一. 什么是Lambda
@pFj9[N 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
]a?bzOr, 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,
e)@3m. j+kC-U; 8md*wEjk &^!h}D%T/ class filler
/7/0x ./{ {
FJ54S public :
MzkkcQLK void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
bcH_V|5} } ;
U]R~ gy}# Zgamd1DJ[l })Yv9],6 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:
P`(Mk6gE lr~0pL !l 6dg& N|K4{Frm for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
L(G92,. 8Lz]Z
h=ZU B{MaMf) 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
V'pqxjfd </[: 9Cl 8 lT{1ro },@``&e 二. 战前分析
5M F#&v 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
C&<~f#lB 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
pHC/(6? .c+9P<VmC} QkQ!Ep( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
:Ht;0|[H /* --------------------------------------------- */
91Z' vector < int *> vp( 10 );
FX}Gt= transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
ezm&]F` /* --------------------------------------------- */
n3KI+I%nQ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
ZZxk]D< /* --------------------------------------------- */
vFv3'b$;G int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
I&VTW8jB /* --------------------------------------------- */
)[Z!*a m for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
lioc`C: /* --------------------------------------------- */
Dw6 fmyJ: for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
F3Maqr y "i^
GmVn ravyiOL aZS7sV28 看了之后,我们可以思考一些问题:
|nUl\WRd\ 1._1, _2是什么?
WXw}^v 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。
7[pBUDA 2._1 = 1是在做什么?
neZ.`"LV 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。
u]*0;-tz 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。
% Zjdl <0P5 o| 8\.b4FNJ 三. 动工
Yk!/ow@. 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
0RFRbi@n( nh+l78 3uWkc3 }<a^</s template < typename T >
Smw QET<H class assignment
h^UKT`9vt {
#W>QY Tp T value;
<AH1i@4 public :
+Vb8f["+- assignment( const T & v) : value(v) {}
^D%Za' template < typename T2 >
zP\7S}p7% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
R%Y`=pK>} } ;
GLMm( avQJPB)}Sb ^x>Qf(b 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Z @ dC+0[= 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
, t5 ' $;N* c H~ 4<dcB@v *cuuzi& class holder
E
H:T {
FzQTDu9 public :
'k0[rDFc#3 template < typename T >
Pz*_)N}j > assignment < T > operator = ( const T & t) const
m0n)dje {
r0;:t return assignment < T > (t);
YyAJ m^o }
"TyJP[/ } ;
u$#Wv2| mk q[q?hQ/b B%CTOi 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:
CAq/K?:8 `.jzuX static holder _1;
b//B8^Eong Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
x+8_4>,>Y7
%ts^Z*3u for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
2Y\
d<.M 而不用手动写一个函数对象。
{9Y+.46S ?'86d_8 3<? X|f7K 四. 问题分析
]V l]XT$Um 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
vX0f,y 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
xw^R@H 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
zi R5:d3 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
#6Fez`A 下面我们可以对这几个问题进行分析。
'm1N/)F B~]5$- 五. 问题1:一致性
Qd}m`YW-f$ 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?|
7w,FX.=;cv 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
DI+]D~N d@`M
CchCB struct holder
JWvjWY2+P {
x3jb%`o#! //
%VYAd)gC template < typename T >
x-OA([;/ T & operator ()( const T & r) const
f=C ,e/sw {
eAv4FA4g return (T & )r;
wO ?+Nh }
'o|30LzYgQ } ;
UcBe'r}G 3bk|<7tl 这样的话assignment也必须相应改动:
mMsTyM-f \^ghdU template < typename Left, typename Right >
Dd;Nz class assignment
(?_S6HE {
qmO6,T-| Left l;
@1*ohdHH Right r;
+fvaUV_- public :
Bm&kkx.9P assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
\fA{1 template < typename T2 >
7VcmVq}X T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
MZ Aij } ;
R|O8RlH u[nyW3MZ 同时,holder的operator=也需要改动:
}cT_qqw(f% ,0x y\u template < typename T >
eF[63zx5* assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
TIp:FW[ {
-@T/b$]'n return assignment < holder, T > ( * this , t);
zSo)k~&[3 }
Q+4Xs.# T,|
1g6 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。
X[f=h=| 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
r.4LU !r#?C9Sq return l(rhs) = r;
-S3MH1TZ 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。
$O9^SB 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Fx-8M! 9U$EJN_G template < typename Tp >
^G6RjJxqp8 class constant_t
^i:`ZfA# {
Yjx|9_|Xn const Tp t;
v) vkn/: public :
h/~n\0,J/ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
N[k wO1 template < typename T >
+$oF]OO const Tp & operator ()( const T & r) const
y|'SXM {
} CeCc0M return t;
LX^u_Iu }
u_ABt?' } ;
H54R8O$ |SyMngIY 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
r*Yi1j/ 下面就可以修改holder的operator=了
}Ho Qwy|& ^^5&QSB:' template < typename T >
8Y5 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
**}h&k&%2 {
,3@#F/c3i~ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
In`mtn q }
]Kr
`9r), 4~B>
9<$e> 同时也要修改assignment的operator()
NH+(?TN 27;ci:5 template < typename T2 >
J~#;<e{\" T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
D1__n6g[ 现在代码看起来就很一致了。
w8n|B?Sr )B[0JrcE 六. 问题2:链式操作
P*cNh43U 现在让我们来看看如何处理链式操作。
;[fw]P n 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
s`0QA!G{- 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
rF]h$Z8o 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。
qh`t- 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
XLH0 ;+CL{ ]CoeSA`j template < typename T >
&L^+BQ`O? struct result_1
TY1I=8 {
O BN2 ) j typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
{)-aSywe } ;
w Xsmn1w9 ~R(%D-k 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:
)E~79! >%wLAS",w template < typename T >
tg{H9tU; struct ref
)oyIe) {
R)c'#St typedef T & reference;
gvLf|+m } ;
nw-I|PVTNa template < typename T >
]C) 4 struct ref < T &>
?mwD*LN3o {
)b:7-}d typedef T & reference;
Zl*X?5u } ;
KQ~i<1&j ,v{rCxFtvU 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
%"P,1&\^ Dc_yM template < typename T >
@;'o2 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
C+TI]{t {
_'(, return l(t) = r(t);
\_lod kf }
92 [;Y 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。
1;{Rhu7*
k 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
vvm0t"|\ |9B.mBoX 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%76i;uP _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
~8]NK&J _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
dxmE3*b` +5 调用divide的对象返回一个add对象。
!_"fP:T> 最后的布局是:
Y*UA,<- Add
Vv ?-"\Z> / \
>k'c'7/ Divide 5
jrS[f / \
1&-
</G# _1 3
)'~6HO8Z 似乎一切都解决了?不。
={z*akn, 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。
RRI"d~~F6 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。
-:na:Vsi 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:
PbmDNKEh{ S;)w. template < typename Right >
6Aku1h assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
tQjLOv+?= Right & rt) const
@~%r5pz6 {
kOed ]>H return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
"T|PS6R~ }
A -b
[>}_ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
*m#Za<_Gv 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。
yrlf+tl 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。
Y 1t\iU 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。
Wr( y)D<y} 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。
=17t-
[ 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?
D}mjN=Y 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:
"OdXY"G WS`qVL]^& template < class Action >
'L8'
'(eZ^ class picker : public Action
R.yC(r {
i{`;R public :
GgB,tam{p picker( const Action & act) : Action(act) {}
?W)A // all the operator overloaded
vMm1Z5S/ } ;
lGOgN!?i Vb= Mg 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。
Wh.?j>vB 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:
|b)Y#)C; WUh$^5W template < typename Right >
h"/<?3{ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Zd')57{ {
;t|Ii8Ne return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
^G.B+dG@`x }
apu4DAy&8 o/+13C Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
SF>c\eTtx 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
c5u@pvSP i ~{Ufi template < typename T > struct picker_maker
Ac<Phy-J {
LL3#5AA"k| typedef picker < constant_t < T > > result;
"*Tb"
'O } ;
vuoQz\ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
{\:{[{qF {
D>LZP! typedef picker < T > result;
;<(W% _ } ;
sk=-M8;\ |v$JCU3!A 下面总的结构就有了:
#3+!ee27# 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。
/so8WRu. 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。
(G[
*|6m picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
TZY3tUx0|G 至此链式操作完美实现。
<OIIoB?t [x,>?~6ek 4x 8)gE 七. 问题3
=fO5cA6Z 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。
!lj| cT9 <1t*I!e_ template < typename T1, typename T2 >
FW21 U< ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1q,{0s_kp {
23DiW#o' return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
OUhqMVX9C }
Kq;8=xP[ _Nqt21sL 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:
/K.!sQ$ "-+\R}q$ template < typename T1, typename T2 >
4#:W.]U8 struct result_2
;{U@qQD7 {
]3X@_NYj typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
2(#7[mgPI } ;
Ndi9FD3im
~Hr}] 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?
]hFW73FV 这个差事就留给了holder自己。
}#^
B#?O TztAZ2C /(.mp<s0 template < int Order >
sXD1C2o class holder;
E.Jkf\ template <>
QmCe>+ class holder < 1 >
Yq%9M=#k {
<gQIq{B? public :
IrqZi1 template < typename T >
):b$xNn struct result_1
TX&Jt% {
xUa{1!Y8 typedef T & result;
YLiSbLz1 } ;
M!REygyx template < typename T1, typename T2 >
F!]lU`z)= struct result_2
7~5ym15* {
K>DRJz typedef T1 & result;
Vnr[}<L } ;
XYZ4TeW\1 template < typename T >
+O*/"]h typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
+7=K/[9p {
z<##g return (T & )r;
mjKS{ }
Yd#/1!A7u template < typename T1, typename T2 >
{l/-LZ. typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
2kIa*#VOJ {
A^y|J`k| return (T1 & )r1;
}wHW7SJ }
6{^E{go } ;
^HqY9QT2 v33dxZ' template <>
1ke g9] class holder < 2 >
&3TEfvz {
X ><?F|#7T public :
b"vv>Q~U template < typename T >
V;:j ZpG struct result_1
P8*=Ls+-F {
l%1!a typedef T & result;
rU2%dkTa } ;
K"4>DaK2P template < typename T1, typename T2 >
ck.w
5|$ struct result_2
\v.C]{Gzc {
o1h={ao typedef T2 & result;
.U?'i< } ;
OslL~< template < typename T >
cM$P`{QrM typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
8>WC5%f* {
2&^]k`Aj6D return (T & )r;
ihP|E,L=L }
\4-"L> template < typename T1, typename T2 >
OeS\7 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
ng_^ {
y*tZ
!m2Gg return (T2 & )r2;
C
ihAU" }
/p+>NZ"b } ;
~1W x= 7:)n$,31FW s3R(vd 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> >。
%sX$nmi3 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
s0k`p<q 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
n1VaLD CB/D4j; return l(i, j) = r(i, j);
9Bw|(J 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
.2v_H5< *U]V@;XF return ( int & )i;
"F.;Dv9V[0 return ( int & )j;
YYu6W@m] 最后执行i = j;
:qIXY/ 可见,参数被正确的选择了。
RkBb$q9F] V9dF1Hj R)RG[F# }5}.lJ: =W BTm 八. 中期总结
NR5oIKP? 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:
qx4I_% 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
IbP#_Vt 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Zy(W^~NT 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
f v9V7 Te}8!_ohyC fDvl/|62{ Db1pW=66: -<
&D 7[5.> h 九. 简化
+E.GLn2/ 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。
|(q9" 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
6T#+V37 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:
WzF !6n!h
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
#R.-KUW: +-*/&|^等
zN"J}r: 2. 返回引用。
P)MDPI+~ =,各种复合赋值等
(KF=On;=Y 3. 返回固定类型。
twlk-2yT! 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
; o0&`b? 4. 原样返回。
S7L=#+Z operator,
I$0)Px%z 5. 返回解引用的类型。
j&Wl0 operator*(单目)
>w^YO25q 6. 返回地址。
k+8q{5>A< operator&(单目)
h_T7% #0 7. 下表访问返回类型。
%]8qAtV^3j operator[]
%+K<<iyR| 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
ek}a}.3 { operator<<和operator>>
zOa_X~!@ V*iH}Y?^p OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
nY`RRC 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
2VJR$Pao %^>ju;i^O template < typename Left >
Y~(Md@!0S struct value_return
<c,u3cp {
0Pe>Es|^A# template < typename T >
W>p-u6u%E| struct result_1
/O^RF } {
7El[ > typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
t[oT-r } ;
ZObhF#Y9 _cJ2\`M template < typename T1, typename T2 >
-cSP_1 struct result_2
(;57 Vw {
*]VFvh typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
bdibaN-h } ;
dnb)/ } ;
A' /KUi cdZ~2vk ##V5-ZG{: 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
tP2qK_\e= YA
+E\ 下面我们来剥离functor中的operator()
h}cy D7Wn 首先operator里面的代码全是下面的形式:
N0=ac5 ?hWwj6i& return l(t) op r(t)
=<X?sj5 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
.NvQm]N0. return op l(t)
g47-db"5 return op l(t1, t2)
de;GrPLAi return l(t) op
846$x$G4 return l(t1, t2) op
y?a
Acn$ return l(t)[r(t)]
Ie`13 L2 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
QZ:8+[oy PV/77{' 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:
'=G|Sq^aO 单目: return f(l(t), r(t));
f/Hm{<BY
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
0;:.B
j 双目: return f(l(t));
Wr3mQU return f(l(t1, t2));
q&/Yg,p\ 下面就是f的实现,以operator/为例
NNE<L;u V%YiAr> struct meta_divide
IS#FiH {
zOqn<Y@ template < typename T1, typename T2 >
k'IYA#T6 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
R@6zGZ1 {
jlBanGs? return t1 / t2;
i]|Yg$ }
we;G]`@? } ;
wm$}Pch #&m0WI1 这个工作可以让宏来做:
o;=l^- dUF&."pW e #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
7"w2$*4 '0 template < typename T1, typename T2 > \
3`B6w$z>( static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
n ;$5Cq!v= 以后可以直接用
?kZTI ( DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
2#<xAR 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
%d>=+Ds[ (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
a(9L,v#? A%D7bQ b r^_'1 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
rZfN+S,g lI-L`
x template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
o_D?t-XH class unary_op : public Rettype
-R%<.]fJ {
7A\~)U@ Left l;
#L{OV)a< public :
,^x4sA[/ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
H*Kj3NgY z-LB^kc8oQ template < typename T >
yfx7{naKC` typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
e|p$d:#! {
USVqB\# return FuncType::execute(l(t));
KTn}w:+B\ }
}p!HT6 tZ /u0'
6V template < typename T1, typename T2 >
5fm?Lxr&? typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
kIGbG;"_ {
9P~\Mpk return FuncType::execute(l(t1, t2));
+H9 >A0JF }
"ajjJ"x A } ;
pDh{Z g6t HE'2"t[a {iv<w8CU) 同样还可以申明一个binary_op
l411a9o O=$~O\}b template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
n< ud> JIb class binary_op : public Rettype
<HJl2p N {
"=+7-` Left l;
g"?Y+j Right r;
59%tXiO public :
wmTq` XH) binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
E/09hD Q "bm template < typename T >
r4QxoaM typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
98WZ){+,m {
>j'ZPwj^ return FuncType::execute(l(t), r(t));
:k3Nt5t! }
;Wl+zw g+ MdHn[ template < typename T1, typename T2 >
]6{*^4kX typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
W3;#fa:[L {
xw3YK!$sIF return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
6X\ 2GC9 }
=Apxdnz, } ;
66'?&Xx' x,otFp ~,BIf+\XF 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
:sP!p`dl 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
3Ezy %7 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
jWY$5Vq<H 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
?APeR,"V 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
S=nP[s 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
ecgtUb8K 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Cf:#(D 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
.%^]9/4 下面是修改过的unary_op
]miy/V }5 2OwV^-OG template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
A5H3%o(6k class unary_op
#fL8Kq {
\igmv]G% Left l;
G
<uyin> GQl$yZaK{ public :
+8#_59;x ;?6No(/ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
r.T<j.\ +]|Z%;im template < typename T >
:Pg}Zz < struct result_1
n f.wCtf]. {
4<?8M vF typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
PNA\ TXT } ;
\T\b NbPn 2{Chu85 template < typename T1, typename T2 >
IZm(`b;t^ struct result_2
z)xSN;x {
=e}H'5?! typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
"n: %E } ;
RKa}$
7 ZWm8*}3]7_ template < typename T1, typename T2 >
!TP@-
X; typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
dTL5-@ {
z OSs[[ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
rC7``#5 }
2<][%> ' (s1k$@d template < typename T >
Z{
u a=0 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$F/EJ> {
[tH-D$V return OpClass::execute(lt(t));
A5+rd{k/ }
JGFt0He] *5wu
} ;
uu/+.9 d @*GUmJ %\kOLE2` 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|ck>_"
. 好啦,现在才真正完美了。
oP2fX_v1x 现在在picker里面就可以这么添加了:
90#
;?# I"t(%2*q template < typename Right >
v @O&t4 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
V=X:= {
LFZiPu return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
GCttXAto }
=L5GhA~ 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_"GE A+&xMM2Wj 2TES>} &I({T`=
c\q
十. bind
w]_zp?\^
} 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。
K9kUS 先来分析一下一段例子
NB7Y{)
w .,i(2^ 2qHf' int foo( int x, int y) { return x - y;}
>F@qpjoQE bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
ooj~&fu bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
?+t1ME| 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。
$v`afd y 我们来写个简单的。
O Lc}_ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Ka|eFprS 对于函数对象类的版本:
a6h>=uT [ e2+BWKaU template < typename Func >
=X!IHd0 struct functor_trait
<|*'O5B {
ZO7&vF} typedef typename Func::result_type result_type;
ur\qOX|{ } ;
6 8iV/7 对于无参数函数的版本:
Nk;iiz+_p /?6gdN template < typename Ret >
M0'
a9.d struct functor_trait < Ret ( * )() >
G\;}w {
QI!F6pGF typedef Ret result_type;
r{seb E\
; } ;
@[6,6:h| 对于单参数函数的版本:
DOQc"+ 2`a
q**} template < typename Ret, typename V1 >
&W6^6=E{g struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
k{AyD`'Q {
Pz_NDI typedef Ret result_type;
tQ~W EC } ;
\]Dt4o*yZ 对于双参数函数的版本:
I<=Df5M s-W[.r| template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Y
e+Ay struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
(9 gOtJ {
oA
tsUF+a typedef Ret result_type;
b}G24{ } ;
3I|3wQ ( 等等。。。
}sxn72, 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Qpt&3_ zTD@ template < typename Func >
<8#ObdY! struct func_return
r,N[ )@ {
nW+YOX|+ template < typename T >
a45ss7 struct result_1
^# A.@ {
1#
t6`N]?V typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
L fl-!1 } ;
?`zgq>R}w[ 1j\aH&)GH template < typename T1, typename T2 >
_ jAo:K_Z struct result_2
=C
f(B<u {
~"!a9GZ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
@-#T5? } ;
O4No0xeWo } ;
|c2v%'J2G 8@M'[jT N8!TZ~1$ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
S^f:`9ab9
df=zF.5 template < typename Func, typename aPicker >
ecX/K.8l class binder_1
!]S=z^"< {
-qe bQv Func fn;
l
SkEuN aPicker pk;
3^.8.q(6 public :
\NX Q *C,N'M<u template < typename T >
/.=r>a}l struct result_1
P` '$ {
YCw('i(| typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
sg'NBAo" } ;
fw{,bJ(U .h;Se template < typename T1, typename T2 >
>&H~nGP. struct result_2
t#<KxwhcN {
hN(L@0) typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Z,WW]Y,$ } ;
{@r*+~C3 :w?7j_p# binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
WwW^[k (X ~4)Y#IxL template < typename T >
'H FK Bp typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
G5{Ot>;*% {
o A~4p( return fn(pk(t));
`W[+%b }
XLTD;[jO template < typename T1, typename T2 >
rF'R>/H typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
daOS8_py {
C>*n9l[M~ return fn(pk(t1, t2));
R I@*O6\/I }
acOJ]] } ;
Dw |3Z \]Z&P,}w St>`p- 一目了然不是么?
Isovwd 最后实现bind
8mgQu]> n=`w9qajd 6~Wu` template < typename Func, typename aPicker >
viuiqs5[Bi picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
"E>t,
D {
p,n\__ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
|5xz l }
)o8g=7Jm fW~*6ln 2个以上参数的bind可以同理实现。
7<yp"5><) 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。
\>)f5 gV@ KtMbze 十一. phoenix
6.Bh3p Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
@8"18HEp# a{`"68 for_each(v.begin(), v.end(),
+p?hGoF= (
'XTs
-= do_
h#{T}[ [
93I'cWN cout << _1 << " , "
55hyV{L% ]
<F=Dj*] .while_( -- _1),
Lp~^*j( cout << var( " \n " )
b~W)S/wF$P )
8^w/HCC8O );
\|Qb[{<:, p^8JLC 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
|mj#
0 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
+t>XxYScx operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
T_~KxQ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
M5Wl3tZL =hcPTU-QU CT}' ")Bm template < typename Cond, typename Actor >
u)7
]1e{ class do_while
baIbf@t/ {
l7Lj[d<n Cond cd;
]xR4->eix Actor act;
g9qC{xd public :
_j 5N=I{U template < typename T >
>tEK+Y|N} struct result_1
G{A)H_o* {
gUGOHd(A typedef int result_type;
S'?fJ. } ;
WW3
B cqk]NL`' do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
ja75c~RUw 8&T,LNZoY template < typename T >
kr{) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
M;qb7Mu {
x(vai1CrdH do
tE:X,Lt[ {
vpa fru4 act(t);
WFj*nS^~l
}
DoG%T(M!a9 while (cd(t));
,F}r@ return 0 ;
&Y=.D:z< }
3`rIV*&_{ } ;
eKJ:?Lxv; M,JA;a, _ K6(.KEW 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
&>V/X{>$`K 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。
jnDQ{D 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。
&<=e_0zT 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。
V{FE [v_ 下面就是产生这个functor的类:
#|ddyCg2 w^U}|h" !^1[ s@1 template < typename Actor >
d|3o/@k class do_while_actor
+l.|kkZ? {
(h|ch# Actor act;
=Pj@g/25u public :
s@z{dmL do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
QxA0I+i S" {GlRpd template < typename Cond >
\2Xx%SX picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
oc((Yo+B } ;
WCoF{* HNFhH0+^ 4$F:NW,v:) 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
shy 最后,是那个do_
:4iU^6 Hy;901( % -HN%B?}. x class do_while_invoker
'5V^}/ {
w`0)x5
TGR public :
]DU61Z"v?b template < typename Actor >
S{ey@X( do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
8Y xhd
. {
&!6DC5 return do_while_actor < Actor > (act);
T|!D>l' }
Y!;gQeC } do_;
4XD)E& OFIMi^@ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
%Dra7B% 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
*i%.{ YH 最后来说说怎么处理break和continue
N
tO? 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。
)X~#n 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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