一. 什么是Lambda
&J|3uY,'j 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
'e-Nt&; 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,
Xu#\CYk "Kk3# 8F0+\40 fk!wq.a class filler
8VvoPlo {
:oF\?e
public :
yWIM,2x} void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
P,RCbPC4 } ;
g#ZR,q 'l\V{0;mp `gqBJi 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:
5EIhCbA ErF;5ec _<5 o1 ;VS;),h/ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
U{D ?1tF F#_7m C 84P^7[YX> 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
rWbuoG+8 !lE
(!d3M Oa~t&s KdFQlQaj 二. 战前分析
@Z!leyam 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。
[ (tgoh/ 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
tklU
zv ZZTPAmIr _,b%t1v for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
7dX1.}M<( /* --------------------------------------------- */
%iIryv; vector < int *> vp( 10 );
_jef{j transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
KtHh--j` /* --------------------------------------------- */
D_O%[u} sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
D0PP
/* --------------------------------------------- */
U;Hu:q* int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
H;s0|KRgJ /* --------------------------------------------- */
hC}A%_S for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
WX
79V /* --------------------------------------------- */
/-4i"| for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Z5Ao3O@ :<%K6?'@^ mBc;^8I?23
,KkENp_ 看了之后,我们可以思考一些问题:
wpY%"x#-+= 1._1, _2是什么?
.CI]8O"3y 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。
~=%eOoZP;c 2._1 = 1是在做什么?
uW4G!Kw28 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。
D>c%5h 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。
=(*Eh=Pw _h_;nS.Y 2Iz@lrO6 三. 动工
T~ Jl{(s9) 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
=b,$jCv<,5 iUA2/ A 5gI@~h S xpFu$2T6P. template < typename T >
e }/c`7M class assignment
.)})8csl.d {
j]J2,J T value;
qfppJ8L public :
65ijzZL; assignment( const T & v) : value(v) {}
(Tn*;Xjq template < typename T2 >
9{ i6g+ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
mMrvr9% } ;
J~ v<Z/gm ]G&?e9OA jb)z[!FbM 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
OjMDxG
w 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
7r"!&P*, 9|jIrS%/~ _w+sx5
EPI mh class holder
Sijwh1j*V {
4,FkA_k public :
%S>lPt template < typename T >
lZ^XZjwoM assignment < T > operator = ( const T & t) const
2K,
1wqf' {
[$.oyjd return assignment < T > (t);
H|F>BjXn5 }
jY>KF'y } ;
8<)[+@$0 k4pvp5}% H)
q9.Jg 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
ZH_ J+ }K"=sE static holder _1;
A &w)@DOe Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
E3,Z(dpX! kp<9o!?) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
(U!WD`Ym 而不用手动写一个函数对象。
E_WiQ?p
0plRsZ} I"sKlMD l:Ci'= 四. 问题分析
TKoO\\ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
N
Ja]UZx 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
{ +
[rJ_ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
3dadeu^{A 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
E'[pNU*"x- 下面我们可以对这几个问题进行分析。
=h&DW5QC f`WmRx]K 五. 问题1:一致性
^ 9;s
nr 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
"793R^Tz 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
&xH>U*c f=~@e#U struct holder
]N1$ioC# {
]}>GUXe)^ //
J[LGa:`` template < typename T >
}qV4]*+{ T & operator ()( const T & r) const
J>hl&J {
=*Wl;PI' return (T & )r;
9IMRWtZWT }
e;rs!I!Yw } ;
BAoqO
Xv 5Odi\SJ& 这样的话assignment也必须相应改动:
ODv)-J 1Lj\"+. template < typename Left, typename Right >
cY\-e?`=4 class assignment
[`ttNW(_ {
,Hys9I Left l;
v%zI~g.L Right r;
_?q\tyf3 public :
gvA&F|4 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Htsa<tF template < typename T2 >
(CZRX9TT1 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
lzS"NHs<g( } ;
kf "cd1 'ARQ7 Q[` 同时,holder的operator=也需要改动:
r)X?H %5F=!(w template < typename T >
*WX6C("M assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
oVC~RKA* {
b;soMilz return assignment < holder, T > ( * this , t);
K3
]hUe# }
;C{2*0"H| u=rY 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。
S'E6# 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
/#>?wy<s~ 7qL]_u[^ return l(rhs) = r;
fVf.u'.8 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。
)%ja6Vg 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
qY14LdC}~ b.Y[:R_9& template < typename Tp >
=9pFb!KX class constant_t
;PS[VdV {
uY
"88| const Tp t;
.6vQWt7@ public :
PFEi=}Y@(( constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
BIcE3}dS8 template < typename T >
b GwLfU const Tp & operator ()( const T & r) const
/tt {
aK1|b=gVj return t;
P\N`E?lJL }
g-*@I`k[ } ;
3QV|@5L`[ II~D66 bF 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
sF|<m)Kt{W 下面就可以修改holder的operator=了
zhN'@Wj'_ ]4z?sk@ template < typename T >
b;x^>(It assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
bd)A6a\h {
sBRw#xyS return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
,HMB`vF }
^vG*8,^S=8 8swj'SjX 同时也要修改assignment的operator()
2^UFP+Yw /6 P()Upe template < typename T2 >
^8V]g1]fiG T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
_|6{( 现在代码看起来就很一致了。
w,`x(!& j/^0q90QO 六. 问题2:链式操作
p(Qm\g< 现在让我们来看看如何处理链式操作。
)}u.b-Nt. 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。
+(|T\%$DT 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。
nHT2M{R 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。
vkBngsS 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
bcj7.rh]'h dAAE2}e template < typename T >
W"wP% struct result_1
Keof{>V=CA {
v5<Ext
rV typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
t[an,3 } ;
uOW9FAW umls=iz 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:
_/MKU!\l `7N[rs9|S template < typename T >
C@Wm+E~;8 struct ref
B~~rLo:a {
oPWvZI(\& typedef T & reference;
.[O*bk } ;
T+2?u.{I template < typename T >
vQIoj31 struct ref < T &>
*5|\if\ {
/"/$1F%{ typedef T & reference;
,VHvQU } ;
y4shW|>5_ %A W 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
#j; &g1 |0-5-. template < typename T >
O[`n{Vl/ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
y f+/Kj<
a {
_Thc\{aV# return l(t) = r(t);
6o,,w^ }
JLg_oK6 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
C{Npipd}v 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
tk,
HvE 0Y"==g+>f 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
pK$^@~DE _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
teM&[U _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
0BVMLRB +5 调用divide的对象返回一个add对象。
WJJ!NoP 最后的布局是:
!_V*VD Add
+o_`k! / \
!-\*rdE{9 Divide 5
x$M[/ID0 / \
[0IeEjL _1 3
i-&kUG_X
似乎一切都解决了?不。
Em
_miU 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。
'VF9j\a 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。
\8F$85g OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
_G'.VSGH ]`:Fj|> template < typename Right >
O`Z>Oon? assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
X\YeO>C Right & rt) const
]`UJwq {
Iem* 'r return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
N 4,w }
u2U@Qrs2 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
o*dhks[ XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
fT'A{&h|U 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
uYO?Rb&} 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
N8mK^{ 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
/nC"'d(# 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
(cA=~Bw[= 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
S liF$}J zHx?-Q&3 template < class Action >
LU%g>?m.] class picker : public Action
`D GO~RMp9 {
%*r Pd>* public :
Vuz!~kLYIn picker( const Action & act) : Action(act) {}
1uD}V7_y" // all the operator overloaded
\>jK\j } ;
fxiq,o0 1hRC
Bwx 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。
Kk??} 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!UT<:o {`1zVT p[< template < typename Right >
[i&tE.7 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
lUWjm%| {
Q>z0?%B return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
B"{CWH O }
SZyPl9.b a_Xh(d$ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
KXdls(ROP 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。
12k)Ek9 -pLb%f0? template < typename T > struct picker_maker
9K%E+_7b {
P3N
f< typedef picker < constant_t < T > > result;
n){\KIU/O } ;
Z i|'lHr template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
H)(Jjk-O {
%Cm4a49FNi typedef picker < T > result;
L-=^GNh } ;
LTJ|EXYA l?#([(WM 下面总的结构就有了:
_s=[z$EN& functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
iF`E>%# picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
'RG`DzuF picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
0eb`9yM 至此链式操作完美实现。
>0~y"~M tb_}w@:kU 2>s:wABb / 七. 问题3
Ou,B3kuQ+ 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
&Cdd mWka!lT template < typename T1, typename T2 >
mk[=3!J ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1FY^_dvH {
F v(zql return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
7eu7ie6 }
{zg}KiNDZd ;,9|;)U?u 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
0WYVt"|;}c 6idYz"P % template < typename T1, typename T2 >
N!btj,vx struct result_2
WRD^S:`BH {
;1F3.ibE typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
PRf2@0ZV } ;
"*TnkFTR =k0l>) 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
+fKLCzj 这个差事就留给了holder自己。
o>j3<#? I,q3J1K -+c_TJ.dC template < int Order >
-vhgBru class holder;
>5XE*9 template <>
Xf$,ra" class holder < 1 >
kbOo;<X9A {
`bivAL public :
K4oLb"gB1 template < typename T >
79S=n,O struct result_1
]Ub?Wo7F? {
w'cZ\<N[ typedef T & result;
|%TH|?kB } ;
-KOE2f template < typename T1, typename T2 >
VIynlvy struct result_2
&o)j@5Y? {
g3"`b)M typedef T1 & result;
|-Y,:sY: } ;
9g "?`_ template < typename T >
a}%>i~v< typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
x/5%a{~j2 {
j63w(Jv/ return (T & )r;
<51 (q_f }
z^=9%tLJ template < typename T1, typename T2 >
yPuT%H&i typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
3<?(1kSo>> {
3O$Q>.0 w/ return (T1 & )r1;
l$.C40v }
.PxtcC.K } ;
n802!d+Tn }JvyjE template <>
?2DYz"/') class holder < 2 >
}0qgvw {
N{oD1% public :
$FCLo8/= template < typename T >
Jf4D">h struct result_1
`"/@LUso {
6Pd;I,k typedef T & result;
Pm
V:J9 } ;
Ns&SZO template < typename T1, typename T2 >
"4i(5|whp? struct result_2
S,qsCnz {
_[IN9ZC 2G typedef T2 & result;
6?(*:}Q } ;
qfG`H#cA< template < typename T >
CA:t](xqQ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
@K2q*d {
#@lLx?U return (T & )r;
D1x~d<j }
={8ClUV# template < typename T1, typename T2 >
N(&,+KJ) typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
}!5"EL(L80 {
o'r?^ *W return (T2 & )r2;
-*+7-9A I }
mWCY%o@ } ;
Q+Jzab |Y2u=B +>37'PD 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> >。
$Jx]
FZDQ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
YV 2T$#7u 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
JtvAi\52$ dsrzXmE0 return l(i, j) = r(i, j);
BTGPP@p4 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
M0 =K#/ O z]iHe return ( int & )i;
k q_B5L ? return ( int & )j;
,Cde5A{K 最后执行i = j;
_q+H>1.&9 可见,参数被正确的选择了。
~B|K]&/] -hyY5!rD M~p=OM< _Su$oOy(Ea 8^^Xr 八. 中期总结
4GeWo@8h 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:
;1K.SDj 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
)0~zL} )? 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
!&?(ty^F 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
@My-O@C> $oe:km1-D R\
<HR9 r E<D45C{DP UC\CCDV#^ ?0Z?Z3)%w4 九. 简化
ST] h NM 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
4*G#fW- 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Mp}aJzmkB; 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
j^mAJ5 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
g]N!_Ib/! +-*/&|^等
vRYfB{~ 2. 返回引用。
*Xn{{ =,各种复合赋值等
*oKc4S+ 3. 返回固定类型。
b~WiE? 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
bK<'J=#1 4. 原样返回。
ggXg4~WL operator,
z3[
J> 5. 返回解引用的类型。
|ILj}4ZA7 operator*(单目)
rAM{< 6. 返回地址。
MCjf$pZN] operator&(单目)
_cQTQ 7. 下表访问返回类型。
IBo)fE\O operator[]
~\6Kq`Y 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
x?y)a9&Hm operator<<和operator>>
6"/cz~h n2Q ~fx<6% 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。
Zu,rf9LMj 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
1#gveHm]-G mi`!'If0) template < typename Left >
:Bz*vH struct value_return
IlN9IF\9L {
9l+'V0?` template < typename T >
4'RyD<K\ struct result_1
7%b?[}y4 {
mr,IP=e~ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
S bc } ;
/YKg.DA| JS1$l+1 template < typename T1, typename T2 >
U\*}} struct result_2
rB}Iwp8 {
Lf4c[[@%gd typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
[]}E-
V } ;
&-dyg+b3 } ;
DZ<q)EpC & w&JE]$ 5 F\^9=}b_i 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
:D\M.A xKi:
2 下面我们来剥离functor中的operator()
q@1b{q#C5 首先operator里面的代码全是下面的形式:
jgQn^ 8'
M43n return l(t) op r(t)
]DHB'NOh, return l(t1, t2) op r(t1, t2)
u!S ^lV@ return op l(t)
ABuK`(f. return op l(t1, t2)
U%.OH?;f return l(t) op
*UJ.cQ} return l(t1, t2) op
r#M0X^4A return l(t)[r(t)]
Y@)/iwq return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
8E`A`z UFr
]$m& 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
qRlS^=# 单目: return f(l(t), r(t));
>> yK_yg return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
F%Oy4*4 双目: return f(l(t));
yr8
b?m.x return f(l(t1, t2));
(S3\O `5 下面就是f的实现,以operator/为例
HRS^91aK TmZsC5 struct meta_divide
|=&[sC {
2K[Y|.u8>q template < typename T1, typename T2 >
U$-Gc[=| static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
OHTJQ5%zL {
JVy- Y return t1 / t2;
~\B1\ G }
{]-AuC2E/0 } ;
'
5`w5swbc Ac{"$P` 这个工作可以让宏来做:
jrJ!A(<) u*u3<YQ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
6b`3AAGU" template < typename T1, typename T2 > \
ebsZ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
olda't 以后可以直接用
Wwo'pke
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
>|Yr14?7 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
y:,Ro@H% (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
)nE=H,U?y \JjZ _R G(joamfM 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
' b1k0 9' i286 J. template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
jNV)=s^ed[ class unary_op : public Rettype
Vcjmj {
4OX|pa Left l;
'9@} =pE public :
ul@G{N{L unary_op( const Left & l) : l(l) {}
lqdil l\ gkkT<hEV= template < typename T >
w1>uD] typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
X$mCn#8m {
QAN : return FuncType::execute(l(t));
V&e9?5@ }
5jMI33D JO3"$s|t template < typename T1, typename T2 >
N(ov.l; typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<KB V {
wN}@%D-[v return FuncType::execute(l(t1, t2));
lJlyfN }
)w/ #T } ;
3(&f!<Uy <cig^B{nX _TLB1T^/4 同样还可以申明一个binary_op
0o-.m u_31Db< template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
oJ4OVfknD class binary_op : public Rettype
*z852@ {
g_8A1lt Left l;
e 97Ll=> Right r;
dbVMG-z8 public :
ou V%*<Ki binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
B=!&rKF <?8aM7W7 template < typename T >
EjY8g@M;t typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ECW=865jL {
' v)@K0P return FuncType::execute(l(t), r(t));
k{Ad(S4J& }
H<N$z3k 9szUN;:ZZ template < typename T1, typename T2 >
HgY [Q}7s typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8_*31Y
{
[T}Lq~ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Dt]N&E#\D }
A [c1E[ } ;
`PoFKtVXM Gn?NY}.S 'DeI]IeP 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
[}ayaXXQ5 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
!{S& " DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
h&|PHI 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。
b aO^Z 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
UA0j# 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。。。
.Tm m 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
t@"i/@8x$ 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)
arWP]%E0W 下面是修改过的unary_op
L|hoA9/]
m.6O%jD template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
UgD|tuz] class unary_op
1U?,}w {
k.5(d.*( Left l;
`W=3_ 6<hE]B) public :
5 *R{N
~> 'zo]
f unary_op( const Left & l) : l(l) {}
4-r5C5o,W =Ts5\1sc> template < typename T >
o(L8 -F struct result_1
Q# Yba {
|^09ny| typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
s;!_'1pi@ } ;
OL%KAEnD ,%=SO 82W template < typename T1, typename T2 >
(,`R >Dk struct result_2
d8!yV~Ka {
rWMG6+Scb typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
(/ qOY } ;
x$L(!ZDh 2j =i\ B template < typename T1, typename T2 >
|O';$a1S typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>.=v*\P {
o)]mJb~XG- return OpClass::execute(lt(t1, t2));
RW4,j&) }
%a\L^w)Xn uB@~x Q_V template < typename T >
v?
Ufx typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}mdk+IEt {
,'Sj:l return OpClass::execute(lt(t));
'_~qAx@F#c }
?h|&kRq S*3*Q l* } ;
)W,.xP [:BD9V \8<ZPqt9 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
H_nIlku 好啦,现在才真正完美了。
CK=TD`$w 现在在picker里面就可以这么添加了:
UKpc3Jo:~ wl.a|~- template < typename Right >
^:cc3wt'3[ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
I<+i87= {
|MMaaW^" return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
;@<Rh^g] }
{9Ug9e{
~ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
H.)Y*zK0. [k<.BCE P _x(`H 2
r';)8: =nff;Xu 十. bind
{A`J0ol<B9 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
X#Sgf|$ 先来分析一下一段例子
`k.0d`3( I83 _x|$FZ 5<$8.a# int foo( int x, int y) { return x - y;}
=9!|%j bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
k -!Jww bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
zI.%b7wq 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
f`K[oCfu 我们来写个简单的。
5q,ZH6\
{ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
M .oH,Kd6 对于函数对象类的版本:
7U1^=Y@t} H8!)zZ template < typename Func >
Q+7+||RW struct functor_trait
z]/!4+ {
.LI(2lP typedef typename Func::result_type result_type;
-{z<+(K!$ } ;
92(P~Sdv 对于无参数函数的版本:
n@$("p ],-(YPiAD template < typename Ret >
U
ATF}x
struct functor_trait < Ret ( * )() >
N`J]k
B7 {
gp<XTLJ@> typedef Ret result_type;
LsxRK5 } ;
BZOB\Ym 对于单参数函数的版本:
po@Agyg5 AL{iQxQ6 template < typename Ret, typename V1 >
R~"&E#C struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
]4onY> {
v\2-% typedef Ret result_type;
u?rs6A[h# } ;
'Px}#f0IR 对于双参数函数的版本:
eb>jT: lOy1vw' template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
<nU8.?\?~ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
H7
"r^s]D {
e<$s~ UXv typedef Ret result_type;
q8!X^1F7 } ;
F4]=(T 等等。。。
`-w, 6 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
WX*
uhR 5t,X; template < typename Func >
i`}!<{k struct func_return
WBWIHv{j {
1hY%ZsjC template < typename T >
Bn{i+8I struct result_1
wx8Qz,Z {
}R!t/8K typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Ou`;HN;[ } ;
\0n<6^y &Jd_@F#J template < typename T1, typename T2 >
Vg~10Q struct result_2
'{w[).c. {
k=4C"
typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
l5nm.i<M } ;
"*LQr~k~} } ;
y!c<P,Lt3f '#a;n &$heW, 最后一个单参数binder就很容易写出来了
E[Q2ZqhgbP wGw<z[:f template < typename Func, typename aPicker >
op($+Q class binder_1
z.Vf,<H {
mu2|%$C;$ Func fn;
E9\u^"GVO aPicker pk;
v7/k0D . public :
! u@JH` D*/fY=gK template < typename T >
g:s|D
hE[ struct result_1
E/<n"'0ek {
O^n\lik typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
OX7a72z } ;
WmOu#5*; GX=U6n> template < typename T1, typename T2 >
J"-/ok(<@ struct result_2
7 lSR {
&4wwp !J typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
[A'e7Do%' } ;
j\HZ5 #^tnRfS" binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
%]1te*_ |]~], template < typename T >
$Wu|4]o>9 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L2c\i {
8)>4ZNXz return fn(pk(t));
BOD!0CR5 }
,$Cr9R&/ template < typename T1, typename T2 >
<'4 8mip typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
MDZPp;\) {
x*p'm[Tdtm return fn(pk(t1, t2));
N2 t` }
SmAii}-jf } ;
rk47$36X .Fx3WryF ++eT
0 一目了然不是么?
u2IU/z8
^ 最后实现bind
E#Ol{6 Y$#6%`*#>n p,tkVedR template < typename Func, typename aPicker >
\E'z+0 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
9
e|[9 {
uPC(|U% return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
}:Y)DH%u }
yMD3h$w3a -q(*)N5.2 2个以上参数的bind可以同理实现。
2St<m-& 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
h8 FV2" >2F9Tz,3 十一. phoenix
+-T|ov< Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
j`+{FCB7 9Wg;M#c2Y| for_each(v.begin(), v.end(),
j'OXT<n* (
IgRi(q^b- do_
P4LiU2C [
4|4 *rhwp cout << _1 << " , "
7{]L{ j- ]
MEM(uBYKOb .while_( -- _1),
1h#/8X cout << var( " \n " )
NZO86y/ )
ac6@E4 _ );
:9e4(7~ona ("YWJJ'H 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
1<cx!=w' 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
:YPi>L5 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
}=JSd@`_ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
A
H=%6oT2 Xpv<v[a -zWNQp$ template < typename Cond, typename Actor >
$$SJLV class do_while
qO/3:- {
#*%?]B= Cond cd;
i'10qWz Actor act;
KdD~;Ap$ public :
{c~w
Ms# template < typename T >
_~'MQ`P struct result_1
H?FiZy*[Y {
?B@3A)a typedef int result_type;
Gm &jlN } ;
O.Y|},F r;{ggwY&J do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
\y6Y}Cv ko|M2\ template < typename T >
_v(5vx_
{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#s' `bF^ {
2bG92 do
FS!9 j8 {
72/ bC act(t);
-8vGvI> }
'n^?DPvD while (cd(t));
K4o']{:U return 0 ;
LK!sk5/ }
(pHJEY } ;
0 d+b<J, _
nz^+ neE
Zw#(Z 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
X]n`YF7 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。
atW^^4: 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。
t~)4f.F: 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。
nE?:nJ|%E 下面就是产生这个functor的类:
WncHgz f,|;eF-Z K9Onjs%U template < typename Actor >
-0BxZ AW= class do_while_actor
6)W8H X~+ {
6`%|-o
: Actor act;
*M$mAy< public :
}D`ZWTjDay do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
,9"du Z15=vsV template < typename Cond >
5q'b
M picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
x>,wmk5) } ;
(kyRx+gA 9G"4w` P :4x6dYNU 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
U#- 5",X| 最后,是那个do_
S6\E
I5S $=#Lf[|f= m- a': class do_while_invoker
1f1D^| {
IwS<p- public :
OoRg:"9{# template < typename Actor >
he@Y1CY do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
<%W&xk {
S,udpQ7 return do_while_actor < Actor > (act);
M+^ NF\ }
8zcSh/ } do_;
f`K#=_Kq7 `:R9M+
OX 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
,_/\pX0 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
O2yD{i#l*# 最后来说说怎么处理break和continue
wDSwcNS 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。
2yD ?f8P4 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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