一. 什么是Lambda
SBBDlr^P 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
T@[(FVA N 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,
\0'7p-T6 zV(F9}^ dMAd-q5{ F2/-Wk@ class filler
Rc2| o.'y {
w l.#{@J]< public :
L:HJ: void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
U"} ml } ;
2;@#i*\Y =='~g~ 7l"N%e 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:
6vVx>hFJ47 O`nrXC{ bgW=.s E>j*m}b for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
fr~e!!$H $?^#G8J ?@"B:#l 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
A^PCI*SN[ CD\k. ]XX8l:+ &J~vXk:
! 二. 战前分析
YYrXLt: 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。
;dt&*]wA 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
'H0b1t1S% o(iN}. c ;~Eb Q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
$:I~y|
!1 /* --------------------------------------------- */
8iTX}$t\{ vector < int *> vp( 10 );
d($f8{~W transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
V 0Ul` /* --------------------------------------------- */
Ol4)*/oZ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
mmrx*sr= /* --------------------------------------------- */
=W1`FbR int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
3lc'(ts% /* --------------------------------------------- */
gn&jNuGg for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
]| oh1q /* --------------------------------------------- */
[TiOh' for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
5gP#V
K `nA_WS a9=,P r2A(GUz 看了之后,我们可以思考一些问题:
c?i=6CdD' 1._1, _2是什么?
73?ZB+\)0A 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。
^
q]BCOfJ( 2._1 = 1是在做什么?
i]{M G'tg 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。
41y}n{4n8 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。
k'uN2m :]%z8,6k ,bRvj8"M 三. 动工
_5I" %E;S 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
,^MA,"8 gd>Op |r"1
&ow5 7<V(lX.{ template < typename T >
Ic4>kKh class assignment
Zfyr&]" {
{s} @$rW T value;
cT
abZc public :
>jjuWO3T assignment( const T & v) : value(v) {}
@DYx xM- template < typename T2 >
f $MVgX T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
<>,V>k| } ;
T)Byws mA:NAV$!s `X8AM= 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
O/M\Q 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
wrq0fHwM /g3U,?qP lgTavs 0eY$K7
U class holder
*V(TNLIh; {
lJ!+n<K+ public :
{uEu
^6a5 template < typename T >
J2_D P assignment < T > operator = ( const T & t) const
:UmY|=v?t {
ye1kI~LO( return assignment < T > (t);
L 0kK' n? }
nfck3h } ;
p(UUH3%W 1P&XG@ gCAWRNp 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
aF4vNUeG ^y"Rdv static holder _1;
}YHoWYR Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
z5Hz-. >IO}}USm for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
g:MpN^l 而不用手动写一个函数对象。
q:.URl E!J;bX5 HXF5fs " FI]l<G& 四. 问题分析
GkjTE2I3 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
v|~ yIywf 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
SEQ
bw](ss 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
b`E'MX_ m 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
3e$&rpv 下面我们可以对这几个问题进行分析。
yjZxD[
Z HgY"nrogt$ 五. 问题1:一致性
dE2(PQb*P 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?|
X"<t3l(+ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
dV#h~ 0%.l|~CE& struct holder
ZK4/o {
jvn:W{'Q //
.Rxz;-VA template < typename T >
FCU~*c8Cs T & operator ()( const T & r) const
D^P_3
B+ {
w~sr2;rp< return (T & )r;
PNgj 8J4 }
Kxb_9y0`r } ;
DPIiGRw niY9`8 这样的话assignment也必须相应改动:
='<0z?Af rWI6L3,i+ template < typename Left, typename Right >
G@b|{! class assignment
bWAhK@epI {
knZee!FA7
Left l;
'VCF{0{H~ Right r;
s)W^P4< public :
- xtj:UO assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
w$UWfL( template < typename T2 >
,dK<2XP T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
RajzH2j+> } ;
1Iu^+ Fn4i[|W42 同时,holder的operator=也需要改动:
G^J|_!.a \"i2E! template < typename T >
RVtb0FL assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
[_ESR/&N {
u$d
T^c return assignment < holder, T > ( * this , t);
mjG-A8y }
* 3mF.^ k_.%(ZE 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。
"
cx\P,< 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
QcG4~DEX4 PO5/j return l(rhs) = r;
<m"Zk k 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。
mu0ER 3o 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
IBr?6_\%"4 /qA\|'~ template < typename Tp >
]Ow
A>fb class constant_t
7:t+ {
Hj"`z6@7 const Tp t;
_c?&G` public :
g|8G!7O constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
jV`xRjh template < typename T >
HYf&0LT<11 const Tp & operator ()( const T & r) const
4M'y9 ( {
ax&, return t;
$5T3JOFz }
z/aZD\[_ } ;
!_)*L+7f_ hSE\RX 9 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
hl?G_%a 下面就可以修改holder的operator=了
Oe=7z'o rI)op1K template < typename T >
GZQy~Uk~ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
w N9I )hB {
BXyg ? return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
_U;z@ }
>p Y0f } &m_4# 同时也要修改assignment的operator()
\&|)?'8rS PJLSDIeN template < typename T2 >
&wr0HrE\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
^@e4 mO 现在代码看起来就很一致了。
s0
hD;`cm pTPWToKh 六. 问题2:链式操作
I5PI;t+ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
-Zd0[& '] 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。
3
4CqLPg8 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。
rkh+$*t@i7 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
:hB/|H*= 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
5%j
!SVW `)$'1,]u template < typename T >
G4][`C]8c struct result_1
:786Z,') {
-t2bHhG typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
zts%oIgV } ;
HM ;9%rtO +]P??`,R; 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:
1>bG]l1// F1%-IBe template < typename T >
:r*skV| struct ref
FjD`bhw- {
1TeYA6 t typedef T & reference;
Ge=+0W)& } ;
jC7`_;>= template < typename T >
9q;n@q:29 struct ref < T &>
"pGSz%i- {
B*#lkMr
typedef T & reference;
t=\y|Idc } ;
daS l.:1 6jT+kq) 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
zX{K\yp *T0{ yI template < typename T >
57*`y'CW typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
ib8@U}Vn1 {
7xidBVx return l(t) = r(t);
q_K8vGm4e }
%7WGodlXW 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。
R,?7|x 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
qELy'\ k_$:?$ 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/gJ3_; _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
`) s]T.- _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
fH[Yc>(oj +5 调用divide的对象返回一个add对象。
^y"5pfSR 最后的布局是:
ikd~ k>F Add
Oo<L~7B / \
7kJ =C Divide 5
D0NSzCHx / \
HC4qP9Gs _1 3
x`/"1]Nf 似乎一切都解决了?不。
:s|" ZR 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。
|E)-9JSRy 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。
_Eo$V& OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
R]hilb'a G`3/${ti template < typename Right >
AB92R/ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
HAJK%zLc Right & rt) const
$A"C1)d; {
t/xWJW2 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
w+c%Y\: }
vU(2[ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
<pzCpF< XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
/~RY{ c@#L 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
_)AX/%^% 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
##Jg>HL' 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
xfYDjf :< 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
Bo.< 4P 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
znm3b8ns RQ}0f5~t template < class Action >
6Ap-J~4 class picker : public Action
kOi@QLdN {
BVAxeXO public :
(/6~*<ZGT picker( const Action & act) : Action(act) {}
k$j4~C'$ // all the operator overloaded
Kxs_R#k } ;
tB-0wD=PR JRfG]u6GU 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。
CHxu%-g 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:
BWRM
gN'. 4H@:| template < typename Right >
#w_cos[I picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
h$3o]~t {
1yHlBeEC return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
{*!L[) }
B.)!zv\{ 53>y< Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
tS|gQUF17 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。
RE~9L5i5 Z]U"i 1lA template < typename T > struct picker_maker
k0[b4cr` {
ECq(i( typedef picker < constant_t < T > > result;
_J' _9M?> } ;
Vu6$84>-, template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
NrQGoAOw {
-2Bkun4Pt typedef picker < T > result;
#6w\r&R6 } ;
[=f(u
wY>g O"%b@$p\L 下面总的结构就有了:
pGS!Nn;K2 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。
,+LX.f&/8! 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 $'~2v{_ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
=gSa?pd 至此链式操作完美实现。
:xqhPr]e %+BiN)R*x ~MuD`a7#G 七. 问题3
L-J 7z+{ 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
aNd6#yU$ A5U//y![{ template < typename T1, typename T2 >
t}$WP&XRG< ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ollJ#i9 {
~<
~PaP$=\ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
njhDrwN }
|a||oyrN {,
+,:w7 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:
q6R`` W|C>X=zTi template < typename T1, typename T2 >
^r4@C2#vzJ struct result_2
\PHbJN:BI {
SQ$|s%)oB typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
c*fMWtPp } ;
d2cslDd ,#
i@jB 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
T9&-t7: 这个差事就留给了holder自己。
5~BM+ja M`_RkDmy< Tf0"9 template < int Order >
H rMH
class holder;
D7v-+jypp template <>
}bkQr)us class holder < 1 >
Ii*tux!S {
1W@ C]n4 public :
pK_n}QW template < typename T >
Q:nBx[% struct result_1
#RfNk;kaA {
cJp:0'd typedef T & result;
nw.,`M,N } ;
I%4)% template < typename T1, typename T2 >
g3fxf(iY( struct result_2
no~Yet+<" {
hU:
9zLe typedef T1 & result;
`=}w(V8pc } ;
->H4!FS template < typename T >
/RWQ+Zf-Y] typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
"`va_Mk {
[Un~]E.'J return (T & )r;
roiUVisq* }
0ZRIi70u template < typename T1, typename T2 >
*!mT#Vm^ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
QB3vp4pBg@ {
1$+-?:i C return (T1 & )r1;
CP5vo-/)- }
x-hr64WFK } ;
/y2)<{{I p'@|Oq& template <>
Y! 8 I class holder < 2 >
3izGMH_` {
sN"JVJXi public :
Ah_,5Z@&R template < typename T >
9i^dQV.U= struct result_1
v|]1x2191 {
\E}YtN# typedef T & result;
}3%L3v& } ;
^0x0 rY template < typename T1, typename T2 >
%$'YP struct result_2
{Yt@H {
\w6A-daD0 typedef T2 & result;
&1ZqC; } ;
/V>q(Q template < typename T >
Xyz w.%4c typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
1o
Z!Up0 {
sWG_MEbu return (T & )r;
W`vgH/lSnZ }
_"4u?C# template < typename T1, typename T2 >
d_ [l{ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
f+WN=-F\ {
per$%;5E" return (T2 & )r2;
k Q
Sx65 }
xJNV^u } ;
@Yu=65h >GV(\In p-qt?A 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> >。
mFGiysM 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
DI>SW%)> 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
z\kiYQ6kA e H0^d5bH return l(i, j) = r(i, j);
p?6`mH 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
EFk9G2@_ ,NA _pvH) return ( int & )i;
I1Jhvyd?$ return ( int & )j;
6Fe$'TP 最后执行i = j;
<< XWL: 可见,参数被正确的选择了。
9ZYT#h ntZl(] l Y8s.Q K{vn[} .%x1%TN 八. 中期总结
W Z_yaG$U 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:
3hD\6,@ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
9w"kxAN 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
P
{0iEA|k 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
wf,B/[,d TF[8r[93 z P`&X:8 flXDGoW 8*7,qX 57S!X|CE 九. 简化
kGkfLY6B 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。
Wcf;ZX 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
NB.s2I7 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:
!k}]` z^d 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
GKg&lM!O$ +-*/&|^等
Y9w^F_relL 2. 返回引用。
[S:{$4& =,各种复合赋值等
^C|N 3. 返回固定类型。
@dHQ}Ni 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
]Jum(1Bo 4. 原样返回。
>"/Sa_w operator,
C25EIIdRb 5. 返回解引用的类型。
vMHJgpd&j operator*(单目)
sI OT6L^7 6. 返回地址。
X$0&tmum operator&(单目)
[AA*B 7. 下表访问返回类型。
i^Ip+J+[ operator[]
kp=wz0# 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
?]]7PEee* operator<<和operator>>
0;/},B[A -|WQs'%O OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
'[ zy%<2sL 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
VZ1u/O?ub [vNaX%o template < typename Left >
(j%;)PTe+& struct value_return
B*AF8wX| {
] v8 .ym template < typename T >
~2L]K4Z^ struct result_1
=;z42oS {
p| &9#?t4A typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
cxB{EH,2Um } ;
|.~0Ulk, )1ct%rue template < typename T1, typename T2 >
\-Ipa59U struct result_2
H\^zp5/ {
~/R bYvyA typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
;W2Rl%z88 } ;
C_rA'Hy } ;
VQ(l=k:}2 J;#7dRW{ n%&+yg 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
)Zbrg~-@ =K8z8K? 下面我们来剥离functor中的operator()
3qVDHDQ?ZV 首先operator里面的代码全是下面的形式:
rsPo~nA }M|,Z'@* return l(t) op r(t)
.?NraydwV return l(t1, t2) op r(t1, t2)
D6NgdE7b return op l(t)
F&6Xo]? return op l(t1, t2)
bL9XQ:$C return l(t) op
4RDdfY\%u return l(t1, t2) op
U:+wt}-T" return l(t)[r(t)]
Y$K[@_dv= return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
SLi?E Pu `;B 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
3j}@}2D 单目: return f(l(t), r(t));
v$]eCj' return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
qP4vH] 双目: return f(l(t));
(;T g1$ return f(l(t1, t2));
<UE-9g5?G 下面就是f的实现,以operator/为例
3OvQ,^[J4 2(s-8E:
struct meta_divide
t`
f.HJe {
Re]7G.y template < typename T1, typename T2 >
y=qiGi[Nc static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
dOx0'q"Z {
/^9K Zj return t1 / t2;
fb;y*-?# }
K)_DaTmi) } ;
j3_vh<U\ /{sFrEMP\ 这个工作可以让宏来做:
n*nsFvt%o
WgayH #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
k=``Avp? template < typename T1, typename T2 > \
01&J7A2 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
)2dTgvy 以后可以直接用
#57D10j DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
;'7gg] 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
? 1
~C`I; (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。。。)
` Clh; ])D39 79G& 0 P\ 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
6ntduXeNVh ]zUvs6ksLG template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
wzNGL{3 class unary_op : public Rettype
IWs)n1D*] {
;Q8LA",5d Left l;
FNgC TO% public :
,5J}Wo?Q} unary_op( const Left & l) : l(l) {}
@p$$BUb v#`7,:: template < typename T >
n04lTME typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
A.>L>uR {
fXfO9{E return FuncType::execute(l(t));
l6z}D;4 }
{wy#HYhv x2@W,?oPm template < typename T1, typename T2 >
QsC6\Gt# typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_7P#?:h {
rFl6xM;F return FuncType::execute(l(t1, t2));
n[tES6u }
H;k-@J } ;
,I^:xw_ #a|.cm>6 '~;vp 同样还可以申明一个binary_op
S :%SarhBD na-mh
E,H template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
p6|RV(?8 class binary_op : public Rettype
p8_
CY[U {
y~-dQ7r Left l;
Yj#4{2A Right r;
C[IY9s:Pf public :
SQ0t28N3h binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
#dEMjD OHyBNJ template < typename T >
^!yJ;'H\ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
} Rs@ {
]O1}q!s
return FuncType::execute(l(t), r(t));
R(dOQ. ; }
\
N;% ZGZ+BOFL template < typename T1, typename T2 >
#!RO,{FT typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
N}5'Hk4+ {
VyWPg7}e return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
dSq3V#Q }
.Mz'h9@ } ;
Kh,zp{ 1?hx/02 %9Y3jB",2 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
dRu|*s 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
d@IV@'Q7u DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
ae-hQF& 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。
i3v|r 0O~L 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
TF7~eyLg 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。。。
REc+@;B 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
R}J}Qb 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)
X\
bXat+ 下面是修改过的unary_op
*!-J"h }<KQ+ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
F* h\ #? class unary_op
9?L,DThQ {
9Atnnx]n Left l;
AttS?TZr /@`kM'1:
public :
sBV})8]KM JrgpDZ
unary_op( const Left & l) : l(l) {}
@24)*d^1 Ir\f_>7 template < typename T >
RhQ[hI struct result_1
3X#)PX9b){ {
3wf&,4`EX typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
1SO!a R#g } ;
<-rw>, #yi&-9B template < typename T1, typename T2 >
GRq0nhJ struct result_2
O[RivHCY {
yK"T5^o typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
6<>T{2b:(p } ;
1xsIM'& y3{F\K template < typename T1, typename T2 >
##_Jz 5P typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6L4<c+v_ {
B?pNF+?'z return OpClass::execute(lt(t1, t2));
T**v!Ls }
4Ow0g-{ K|^'`FpPO template < typename T >
/@qnEP% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5kbbeO|0G {
W<sa6,$ return OpClass::execute(lt(t));
(W'.vEl }
RjW<
H6a"K M*n@djL$\~ } ;
_&xi})E^O] lU&[){ KYN{Dh]-} 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
r< ~pSj 好啦,现在才真正完美了。
guc[du 现在在picker里面就可以这么添加了:
8AgKK=C= kD.KZV template < typename Right >
bDq[j8IT6 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
j$ h>CZZ {
Oiz@tEp=_ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
6L}}3b h }
_j Ck)3KO 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。
>.4mAO \!Cc[n(f# Fx6]x$3 >xB[k-C4 "Di8MMGOY 十. bind
fqp!^-!X 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
%ok??_}$}q 先来分析一下一段例子
i$CN{c* 7>,(QHl
o.|P7{v} int foo( int x, int y) { return x - y;}
u zgQ_ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
JDp{d c bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
yMVlTO 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
#|R#/Yc@Bv 我们来写个简单的。
3 jR I@ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
K0xka[x=( 对于函数对象类的版本:
YggeKN &'KJh+jJ
template < typename Func >
r=74'g struct functor_trait
(u:^4,Z {
'ugc=-0pd typedef typename Func::result_type result_type;
0tb%h[%,M } ;
+0Z,#b 对于无参数函数的版本:
J,SP1-L ]q pLaBD template < typename Ret >
e:uk``\ struct functor_trait < Ret ( * )() >
ZlG|U]mM5 {
Ef~Ar@4fA typedef Ret result_type;
6>=yX6U1q^ } ;
fWk,k*Z9 对于单参数函数的版本:
ta+MH, :XFr"aSt template < typename Ret, typename V1 >
!9p;%Ny` struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
AS?
ESDC {
'JK"3m}nT typedef Ret result_type;
]9]o*{_+(f } ;
X"Ca 对于双参数函数的版本:
dgp1 B\ 3[F9qDAy template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Vl\8*!OL% struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
M%(^GdI#Vf {
#Ex NiFZ typedef Ret result_type;
xP+`scv*m# } ;
*l{GD1ZDk 等等。。。
4}xw&x 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
2&o
jQhe I 6-.;)McO template < typename Func >
v1O 1-aM struct func_return
:}* {
=IH~:D\& template < typename T >
o|G[/o2 struct result_1
XDQ5qfE| {
c$P68$FB typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
A}3dx!?7j } ;
l' mdj!{& YMr2|VEU[ template < typename T1, typename T2 >
,7h0y struct result_2
"zZZ h {
`~k`m{4.a typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
6Q*Zy[= } ;
*YO^+]nmY } ;
sD ,=_q@ -\[H>)z]RB )eD9H*mq 最后一个单参数binder就很容易写出来了
6"YcM:5~ pt$\pQ template < typename Func, typename aPicker >
nr]:Y3KyxX class binder_1
sOqT*gwr: {
hZ`<ID Func fn;
{|{;:_.> aPicker pk;
'zhv#&O public :
l9t|@9 v|Y
ut~ template < typename T >
nghpWODq struct result_1
xQ,My {
5RsO^2V: typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
N@#,Y nPI } ;
Lm3~< vP1e 4&kC8
[ r template < typename T1, typename T2 >
Bw/8-:eb struct result_2
Ms
3Sri {
<BiSx typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
[nASMKK0 } ;
mgE
r+ ).3riR binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
J!\oH%FJp pf$gvL template < typename T >
4G2iT+X- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
iY*fp=c9 {
["^? vhv return fn(pk(t));
$uUR@l }
%jJ|4\ template < typename T1, typename T2 >
$a'}7Q_ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
RJ1@a {
Dbu>rESz return fn(pk(t1, t2));
]?%S0DO* }
g{^~g } ;
+Ly@5y" 19b@QgfWpb es^@C9qt 一目了然不是么?
74r$)\q 最后实现bind
FrC)2wX P W_"JZ |*$0~mA template < typename Func, typename aPicker >
i__f%j`!W picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
,@kLH"a0 {
> JC"YB return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
l;d4Le }
hVIv-> =m;,?("7t3 2个以上参数的bind可以同理实现。
$0Ys{m 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
\ `;1[m ^r~O* 十一. phoenix
"H#pN;)+ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
5.$/]2VK @jCMQYR for_each(v.begin(), v.end(),
" GY3sam (
!bs5w_@ do_
mw&'@M_(7 [
{T-=&%|| cout << _1 << " , "
B$M4f7 ]
6UI6E)g .while_( -- _1),
A0,h7<i cout << var( " \n " )
a<J<Oc! )
]nNn"_qh );
a+RUSz;DL 2HO2 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
,rV;T";r 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
}9kn;rb$g operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
>n3ig~0d 那么我们就照着这个思路来实现吧:
p:V1VHT, M`n0
qy y+p"5s" template < typename Cond, typename Actor >
D#P]tt.Z class do_while
w3;{z ,,T {
tA]u=-_h Cond cd;
T+q5~~\d Actor act;
NxSSRv^rx public :
*zQhTYY template < typename T >
h=Q2
?O8 struct result_1
VTU(C&"S {
eA*We typedef int result_type;
z\"9T?zoo } ;
k
t'[
//0Y#" do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
n-g#nEc: g/(BV7V template < typename T >
*eGG6$I typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Zv2]X- {
G5%k.IRz do
8"TlWHF` {
jn`5{ ]D act(t);
#"8'y }
z%BX^b$Hj while (cd(t));
E@EP9X
> return 0 ;
&c} 2[= }
M3Qi]jO98 } ;
I@5$ <SN YC$>D?FW =d+`xN* 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
0"Euf41 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
cc3/XBo 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
w/:ibG@ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
T(,@]=d,DD 下面就是产生这个functor的类:
J:J/AgJuH
fda4M ii&ckg>]z template < typename Actor >
4]FS
jVO class do_while_actor
[+8*}03 {
el\xMe^SY Actor act;
]TJ258P} public :
Nv|0Z'M do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
J\>/J% nBLb1T template < typename Cond >
AQ0zsy picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
=J"c'Z>. } ;
aK_k'4YTm }u1h6rd ` 'Fc$?$c\ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
\%B7M]P 最后,是那个do_
tt
CC]
Q r&ys?@+G VoQhzp6& class do_while_invoker
{6%-/$LX {
scTt53v^ public :
kGL3*x template < typename Actor >
'MW O3 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
|tU wlc> {
rxs:)# ?A return do_while_actor < Actor > (act);
2R
^6L@fw }
_0ZU I^# } do_;
k)[c!\a[i R<vbhB/lU 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Bz|/TV?X( 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
3bJ|L3G 最后来说说怎么处理break和continue
I-=Ieq"R9 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。
_k;HhLj` 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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