一. 什么是Lambda
(3N"oE.b] 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Q$fRi[/L 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,
=CKuiO.j $W/+nmb)@K CP]S-o}yd (zs4#ja2, class filler
Gin_E&%g {
#
cN_ y public :
*,W!FxJ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
XVrm3aj(m } ;
fou_/Nrue crJ7pe9 QY~<~<d+G 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:
$!|8g`Tm -t@y\vZF, =f4[=C$&` .:{h{@a for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
&c!j`86y* $hjP}- oUX Nm6Z|0S 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
%XP_\lu] b^[W_y
""1#bs{n j+DE|Q&]I 二. 战前分析
Q_&}^ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
[G{rHSK5tQ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
oA4D\rn8" 4F05(R8k #XTY7,@P for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
.i {>Z /* --------------------------------------------- */
@+'c+ vector < int *> vp( 10 );
W@I
02n2H transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
=X-^YG3x /* --------------------------------------------- */
L`9TB"0R+ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
"?apgx 6 /* --------------------------------------------- */
|@ikx{W int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
4. 1rJa /* --------------------------------------------- */
t"<s} ~ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
`]*%:NZP@ /* --------------------------------------------- */
]43al f F# for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
.6> hD1' Ua):y) A u~s
Sk ;% 2wGT 看了之后,我们可以思考一些问题:
J+Q+&-a 1._1, _2是什么?
w3^NL(> 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
;wJ~ha C 2._1 = 1是在做什么?
9mam ~)_ | 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
(+|X<Bl:` Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
v# bf& }8I$ IUOxGJ|rO 三. 动工
mDE'<c`b4 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Ls&+XlrX8 EE+`i% ac9qj <3d;1o template < typename T >
gX[|;IZ0o class assignment
m23+kj)+VY {
dXmV@ Noo T value;
~A6 "sb= public :
Ab/j(xr= assignment( const T & v) : value(v) {}
wMGk!N template < typename T2 >
M :V2a<!c T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
nSS>\$ } ;
oBr.S_Qe zbNA\.y f\fdg].! 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
!=3Rg-'d1 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
X 7=fX~s zrs<#8!Y_! &uv0G'"\ 0n.S,3|
class holder
s2FngAM;f {
vv6?V#{ public :
$$hv`HE^l template < typename T >
.e@> assignment < T > operator = ( const T & t) const
Cp#)wxi6[y {
.-0%6]
cFD return assignment < T > (t);
IS BV%^la| }
w1r$='*I } ;
Jic}+X*0 LvJGvj @b2`R3}9R 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
t|V0x3X 6 {}JbRNf static holder _1;
w(j^ccPD Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
1DE@N1l ;gMgj$mI for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
B6]<G- 而不用手动写一个函数对象。
]u#JuX ?7[alV ~ y,=du aE|OTm+@9; 四. 问题分析
A5fwAB 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。
e8}Ezy"^ 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。
cu&,J#r% 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
RKZ6}q1n 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
W2Luz;(U 下面我们可以对这几个问题进行分析。
:?Y$bX}a ~ttY(wCV 五. 问题1:一致性
V-!"%fO.s 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
9!U@"~yB 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
\*0yaSQF @
O>&5gB1u struct holder
T*~H m {
W`z 0" //
93O;+Z5J template < typename T >
UsQ4~e 4- T & operator ()( const T & r) const
&v!WVa? {
~D[?$`x: return (T & )r;
B*1W`f }
wmU0E/{9] } ;
=Z G:x<Hg Y+~g\z-]c 这样的话assignment也必须相应改动:
%Sk@GNI_ E7zm{BX] template < typename Left, typename Right >
kJQ#Wz|z] class assignment
2F`cv1 M {
N_Akmh0D Left l;
!? 5U| Right r;
ww k
P F public :
*&Lq!rFS assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
=PHIpFIuk template < typename T2 >
h*B|fy4K9U T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
{yA$V0`N{ } ;
X+k}2HvNG A@*:<Hs% 同时,holder的operator=也需要改动:
9Z5D\yv?H L I >(RMv template < typename T >
(b,[C\RBF assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
X[gn+6WB% {
mo{MR:>) return assignment < holder, T > ( * this , t);
fFvF\ }
OS|> t./U E m
6Qe 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
k67a'pmyJ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
G`fC/Le S& #U!#@ return l(rhs) = r;
SUKxkc( 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
@+F4YJmB?l 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
|t
iUej cRd0S*QN2 template < typename Tp >
p[lNy{u~M class constant_t
&!aAO(g
{
{U<xdG const Tp t;
v:Tzv^ public :
R" )bDy? constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Uy
? template < typename T >
hQ6a~?f const Tp & operator ()( const T & r) const
;$Y4xM`=m {
kF;DBN return t;
%>-@K|:gS }
@' ;B_iQ } ;
"H-" cLPkK3O\= 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
>9RD_QG7 下面就可以修改holder的operator=了
'XY`(3q .<tquswg template < typename T >
&B!
o,qp assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
~%?`P/.o {
|-V&O=!^+ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
O+}qQNe< }
Mu'8;9_6 iyj+:t/ 同时也要修改assignment的operator()
$zB[B;-!$ D]c`B template < typename T2 >
nhIa175' T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Y"-^%@|p 现在代码看起来就很一致了。
s"Pf+aTW zC_<(4$-" 六. 问题2:链式操作
;<G=M2 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Fu&EhGm6 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
Y0D}g3` 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
JQ4{` =,b 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
Y&/]O$< 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
22f`LoM hXqD<? template < typename T >
)(y)A[ struct result_1
M33_ja +L {
fN'HE#W1Xa typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
pABs!A`N } ;
G7N|
:YK \GHiLs,! 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:
5jUYN-$GO 5|jw^s7 template < typename T >
)T;?^kho struct ref
0ez(A {
L#vI=GpL,r typedef T & reference;
1Bpv"67 } ;
D@!=d@V. template < typename T >
F<!)4>2@ struct ref < T &>
765p/** {
q$aaA`E% typedef T & reference;
Y(44pA&oN } ;
MNSbtT*^
>3c@x 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
@xB*KyUW It{ ;SKeo template < typename T >
|g==" typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
wC5ee:u C% {
gks{\ H] return l(t) = r(t);
$z+8<?YD }
`F/Tv 5@L 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
}!6\|;Qsz, 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
6 ~>FYX qu|B4?Y/CR 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
f]`vRvbe _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
A]XZnQ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
{l |E:>Q2 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
23h%
< , 最后的布局是:
ZcaX'5}!S Add
t*?0D\b
2 / \
u?9" jX Divide 5
clk[ /'1 / \
~V$|i" _1 3
_r2J7& 似乎一切都解决了?不。
x:QgjK 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。
mQY_`&Jq 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。
VqS#waNrx 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:
n/h,Lr)Z b?Ki;[+O template < typename Right >
0pbtH8~ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
#y%!\1M/:A Right & rt) const
n(el]_d {
}X=[WCKU return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
I6Ce_|n
?k }
Jej` ;I 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
AGbhJ=tB 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。
0$-xw 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
fXc m|U,ho 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
k70|'* Kh 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
E>}4$q[r 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?
qs QNjt 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:
OD5m9XS )4&cph'; template < class Action >
>hr{JJe class picker : public Action
EbdfV-E {
3%E74 mOcD public :
B:+6~&,- picker( const Action & act) : Action(act) {}
|JVk&8
?8 // all the operator overloaded
1u6^z } ;
V,G|k!! ^6_Cc 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。
,j$Vvz 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
#/Eb*2C`b TqddOp template < typename Right >
8A+SjJ4$ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
?'<nx{!c {
`YIf_a{ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
48*Do}l] }
tz&y*e& d{E}6)1= Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
ZAXN6h 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。
yd?x=| mljh|[ template < typename T > struct picker_maker
I:d[Q
s {
a!u
rew# typedef picker < constant_t < T > > result;
~R@Nd~L } ;
NwZ@#D#[ Y template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
>G~R,{6U {
[ U wi typedef picker < T > result;
DmOyBtj } ;
D7S'*;F ME=/|.}D< 下面总的结构就有了:
Rh>}rGvCUN 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。
qvv2O1c"A 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。
?2g`8["> picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
S*,rGCt'T 至此链式操作完美实现。
]Qe{e3p; w-0mzk" {pHM},WJ 七. 问题3
{je-I9%OK 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。
RJ$7XCY%`* +r<0zh,n. template < typename T1, typename T2 >
E]6z8juO6 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(~J^3O]Fo {
|#*'H*W return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
H~E(JLcU }
&RTX6%'KY |eWjYGwJa 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
@ G4X E~AjK'Z template < typename T1, typename T2 >
c-Pw]Ju struct result_2
e0$=!QlPr {
ykFJ%sw3X typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
-> J_ ~ } ;
MW+b;0U`# =?-ye!w 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?
Hp(D);0+) 这个差事就留给了holder自己。
N72Yq)( 0{j&6I2 &< !Ufa& template < int Order >
kMsnW}Nu class holder;
Tc+gdo>G template <>
w`DW(hXJ class holder < 1 >
e*.b3z {
Q(o!iI:Gts public :
.T*GN|@$! template < typename T >
/By)" struct result_1
9RWkm%? {
RO3oP1@B typedef T & result;
1*
]Ev } ;
8x[YZ@iM- template < typename T1, typename T2 >
7jJbo]& struct result_2
L.=w?%:H= {
1HPx|nmE] typedef T1 & result;
E~kG2x{a } ;
W k}AmC template < typename T >
Z,X'-7YkU typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
w%zRHf8C {
cGwf!hA return (T & )r;
Tb1U^E: }
[Ym template < typename T1, typename T2 >
$@i"un; typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
BQ jK8c< {
&'' WRgZ} return (T1 & )r1;
:5yV.7 }
n$:IVX"2b } ;
U'*t~x< UgN28YrW template <>
pDhse2 class holder < 2 >
dC<LDxlv {
sFDG) public :
p*l$Wj template < typename T >
{5|("0[F struct result_1
7}_! {
9,]5v+ typedef T & result;
Yif*"oO } ;
=?X$Yaw* template < typename T1, typename T2 >
6/ `.(fL1 struct result_2
pA4*bO+ {
tU/k-W3X typedef T2 & result;
i5F:r| } ;
nNmsr=y5 template < typename T >
u
z\0cX_ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
,1/}^f6 {
6>
{r6ixs1 return (T & )r;
l =IeJh }
0D~ C
5}/4 template < typename T1, typename T2 >
2-0$FQ@/ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Ejq#~Zhr! {
23DJV);g8 return (T2 & )r2;
;o<m}bGaT }
Brd,Eg } ;
fYrGpW(` o5aLUWi- SNT5Am z! 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
)$x_!=@1 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
] q~<= 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
PKq-@F%X @o e\"vz return l(i, j) = r(i, j);
#Tp]^
n 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
KbxR
Lx]w Rn+4DcR return ( int & )i;
~=y3Gd
B3 return ( int & )j;
sP$Ks#/ 最后执行i = j;
2}t&iG|0/ 可见,参数被正确的选择了。
_ :^7a3I B>TSdn={> l*7?Y7FK J7i+c];!< :wgfW .w 八. 中期总结
rlznwfr7+ 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:
2>hz_o{5', 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
$->d! 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
5^)_B;.f 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
2'{}<9 @%W]".*'} Ttv9"z 5JFV%odo !Ua&0s% [N|xzMe 九. 简化
x,Y5U+]E 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
# .q#OC 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
m4/}Jx[ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
:):zNn_>` 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
MTmO>V&O +-*/&|^等
WD?Jk9_F 2. 返回引用。
30 7fBa =,各种复合赋值等
&:!ij 3. 返回固定类型。
C+l?k2 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
<TjBd1 4. 原样返回。
|< N frz operator,
elbG\qXBp 5. 返回解引用的类型。
.C5@QKU operator*(单目)
~Fx&)kegTo 6. 返回地址。
4r*Pa(;y operator&(单目)
W/v|8-gcK 7. 下表访问返回类型。
RG?MRxC operator[]
K+mU_+KRp 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Vj!WaN_ operator<<和operator>>
){tPP$-i= \GHOg.P 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。
+k
rFB?>` 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
*g$agyOfh BE%Z\E[[m template < typename Left >
X>/K/M struct value_return
^Fp=y,D {
9Dq.lr^ template < typename T >
n2E4!L|q struct result_1
1NGyaI {
RHXvee55 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
6UI>GQ } ;
oeGS
2[BA(B template < typename T1, typename T2 >
Ps 7_-cH struct result_2
^^
j/ {
m >hovikY* typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Y^5"qd|` } ;
2H>aC
wfX } ;
+3HPA#A Hir(6Bt 1g81S_T
. 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
7*g(@d {9'hOi50 下面我们来剥离functor中的operator()
M1gP
R 首先operator里面的代码全是下面的形式:
.m!s". ?[ X}?ESjZJ return l(t) op r(t)
xiJz`KD& return l(t1, t2) op r(t1, t2)
NlMQHma return op l(t)
X{s/``n return op l(t1, t2)
*G9
[j$ return l(t) op
L77EbP`P return l(t1, t2) op
-Y2&A$cM return l(t)[r(t)]
sM0c#YK? return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
4UazD_`' "&Ff[O* 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
UCn.t 单目: return f(l(t), r(t));
]'E}
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
-D;lS
6 双目: return f(l(t));
&EGY+p|2Y return f(l(t1, t2));
1=ip,D 下面就是f的实现,以operator/为例
tgK x 4 2!{N[*) struct meta_divide
OAY8,C=M {
~X[S<Gi# template < typename T1, typename T2 >
s7vPI static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
>]^>gUmq {
FE>3 D1\ return t1 / t2;
/AoVl'R }
FBcm;cjH } ;
~DK F%}E N JXa_&_ 这个工作可以让宏来做:
Wf_CR( AmgWj/> #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
j,Pwket template < typename T1, typename T2 > \
~NA1SZ{Y+ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
4Fh&V{`W 以后可以直接用
tx gvVQ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
<&KLo>B^ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
^zKt{a (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
B<(Pd vuAQm}A4'g Q %+} 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
^}>zYt -*rHB&e template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
?rky6 class unary_op : public Rettype
IkiQOk {
@< wYT$ Left l;
#,7eQaica public :
f2`P8$U)R unary_op( const Left & l) : l(l) {}
t1G1(F#&% (s5< template < typename T >
KuIBYaK,
g typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
pk;ff q@ {
\8=e|a5` return FuncType::execute(l(t));
-J-3_9I }
0m]~J_ _)OA$ template < typename T1, typename T2 >
){+.8KI typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3Ne9%" {
#;wkr)) return FuncType::execute(l(t1, t2));
/'R UA }
nYI/&B{p } ;
9`)w@-~~ NFrNm'v )j{WeG7L 同样还可以申明一个binary_op
83{x"G3> IyrZez template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
YRg=yVo2 class binary_op : public Rettype
%GVEY {
R88(dEK Left l;
0ClX Right r;
?)Tz'9l public :
^Nd|+} binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
1<XiD3H; c%q}"Y0oh template < typename T >
pb=jvK typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&(5^vw<0 {
N+Q(V*:3v return FuncType::execute(l(t), r(t));
9f@#SB_H }
fK)ZJ_?w,@ S(g<<Te template < typename T1, typename T2 >
&LCUoTzj typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
R-g>W {
(hhdbf return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
BxSk%$J }
:0J-ek.; } ;
pl
jV|.? *eJhd w* az:~{f*- 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
+XU$GSw3( 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
1jZDw~ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
{f@xA 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。
Z-? Iip{ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
SXHru Z 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。。。
42n@:5`{+ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
^Ff~j&L@{ 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)
e 5WdK 下面是修改过的unary_op
;JPbBwm zVc7q7E template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
T!=20 !I class unary_op
SU_]C+ {
aIn)'] Left l;
(!XYH@Mz<w w]o:c(x@ public :
s60:0 > r2E>sHw unary_op( const Left & l) : l(l) {}
1,%#O;ya QC\, template < typename T >
3IJI5K_ struct result_1
Ul$X% {
0bnVIG2q typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
3G%XG{dg } ;
0?5% ,#'o)O# template < typename T1, typename T2 >
U!;aM*67 struct result_2
!q=Q~ea {
V\rIN}7 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
@T,H.#bL } ;
#v~S",*.f 9(N)MT5F template < typename T1, typename T2 >
A&}nRP9 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(4{@oM#H6 {
?,i#B'Z^ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
a'>$88tl }
cDQw`ORP*g @8Q+=abz template < typename T >
GmmT'3Q typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;@7#w {
iu6WGmR return OpClass::execute(lt(t));
f@;>M9)< }
7QOC]:r \HP,LH[P: } ;
'Qs3 -MHX1`P:Sn qK6
uU9z 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
ev;5?9\E 好啦,现在才真正完美了。
YnO1Lf@ 现在在picker里面就可以这么添加了:
m)[wZP*e )q]j?Z. template < typename Right >
XvzV
lKL picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
l=-dK_I? {
/4-eoTxy return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
WEV{C(u<k! }
G$x[" 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。
qLW-3W;WUH .k:&&sAz d$?n6|4 MlC-Aad( >gi{x|/ 十. bind
jXDzjt94J 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
_qzo):G.s 先来分析一下一段例子
^%*{:0' %`T^qh_dE H;7H6fyZ int foo( int x, int y) { return x - y;}
'xrbg]b% bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
]kplb0` bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
f$@". 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。
E Pd.atA 我们来写个简单的。
_Fh0^O@ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
98%tws` 对于函数对象类的版本:
k}0 bd 1J#V] template < typename Func >
qP^0($ struct functor_trait
NW>:Lz
?" {
em9]WSfZ@` typedef typename Func::result_type result_type;
C^42=? } ;
F=T.*-oS3 对于无参数函数的版本:
Jp*AIj \7tvNa,C template < typename Ret >
"KTnX#<0 struct functor_trait < Ret ( * )() >
V_d%g<n4 {
&$z1Hz +l typedef Ret result_type;
G-i_s6Wu } ;
0_zSQn9c 对于单参数函数的版本:
4!s k3Cw{ w*ktx{ template < typename Ret, typename V1 >
N8(x), struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
z` ?xS {
v*]Xur6e} typedef Ret result_type;
|v'5*n9 } ;
Gc!{%x 对于双参数函数的版本:
%C][E^9 Z!i'Tbfn template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
K$v Rk5U struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Pk]9.e1_ {
! tPK"k typedef Ret result_type;
5'Ay@FJ: } ;
:8L61d2( 等等。。。
k'q
!MZU 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
i R5soIR dZYJ(7% template < typename Func >
n$0)gKN7 struct func_return
,F9wc<V8 {
KQZ RzX>0 template < typename T >
&J@ZF<Ib struct result_1
XBt0Ez {
R#bV/7Ol typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
^g){)rz| } ;
uOUw8 !3M!p& template < typename T1, typename T2 >
(y4Eq*n%! struct result_2
e/D\7Pf {
%a^!~qV typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Ip\g^ia } ;
K{h]./% } ;
Jpnp' *<5lx[:4/x / ^M3-5@Q 最后一个单参数binder就很容易写出来了
{73DnC~N s_?*R template < typename Func, typename aPicker >
-*j; class binder_1
$4)guG) {
]>!_OCe& Func fn;
o|.me G aPicker pk;
4[j) $!l` public :
g+{MvSj$ =
$Yk8, template < typename T >
IN*Z__l8j` struct result_1
t~#+--( {
%['F[Mo typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
j+v)I= } ;
N.J:Qn`( [qo*,CRz template < typename T1, typename T2 >
$>`8'I struct result_2
p`C5jfI {
2)H|/ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
yZ6X$I:C } ;
I*t}gvUt9 32J binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
MQI= `Q[$R&\ template < typename T >
*tqeq y-X typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
R'_[RHFC {
oOw"k*,h:S return fn(pk(t));
'c]&{-w<i }
Cr"hu; template < typename T1, typename T2 >
HxAa,+k typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Yi,um-% {
Z r*ytbt return fn(pk(t1, t2));
gNBI?xs`p }
x6]?}Q>>D } ;
/$Jh5Bv kSrzIq<xre $NSYQF%aO 一目了然不是么?
{643Dz<e 最后实现bind
"^7Uk#!
7 jKs8i$q /_HL&|N_5 template < typename Func, typename aPicker >
p^3d1H3 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
uhLW/?q. {
:2+:(^l return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
O\z%6:'M }
'L7.a' ^|2qD:
; 2个以上参数的bind可以同理实现。
7KLq-u-8 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。
0Oq1ay^ n1V*VQV 十一. phoenix
bjZ?WZr Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
j(hC't- -u(#V#}OV? for_each(v.begin(), v.end(),
W\.(~-(So (
i+6/ g do_
D[_2:8 [
Smo'&x cout << _1 << " , "
+xa2e?A%L ]
p_D)=Ef|& .while_( -- _1),
J=Z"sU= cout << var( " \n " )
01b0;| )
"7d_$.Z );
j
yE+?4w; {$JIR}4S 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:
y[# U/2 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
`CB TZG09 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
/$KW$NH4z 那么我们就照着这个思路来实现吧:
U-d&q>_@A C.|MA(7 E^G= template < typename Cond, typename Actor >
uu:BN0 class do_while
BR*U9K|W {
4
0eNgm^ Cond cd;
-3C~}~$>` Actor act;
}j
QwP3eY public :
xK f+.6 wz template < typename T >
"Y6f.rB struct result_1
fjf\/% {
pAYuOk9n typedef int result_type;
;)*Drk*t, } ;
z]pH'c39 NB[b[1 Ch do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
U -(d~]$ M~v{\!S template < typename T >
%q@@0qenv typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
b=sc2)3? {
pq4frq do
3s+D
x$Ud {
cK""Xz&m act(t);
uKplPze? }
/h;X1Htx} while (cd(t));
:%{8lanO return 0 ;
DLVf7/=3~ }
Ha<(~qf } ;
ey:3F% cP-6O42 +%0+ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
~<aCn-h0 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。
~FJd{$2x` 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
aX~7NslR 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
z}Q54,9m 下面就是产生这个functor的类:
o(}vR<tD\ >qOhzbAH{< ke/QFN-` template < typename Actor >
N(Cfv3{ class do_while_actor
3K{'~?mM {
E[
,Ur`>: Actor act;
n-uoY<;hp public :
SJL?(S* do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
RszqDm mZm wCS8 template < typename Cond >
yPW?%7 h picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
0q81H./3 } ;
e4t'3So Vg0Rc t rTQrlQ:@ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
!-[e$?- 最后,是那个do_
(2X`imJ 'z@(,5 +Bgy@.a? class do_while_invoker
/K1YDq<= {
>%t"VpvR public :
:\>@yCD template < typename Actor >
.:E%cL
+h do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
@xR=bWY {
yqZKn=1: return do_while_actor < Actor > (act);
.,I^) 8c }
bNi\+=v<Ys } do_;
!CUrpr/* ><+wH b 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
y]+q mNw"+ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
x ^&D8&4^ 最后来说说怎么处理break和continue
Enyx+]9 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。
R!5j1hMN` 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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