-`f JhQ| l.>QO ; \HTXl] @i6D&e= 四. 问题分析
.CwMxuW 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。
vV8y_ 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。
3u+~!yz 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
{jggiMwo.v 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
{IqbO>|"O_ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
UAUo)VVi" )v0m7Lv#/ 五. 问题1:一致性
A%%WPBk{O 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?|
ExY
~. 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
oNl_r: G wzP>Cq struct holder
SijCE~P {
:mY(d6#A> //
o )Ob}j template < typename T >
`Z/"Dd;F^3 T & operator ()( const T & r) const
WElB,a-RCp {
vIz~B2%x return (T & )r;
J}%&;uv
}
wQ4/eQ* } ;
)jCAfdnCs
`6Y'H2WJ? 这样的话assignment也必须相应改动:
9b()ck-\F# ,v>P05 template < typename Left, typename Right >
=(.HO:# class assignment
2l8jw:=H {
M)Ogb'@# Left l;
0&c12W|B<L Right r;
YadyRUE public :
@ ;rU# assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
/v=MGX@r template < typename T2 >
A!goR-J] T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
`')3} } ;
5I t+ S+a O8 k$Uc 同时,holder的operator=也需要改动:
)[G5qTO H.!M_aJH template < typename T >
Sf
lHSMFw assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
b _cD
>A {
<:>a51HBX return assignment < holder, T > ( * this , t);
:2K0/@<x }
Z`q?p E>R @/B&R^aVZ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
e9N"{kDs6 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
&YqgMC %3'80u6BCJ return l(rhs) = r;
e"[o2=v;5 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
V
mKMj' 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Hco[p+ M(I 2M template < typename Tp >
g2w0#- class constant_t
W}a&L {
cFD(Ap const Tp t;
PHZA?>Q7Z public :
C+*: lLY constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
NC@OmSR\0 template < typename T >
'd0]`2tVg4 const Tp & operator ()( const T & r) const
u=
!?<Q {
&*[T return t;
h ej }
iHWl%]7sN } ;
A$[@AY$MI F0+ u#/# 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
]"{K5s7 下面就可以修改holder的operator=了
DHgEhf] qZCA16 template < typename T >
ZIkXy*<( assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
$(.[b][S {
9q;+ Al^Z return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
^hRos }
lUUeM\ |4ONGU*`E 同时也要修改assignment的operator()
0rjxWPc 7L? ~;;L$ template < typename T2 >
{b=]JPE T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
2c_#q1/Z/ 现在代码看起来就很一致了。
vX/~34o]\ ?psvhB{O 六. 问题2:链式操作
OUS@)Tyh 现在让我们来看看如何处理链式操作。
zD7\Gv 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。
kImS'i{A 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。
'-S^z"ZrI 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。
u ; f~ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Z&/bp 1 SA)}---" template < typename T >
#3\F<AJ<VB struct result_1
u])N^AY"sj {
50uNgLs typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
/i"L@t)\t } ;
YeptYW@xfw E@Q+[~H } 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:
^MKvZ DOP 9ZeTS~i template < typename T >
~X*)gS-= struct ref
mp+
%@n.; {
9JJ(KY typedef T & reference;
=|
%:d:r } ;
Jf YO|, template < typename T >
((B7k{` struct ref < T &>
m9a(f >C {
Ca0~K42~ typedef T & reference;
ZlUd^6|:3 } ;
A"2k,{d OB>Pk_eQK 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
gj0gs NYm2fFPc template < typename T >
q1.w8$ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
y4w{8;Mh {
t+|c)"\5h return l(t) = r(t);
(/-2bO }
E#Smi507p 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。
0x4p!5 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
$*\[I{Zau} jyb/aov 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
)F8G q, _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
r**u=q%p _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
4S`2")V +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Fi14_{ 最后的布局是:
[x
kbzJ Add
`lRZQ:27X / \
F%UyFUz Divide 5
N~=p+Ow[H / \
ts<5%{M( _1 3
C C;T[b& 似乎一切都解决了?不。
c0sU1:e0 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。
C1:efa<wV 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。
`$ql>k-6C OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
ogtKj"a 4@&8jZ)a template < typename Right >
'j 'bhG assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
{F+7> X Right & rt) const
}q^M {
`b=?z%LuT return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
W>.KV7 }
F3HpDfy 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
/59jkcA+ XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
7hlgm7^ 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
n{s
`XyH 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
.J6Oiv.E 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
qL/4mM0 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
^i&sQQ({ 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
a^hDxeG xX.fN7[ template < class Action >
k1e0kxn class picker : public Action
"94e-Nx {
UA>UW!I public :
Mj&q"G picker( const Action & act) : Action(act) {}
(j@3=-%6 G // all the operator overloaded
0
XxU1w8\V } ;
s"7wG!yf bS=aFl# Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
] lE6:^V 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
0>}
FNRC h:\WW;s[B template < typename Right >
dO
=fbmK picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
a/A$
MXZ_ {
J!b
v17H" return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
>`R}ulz) }
%JF.m$- !B5 }`*1D Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
kTZ`RW&0 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
]a F,r" +Wrj%}+ template < typename T > struct picker_maker
,_
} {
i0;
p?4`m typedef picker < constant_t < T > > result;
*p0n{F9 } ;
K;^$n>Y template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
"#anL8 {
D/[(}o( typedef picker < T > result;
Nj4= } ;
-'ePx f 9y "R, 下面总的结构就有了:
yAz`n[ 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。
z UN&L7D 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。
8,d<&3D picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
.-2i9Bh6 至此链式操作完美实现。
YC+}H33 cy T,tN Eh/B[u7T[ 七. 问题3
kcGs2Y_*& 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。
)!M %clm. 7DQ{#Gf#G template < typename T1, typename T2 >
^x8*]Sz#x ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ye!}hm=w {
lJ1_Zs ` return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
0/z=G!z\ }
JDeG@N$ Z7>pz:, 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:
y;aZMT.YI pm`BMy<5PU template < typename T1, typename T2 >
fl%X>\i/7 struct result_2
ntK#7(U' {
<\40?*2 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
T:k-`t0":N } ;
$<'i+kK |&!04~s;E 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
>.'rN>B+ 这个差事就留给了holder自己。
UolsF-U}' 2wCTd:e: =M39I&N template < int Order >
9HJrMX class holder;
)\oLUuL`; template <>
)lB 3U class holder < 1 >
YhQ;>Ko {
CRXIVver public :
qI (<5Wxl template < typename T >
"%^T~Z(_j struct result_1
=@BVO@z@ {
2L?jp:$;X typedef T & result;
$646"1S } ;
5MU-Eu|*> template < typename T1, typename T2 >
|KH9 81 struct result_2
NHI(}Ea|] {
9*`(*>S typedef T1 & result;
V+04X" } ;
m3Ma2jLWC template < typename T >
G_m$W3 zS typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
d#l z^Ls2 {
%4 return (T & )r;
YC,s]~[[ }
B}OM:0 template < typename T1, typename T2 >
Tw`n 3y? typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
VH*4fcT'D {
]!%
p21e return (T1 & )r1;
^)wTCkH&y }
8Qm%T7]UFb } ;
#H8% BZyV >s*ZT%TF template <>
4n}tDHvd class holder < 2 >
<,:p?36 {
xJ=@xfr$ public :
VDnN2)Km* template < typename T >
w^/jlddF struct result_1
3n ~n-Jo {
3Ql77?&k typedef T & result;
yAyq-G"sO } ;
<Sn;k[M}d template < typename T1, typename T2 >
S!Z2aFj struct result_2
r0xmDJ@y {
]; CTr0 typedef T2 & result;
DERhmJ;>H } ;
V:Z}cfR .7 template < typename T >
L'A>IBrz typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
1\XR6q:2 {
>5%;NI5
G return (T & )r;
z&R
#j }
D=>[~u3H template < typename T1, typename T2 >
_zuX6DO typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
qL;T^lj P {
?q lpi( return (T2 & )r2;
q
eW{Cl~ }
[>MPM$9F-m } ;
agI"Kh]j? j
o +- 655OL)|cD6 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> >。
f$2DV:wuC 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
\jHHj\LLr. 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
%k+G-oT5 iYPlgt/Y! return l(i, j) = r(i, j);
k1h>8z.Tg 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
jeu|9{iTVu 26K sP .- return ( int & )i;
vAV{HBQ* return ( int & )j;
LA9'HC(5 最后执行i = j;
Cu\6VnW_6 可见,参数被正确的选择了。
cOa){&u f6$$e+ 2d60o~E -u nK; U)sw
Iis E 八. 中期总结
%@,!
( 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:
~'.SmXZs 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
C{<dzooz 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
+9fQ YJBA 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
f_m~_`m Uv|?@zy# SJai<>k h ~!iZn Acl?w }Y <aRsogu"P 九. 简化
X{BS] 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。
`P43O gA 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
/>0
Bm`A 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:
{yCE >F\ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
:G8:b. +-*/&|^等
*ujJpJZ2 2. 返回引用。
]fdxpqz =,各种复合赋值等
25H=RTw 3. 返回固定类型。
k>V~iA 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
.Z9{\tj 4. 原样返回。
0Z&ua operator,
j0.E!8Ae{ 5. 返回解引用的类型。
G^W'mV$xl operator*(单目)
t4H*&U 6. 返回地址。
bQ`|G(g-d operator&(单目)
m2x=Qv][@c 7. 下表访问返回类型。
xWuvT, ^ operator[]
"">{8 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
14S_HwX operator<<和operator>>
I*`;1+` 87ptab@ 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。
.*~t2 : 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
KfkU_0R+~v `Re{j{~s template < typename Left >
hx$bY struct value_return
LKsK!X {
?C`&*+ template < typename T >
h}n?4B~Gi struct result_1
M=t;t0 {
Y$<p_X, typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
N;|:Ks#! } ;
]x1o (~ =jD9oMs template < typename T1, typename T2 >
v"8i2+j struct result_2
,b,t^xX>) {
+8Q5[lh2]j typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
=DsFR9IB } ;
3:?QE } ;
Sh;Z\nj X ApSKJ ]r@CmwC 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
s#4Q?<65u ~@%#eg 下面我们来剥离functor中的operator()
,wB)hp 首先operator里面的代码全是下面的形式:
9}<iS w[ Y5R|)x return l(t) op r(t)
f=kt0 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
01">$ return op l(t)
w1:%P36H return op l(t1, t2)
z:W|GDD1 return l(t) op
Nf1&UgX return l(t1, t2) op
<uXQT$@? return l(t)[r(t)]
3!Ca b/T return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
B]wfDUG -oB`v' 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:
sL4+O P- 单目: return f(l(t), r(t));
CJf4b:SY@ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
4cZlQ3OE. 双目: return f(l(t));
Y=(%t:#_ return f(l(t1, t2));
+x)x&;B)/ 下面就是f的实现,以operator/为例
_[{oK G^u W&p f%? struct meta_divide
ZL+46fj {
$&KiN82, template < typename T1, typename T2 >
P%y$e0 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
?V$@2vBVX4 {
m?O"LGBB= return t1 / t2;
2|D<0d#W }
KD73Aw } ;
\$Aw[
5&t M6:$ 0(r 这个工作可以让宏来做:
l(uV@_3 5Tiap8x+< #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
_GsHT\ template < typename T1, typename T2 > \
=0mXTY1 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
TF-a1z 以后可以直接用
Oi$$vjs2 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
z2god 1" 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
0*50uK=5 (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。。。)
g]m}@b6(h L]3gHq Qo])A6$IU 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
]tc
Cr; 0s%]%2ON template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
by*v($ class unary_op : public Rettype
g7O,
< {
4S*7*ak{ Left l;
D~r{(u~Ya public :
?Y'r=Q{w unary_op( const Left & l) : l(l) {}
e*hCf5=- Rkh
^|_<! template < typename T >
2X|nPhNi typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_v +At;Y {
w02t9vz return FuncType::execute(l(t));
7!('+x(> }
z[*Y%o8-r 6d%)MEM template < typename T1, typename T2 >
oPC
qv typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$[g8j`or! {
apd"p{ return FuncType::execute(l(t1, t2));
`fUPq
; }
!?J?R-C } ;
f<l.%B u\P)x~-TM ;BjJ<?^{ 同样还可以申明一个binary_op
0]MI*s>& CpdQ]Ai[ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
kf2e-)uUs class binary_op : public Rettype
'^~38=FA {
-`d(>ok Left l;
g%2twq_ Right r;
i=j4Wg ,{J public :
SCKpW#2dP{ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
un(fr7NW -K U@0G template < typename T >
">rt *?^ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.aE%z/@s= {
UCS`09KNJ return FuncType::execute(l(t), r(t));
eVB.g@%T }
62{[)jt{ kJ:zMVN template < typename T1, typename T2 >
oLz9mqp2% typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6Rc%P)6 {
wVY;)1? return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
z{dn }
>W?7a:#, } ;
TM?7F2 AlQ SWM6+i
p 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
~L=Idt!9 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Rhil]|a/ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
z]F4Z'(e. 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。
?UV^6 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
ZeYkZzN 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。。。
>Gyg`L\ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
,Jh('r7 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)
[Q*aJLG 下面是修改过的unary_op
aok,qn'j w=S7zzL) template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
~ E|L4E class unary_op
GDj
ViAFm {
.4-I^W"1 Left l;
fG\]&LFBU 0kB!EJ<OdG public :
M=aWL!nJ 9p5{,9 .3* unary_op( const Left & l) : l(l) {}
^>f jURR wc5OK0| template < typename T >
Y8yRQz u struct result_1
"x$RTuWA9 {
$@blP<I typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
^"d!(npw } ;
);.q:" %wp#vO-$ template < typename T1, typename T2 >
&JpFt^IHi struct result_2
GL_a`.=@ {
#j{!&4M typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
wGC)gW } ;
}Rc8\, fuxBoB template < typename T1, typename T2 >
g(0
|p6R typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)A4WK+yD$z {
_ .%\czO return OpClass::execute(lt(t1, t2));
{&Fh$H! }
bTn7$EG ReCmv/AE template < typename T >
*eO@<j? typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
MKdBqnM(F {
AVR9G^ce_ return OpClass::execute(lt(t));
W.ud<OKP90 }
]rDf3_!m( j}chU'if } ;
m%$z&<! ,XW6W&vR; ~$f+]7 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
<v"C`cga 好啦,现在才真正完美了。
!+.|T9P 现在在picker里面就可以这么添加了:
?kew[oZ `
BH8v template < typename Right >
)@3ce' picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Etj*3/n| {
&j/ WjZPF return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
'jeGERMr' }
y'Xg" 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
Um\Nd#=: j?6%=KuX< WZRrqrjq d'Z|+lq: f&(u[W 十. bind
r]km1SrS 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
?N#mD 先来分析一下一段例子
|nXs'TO'O q:-8W[_ Mno4z/4{A int foo( int x, int y) { return x - y;}
E'$r#k:o bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
[Y*p
I&f bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
El0|.dW 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。
PF@<>NO+W 我们来写个简单的。
&^1DNpUZ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
hH{&k> 对于函数对象类的版本:
VbK| VON[ g`gH]W
FcG template < typename Func >
B4GgR,P@S struct functor_trait
w*Sl {
%|o4 U0c typedef typename Func::result_type result_type;
.BlGV 2@^# } ;
c^UG}:Y 对于无参数函数的版本:
UL(R/yc +K;(H']Z<- template < typename Ret >
6\g]Y struct functor_trait < Ret ( * )() >
pb}QP {
?^2(|t9KU typedef Ret result_type;
O|#^ &d } ;
cW26TtU( 对于单参数函数的版本:
G*mk 19Z yFshV\ template < typename Ret, typename V1 >
{G/4#r
2> struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
PR{?l {
Bh"o{-$p8` typedef Ret result_type;
5)2lZ(5.A# } ;
|9jeOV}/ 对于双参数函数的版本:
9EK5#_L[= V3xC"maA@ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
( m\PcF struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
I/<aY*R4 {
0tC+? typedef Ret result_type;
h:<pEL } ;
4E J 等等。。。
yK_$6EtNKj 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
7pMrYIP ZTVX5"#Q template < typename Func >
+tkDT@ ` struct func_return
)Pakb!0H@t {
ib0M$Y1tIS template < typename T >
>pbO\=j]X struct result_1
fDNiU" {
D4ESo)15' typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
7;)
T;X } ;
6UG7lH!M cclx$)X1X template < typename T1, typename T2 >
']4b}F:} struct result_2
f6j;Y<}' g {
uwXquOw typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
B?`Gs^Y{z } ;
%# ?)+8"l } ;
G<# 9` [ma'11?G z8G1[ElY 最后一个单参数binder就很容易写出来了
zp:kdN7!^ -hiG8%l5 template < typename Func, typename aPicker >
(,
/`*GC class binder_1
@#hd8_)A. {
'c*Q/C; Func fn;
SMY,bU'a aPicker pk;
zRd^Uks public :
brx
7hI )y4bb^;z template < typename T >
dlmF?N|EC struct result_1
r:]t9y>$< {
As
}:~Jy| typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
;gLHSHEA } ;
{+%|nOWV Mrysy)x template < typename T1, typename T2 >
gBp,p\ Xc struct result_2
s!(O7Ub {
xl8=y typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Ezsb'cUa( } ;
Y"6
' qM=
$,s* binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
*(wkgn `Sgj!/!F template < typename T >
;,2i1m0" typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
dO]N&'P7 {
< %@e<,8 return fn(pk(t));
HY-7{irR~ }
OH.^m6Z template < typename T1, typename T2 >
$WmB __ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
UdO(9Jc5^ {
5:y\ejU return fn(pk(t1, t2));
7QV@lR<C2R }
s/Ne,v } ;
ox:m;-Ml?_ (h{"/sR 6sceymq 一目了然不是么?
mq#8[D 最后实现bind
)M3}6^s] '`s\_Q)hG_ @S?`!=M template < typename Func, typename aPicker >
!s^[|2D_U picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
VT ikLuH {
unX mMSz( return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
r?9D/|` }
#su R[K*S :O?+Ywn 2个以上参数的bind可以同理实现。
gvzBV
+3' 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
Gx)U~L$B MZIZ"b 十一. phoenix
,"en7 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
~K$dQb]) cQzUR^oq, for_each(v.begin(), v.end(),
C>NLZMT (
hqDnmzG do_
2xxw8_~C [
iQd,xr cout << _1 << " , "
:,Zs{\oI3 ]
w;b;rHAZ\ .while_( -- _1),
c`Q#4e]%_ cout << var( " \n " )
hQb3 8W[ )
x@*RF:\} );
F_I.=zQr D4OJin^} 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
#i;y[dQ 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
~o8 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
]]Fe:> 那么我们就照着这个思路来实现吧:
f]4j7K!e] Zdfruzl&` XpH d"(* template < typename Cond, typename Actor >
4e20\q_{ class do_while
2}uSrA7n] {
-|DBO0q Cond cd;
he!Uq%e Actor act;
<Z
j>} public :
0/5{v6_rG template < typename T >
S*l=FRFI struct result_1
a{
p1Yy-] {
P>nz8NRq typedef int result_type;
T9NTL\; } ;
jdf3XTw \o}=ob do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
QTIC5cl, s}lp^Uh= template < typename T >
?s5/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
X1XmaO%A {
2TccIv do
Pi5($cn {
exxH0^ act(t);
VQ7A"&hh }
miUjpXt while (cd(t));
aZ'(ar: return 0 ;
:h8-y&; }
@[v4[yq- } ;
LI9
Uc\ }B`T%(11= ms6dl-_t 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
[_-[S 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。
"IJ 9vXI 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。
3of0f{ZTj 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。
"ph[)/u; 下面就是产生这个functor的类:
UM}MK T4Io+b8$ &PUn,9 Rm template < typename Actor >
(R]b'3,E$ class do_while_actor
2gJkpf9JN {
"R0(!3 Actor act;
]$)U~)T
iW public :
LMaY}m> do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
7OD2/{]5 %\B@!4] template < typename Cond >
"?>hQM1R picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Qe;R3D=T; } ;
Yan,Bt{YJ AvcN, a{\<L/\ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
O4oI&i 7 最后,是那个do_
,HwOMoP7 }K|40oO5 S\0?~l"} class do_while_invoker
%
U|4%P {
JgMYy,q8t public :
s
>7(S%#N template < typename Actor >
6Ao{Aej| do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
-d*je{c| {
I(va;hG<o return do_while_actor < Actor > (act);
m^KK
#Hw/` }
;v m$F251 } do_;
Qsg([K tr<0NV62> 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
"bA8NQIP 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
s!?T$@a= 最后来说说怎么处理break和continue
K9c5HuGy 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。
fBnlB_}e 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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