一. 什么是Lambda
bg*@N 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
=d
JRBl 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,
7"])Y
G/_8xmsU ]rO/IuB VQ2B|v class filler
o~'UWU'# {
~2XiKY;W? public :
9@
^*\s void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
OL@' 1$/A } ;
mGUG cN:ek|r !!v9\R4um 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
Q3LScpp l]5!$N* ((fFe8Rn)q *,XT;h$'> for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
ENZYrWl
&WVRh=R |OBZSk1jp 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
<d3a "A}2iI pxQh;w >6z7.d 二. 战前分析
O6\t_. 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
1F[W~@jW 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
ZX40-6#O aw1f;&K4 kNUNh[ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
CN#2-[T /* --------------------------------------------- */
T'%Rkag> vector < int *> vp( 10 );
ek0,@Vg9 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
IU rGJ#}O /* --------------------------------------------- */
jbu+> sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
2,'%G\QT /* --------------------------------------------- */
ju/#V}N int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
7p Zd?-6M^ /* --------------------------------------------- */
e>_Il']Mb for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
]nx5E_j2 /* --------------------------------------------- */
DcNwtts for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
+2^Mz&I@b wB%;O `Oh ;-{'d8
P{>-MT2E 看了之后,我们可以思考一些问题:
22v=
A6 = 1._1, _2是什么?
HVM(LHm=: 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
NYF
7Ep; _ 2._1 = 1是在做什么?
O['5/:- 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
'X1/tB8* Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
qyY]:
(8 Q|W~6 RjG=RfB'V 三. 动工
/8s>JPXKH[ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
KA]5tVQA qfB!)Y Vg1MA d)v'K5 template < typename T >
:.F;LF& class assignment
XbW 1`PH {
SQI =D8 T value;
{'q(a4 public :
-ob1_0 assignment( const T & v) : value(v) {}
hkvymHaG template < typename T2 >
|6zx
YuX T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Hu7WU;w } ;
~5wT|d @DCw(.k* d?1[xv; 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
9
IY1"j0O 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
iVf8M$!m 9':MD0P/M #~;:i 4[f>kY%[ class holder
}FT8[m< {
:pg]0X; public :
*d,Z?S/ template < typename T >
FKkL%:? assignment < T > operator = ( const T & t) const
iea7*]vW {
(&-!l2 return assignment < T > (t);
]s^Pw>/` }
'&Tq/;Ml } ;
iKe68kx CJ[^Fi?CH |C.[eHe&D 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:
APL #-`XC TWo.c _l static holder _1;
@hIHvLpRB Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
\kVi&X=q: R\n*O@E
v3 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
>R2o7~ 而不用手动写一个函数对象。
gjex; h E|omC_h S"Mm_<A$@ y@u,Mv 四. 问题分析
y>_*}>2 ,O 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。
$Rv(v% 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
.V\:)\<| 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Tq!.M1{& 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
s_Gf7uC 下面我们可以对这几个问题进行分析。
jL9to6 Hmr |s*tRag 五. 问题1:一致性
Y|N.R(sAs& 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
w2o5+G= 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
ub=Bz1._ j+QE~L struct holder
iP+3) {
xBKis\b //
_16IP template < typename T >
cXG$zwS\ T & operator ()( const T & r) const
Q[.HoqWK {
Wd/m]]W8Q return (T & )r;
r@]iy78
j }
W>(p4m } ;
.]H1uoci| 2vx1M6a)L 这样的话assignment也必须相应改动:
! )PV-[2 AWn$od`#s
template < typename Left, typename Right >
4]%v%64U class assignment
},(Ln%M {
~xV|<; Left l;
Ym/y2B( Right r;
0X[uXf public :
s2Hx?~ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
6F4OISy%3 template < typename T2 >
VLs%;|`5D T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
;$$.L
bb8 } ;
9a lMC ;Zow C#j 同时,holder的operator=也需要改动:
f<v:Tg.[ J}3 7 9 template < typename T >
JN:EcVuy assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
mnS F=l;; {
sDzlNMr?P+ return assignment < holder, T > ( * this , t);
BP`'1Ns }
Fy-N U PcK;L( 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。
a.!|A(zw 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Y; OqdO B$@fE} return l(rhs) = r;
2P4$^G[ 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。
;E]^7T 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
DQRr(r~2Kj yi$ Jk}w template < typename Tp >
ohj(1jt class constant_t
|B/A)(c
yV {
AEr8^6 const Tp t;
-cW'g public :
[
bB
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Dhy@!EOS template < typename T >
vgvJ6$# const Tp & operator ()( const T & r) const
t;e+WZkV {
/WWD;keP5 return t;
VLO!hA# }
+9d]([Lx } ;
Y] "_} =&
.KKr 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
~99DE78 下面就可以修改holder的operator=了
:M'V**A( `(@}O?w!1 template < typename T >
{3{cU#\QA assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
c[QXc9 {
8#&axg?a return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
r^,XpRe&M }
,Kw]V %xOb BqA 同时也要修改assignment的operator()
2AK]x`GY Gcz@z1a=n template < typename T2 >
4OOH
3O T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
pk,]yi,ZF 现在代码看起来就很一致了。
,]UCq?YW)T GIGC,zP@k 六. 问题2:链式操作
JTn\NSa
现在让我们来看看如何处理链式操作。
x."/+/ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
bO2s'!x 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
ohPCYt 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
]~H\X":[> 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
oPPxjag\ |0e7<[ template < typename T >
:xz,PeXo7 struct result_1
':jsCeSB {
@CJ`T& typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
G$)f5_]7{ } ;
FhkS"y 2y0J~P! I 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:
,m)k;co^ !QTfQ69Y0 template < typename T >
;@R=CQ6 struct ref
2GRdfX {
qB0F9[U typedef T & reference;
wxx3']: } ;
[~[)C]-= template < typename T >
RZg8y+jM struct ref < T &>
5!pof\/a {
NEb M>1>^ typedef T & reference;
[G/ti&Od^ } ;
XzBnj7E ,4&?`Q 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
`f~\d.*U QxaW
x template < typename T >
X>W2aDuEZ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
h/a|-V}m& {
-~'{WSJ return l(t) = r(t);
#rkz:ir4 }
2Vn~o_ga 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。
+=Q/'g
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Z&VH7gi x]=s/+Y 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
C=&rPUX{ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
UHh7x%$n _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
c\\'x\J7 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Q*J8`J:#^R 最后的布局是:
~5Cid)Q}@o Add
&Is}<Ew / \
&*4C{N Divide 5
nbECEQ:|B / \
dpPu&m+ _1 3
ZHWxU 似乎一切都解决了?不。
PqJB&:ZV 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
yDil 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
H>qw@JiO! OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
'Cv>V"X: ` Uf
?._&: template < typename Right >
&I|\AG"X} assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
'wg>=|Q5 Right & rt) const
"^UJC- {
FZ0wtS2 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
+p
Y*BP+~i }
#BZ2%\ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
?E*;fDEC XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
oieJ7\h]m 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
3;hztCZj 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
iW
#|N^ 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
1j!LK- 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
w I7iE4\vz 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
1_of;=9V ;tZ;C(;< template < class Action >
k"z ~> class picker : public Action
s)L\D$;+O {
t{ R\\j public :
nsM=n}$5x picker( const Action & act) : Action(act) {}
iiw\ // all the operator overloaded
y$Rr,]L } ;
VPh0{(O^= ^]cl:m=* 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。
Jx jP'8 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:
+~x'1*A_ %lbDcEsf9 template < typename Right >
hT0[O picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
hp$/O4fD {
%wDE+&M return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
>STAPrBp+ }
zarxv|
}$ JoCZ{MhM Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
KmYSYNr@, 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。
v/m} {&K )9]DJ!]&Q" template < typename T > struct picker_maker
.S{FEV {
QCD
MRh n typedef picker < constant_t < T > > result;
g5OKhL0u } ;
x%!Ea{s template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
n`Y"b& {
0|J]EsPxu typedef picker < T > result;
v><c@a=[ } ;
R[#vFQ c;13V(Djy 下面总的结构就有了:
/FthT 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。
Xv&&U@7 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。
(^@rr[.o7 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
;J>upI 至此链式操作完美实现。
-91*VBrOd 0ap_tCY ^xt @ 七. 问题3
X7g@.Oy` 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。
lA/.4"nN 0aRHXc2< template < typename T1, typename T2 >
@fc-[pv ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4x)etH^o {
1o8C4?T& return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Ov-Y.+L: }
Hh1]\4D,4 s?5vJ:M
Xr 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:
mp:xR ^5c Ct<]('Hm( template < typename T1, typename T2 >
KL<,avC/ struct result_2
Ym8
V) {
D^Gs_z$[' typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
m4r<=o } ;
cSD$I^$oq euyd(y$'k 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?
j6: jN-z 这个差事就留给了holder自己。
=`KA@~XH4 )Ggv_mc h Vm*E^ v template < int Order >
0#S#v2r5 class holder;
Nrn_Gy>|D template <>
;Zy[2M class holder < 1 >
q21l{R{Y {
;TC"n!ew public :
PNs*+/-S template < typename T >
Xmm)z struct result_1
bk=ee7E7> {
>\o._?xSA typedef T & result;
}|OwUdE!R9 } ;
`PUGg[Zx^ template < typename T1, typename T2 >
S
aH':UN struct result_2
"}x%5/( {
&~aS24c typedef T1 & result;
`x]`<kS; } ;
*6bO2LO" template < typename T >
-hY@r 7y typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
|kGQ~:k+P {
aJ"m`5]=% return (T & )r;
*N&~Uq^ }
% aqP{mOO template < typename T1, typename T2 >
&"?S0S>r! typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
^)UX#D3b {
6Vj=SYK return (T1 & )r1;
%6W%-` }
{[)n<.n[g } ;
vB%os Qm +,1 Ea ) template <>
n'@*RvI: class holder < 2 >
>/4N :=.h {
=z!^OT6eb public :
<Ej`zGhWz template < typename T >
{SkE`u4Sz struct result_1
f#kT?!sP {
o/6VOX typedef T & result;
)*XD"-9 } ;
v&qL r+_7 template < typename T1, typename T2 >
}a%1$>sj struct result_2
GO)5R, {
$Jo4n>/ typedef T2 & result;
ph$vP;} } ;
bO` SBq$ template < typename T >
hXh nJ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Ae[fW97 {
SLW|)Q24 return (T & )r;
{2)).g }
+[rQf<* template < typename T1, typename T2 >
,`bmue5 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
klR\7+lK {
1\a.o[g3e return (T2 & )r2;
W\2 ']7}e }
7$*X
} ;
TwsI8X y_'6bpb j5wfqi 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
b Rc,Y< 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
\U3v5|Q 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
?<` ;lu/eL [MuZ^'dR return l(i, j) = r(i, j);
?t5<S]'r$ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
;0U*N &
f HbRvU}C1 return ( int & )i;
>6R3KJe return ( int & )j;
r
)HZaq 最后执行i = j;
/9=r.Vxh 可见,参数被正确的选择了。
\zcR75 g4u6#.m( pMJm@f s"XwO8yhM f^ja2.*%? 八. 中期总结
a^8PB|G 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:
' 55G:r39 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
%!r.)Wx|2 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
2M*i'K;;)P 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
D4\[D8pD fD lo L 'b0r?A~c= H,c`=Ii3 Gr 4v&Mz: o*Xfgc 九. 简化
9Z2 1|5 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。
JA*+F1s 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
z-qbe97 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:
*7E#=xb 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
8{i
O#C +-*/&|^等
K iEmvC 2. 返回引用。
d@p#{ - =,各种复合赋值等
Wb>;L@jB7 3. 返回固定类型。
1_b*j-j 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
:}yT?LIyP 4. 原样返回。
Af\ operator,
Vm[F~2+HX 5. 返回解引用的类型。
*NG\3%}%|@ operator*(单目)
b50mMWtG 6. 返回地址。
xKl1DIN[ operator&(单目)
/z_]7] 7. 下表访问返回类型。
'zbvg0 T operator[]
h5rR44 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
BN `2UVH operator<<和operator>>
:G6aO r^a:s] 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。
LRg]'? 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
v3aPHf DR{O.TX template < typename Left >
@({=~
W^ struct value_return
7nPcm;Er {
FZ?:BX^ template < typename T >
:EAh%q
struct result_1
4y#XX[2Wj {
-pIz-* typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
} lDX3h } ;
7FJ4;HLQ c-PZG|<C[ template < typename T1, typename T2 >
TZ+ p6M8G struct result_2
araXE~Ac {
7f}uRXBV$A typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
8]Tv1Wc } ;
,~=]3qmbR } ;
- om9 Z0e 0ki- /{; XPU>} 4{ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
P1Z"}Qw /OWwC%tM/ 下面我们来剥离functor中的operator()
xnt) 1Q 首先operator里面的代码全是下面的形式:
;Y[D#Ja- ^~.AV]t| return l(t) op r(t)
lOp.cU return l(t1, t2) op r(t1, t2)
[{Jo(X return op l(t)
u5Vgi0}A return op l(t1, t2)
ROmmak(y8 return l(t) op
-2; 6Pwmv return l(t1, t2) op
6^WNwe\ return l(t)[r(t)]
v\5O\ I ^ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
W} i6{Vh F_(~b 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
q~b# ml2QS 单目: return f(l(t), r(t));
":8\2Qp return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
]c~yMA+]FZ 双目: return f(l(t));
Uffwzd! return f(l(t1, t2));
*d3-[HwZCL 下面就是f的实现,以operator/为例
NJQ)Ttt Sz@z
0' struct meta_divide
KCW2
UyE] {
|~e"i<G# template < typename T1, typename T2 >
,puoq{ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
5, ,~k= {
BLyV~ return t1 / t2;
NX,m6u }
v>#Njgo } ;
jkx>o?s)z jel:oy|_ 这个工作可以让宏来做:
Ig t*8px C[<}eD4bV #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
@k&6\1/U template < typename T1, typename T2 > \
aWIkp5BFj static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
T2MC`s|` 以后可以直接用
)b #5rQ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
V!+iq*Z|= 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
3"7Q[9Oj (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
?!P0UTe~ !i) !|9e v?OVhV 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
lG\uJxV D,}bTwRb- template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
&liON1GLM class unary_op : public Rettype
q* p {
B{`adq?pW Left l;
NgDhdOB public :
/"8e, unary_op( const Left & l) : l(l) {}
|@iM(MM[? OUi;f_*[r template < typename T >
~tA ^[tK typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
FC] *^B {
%-blx)Pc return FuncType::execute(l(t));
|${4sUR }
7.hBc;%2u bE/|&8 template < typename T1, typename T2 >
;
R}>SS' typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^)~Smj^d {
Wp>t\S~N return FuncType::execute(l(t1, t2));
'vd&r@N }
|@u2/U9
} ;
O~*i_t*i9{ miaH,hm \Nt
5TG_ 同样还可以申明一个binary_op
K9#kdo1 2 Nn[*ox#i template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
|O_JUl class binary_op : public Rettype
]ub"OsXC {
C8|V?bL Left l;
X\h.@+f= Right r;
YCD|lL# public :
%]_: \! binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
7HDc]&z HLW_Y|QaFo template < typename T >
'z.
GAR typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^~H{I_Y {
@KTuG ?. return FuncType::execute(l(t), r(t));
<R]m( }
{s
mk<NL u2oS Ci template < typename T1, typename T2 >
zWC| Qe typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
L;RE5YrH%6 {
lg aSIXDK return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
#"N60T@ }
$pES>>P } ;
v0\l~_|H l<+[l$0# ]eKuR"ob0 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
CM_hN>%w[ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
4=^_VDlpd DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
~S/oW89 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
bFG~08Z ,d 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
XPX?+W=mv 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
(SyD)G\rj 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
W#F9Qw 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
Hh1_zd| 下面是修改过的unary_op
XGB\rfvS =wh[D$n$~ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
e_=K0fFz class unary_op
@wR3L:@ {
*6/IO&y1a Left l;
B>fZH\Y y0d= public :
eA4D.7HDK ,m=G9QcN unary_op( const Left & l) : l(l) {}
EB[T 5{ )q=F_:$ template < typename T >
_eKO:Y[e struct result_1
pN[WYM?[ {
vha9,5_ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
xsH1) } ;
M@cFcykK |T|m5V'l template < typename T1, typename T2 >
mXRkR.zu+ struct result_2
9lb?%UFe {
CVfV typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
e34>q:#5l } ;
:0r,.) e=0]8l>\V template < typename T1, typename T2 >
%y RGN typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
U!(.i1^n {
Oh! {E5!) return OpClass::execute(lt(t1, t2));
gHe:o` }
t1?aw< Z mJ<h& template < typename T >
n~ *|JJ*` typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
nQiZ6[L {
8ZY]-% return OpClass::execute(lt(t));
t8*Jdd^3Z/ }
UGO#o`.G} 8gS7$ EH' } ;
>of34C"DI zS%XmS\ T?7u
[D[[ 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
*BsK6iVb 好啦,现在才真正完美了。
Ixa0;nxj 现在在picker里面就可以这么添加了:
q^aDZzx,z YbZbA >| template < typename Right >
0fOhCxtL@ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
]*=4>(F[ {
296}LW
return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
sycAAmH< }
yqx5_} 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。
`;UWq{" pQiC#4b ]DNPG" ]}v]j`9m% bIU.C|h@ 十. bind
p[Po*c.b 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。
hP"2X"kz& 先来分析一下一段例子
{:1j>4m2 BP3Ha8/X lbHgxZ int foo( int x, int y) { return x - y;}
dbby.% bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
QHNyH bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
~[%CUc" 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。
)]P(!hW. 我们来写个简单的。
,31 ?
Aa 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
/s4~Ij`be 对于函数对象类的版本:
%B$ftsYXmu RIMSXue*Ha template < typename Func >
yx]9rD1cz struct functor_trait
P{o)Ir8Tt {
^QS`H@+Z typedef typename Func::result_type result_type;
l)NkTZ<] } ;
+M-tYE
5n 对于无参数函数的版本:
`\UY5n72 &e^;;<*w template < typename Ret >
zZ%[SW&vC struct functor_trait < Ret ( * )() >
'7?Y+R@|L {
Tdi^P}i_ typedef Ret result_type;
\FsA-W\X } ;
0/GBs~P 对于单参数函数的版本:
@lN\.O \W*L9azr template < typename Ret, typename V1 >
$*0-+h struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
G[k3` {
V9) / typedef Ret result_type;
@ VWED } ;
k6bct@7 对于双参数函数的版本:
>$D!mraih /yI4;:/ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
A6]:BuP;c struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
EZ<:>V-_D {
'zYS:W typedef Ret result_type;
MJGT|u8O& } ;
_LaG%* R6 等等。。。
91]|4k93 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
WoTeIkM9 gv`_+E{P template < typename Func >
9S%5Z> struct func_return
So1TH% {
`58% &3lp template < typename T >
Yz/Blh%V struct result_1
^\ [p6> {
l eC!Yj typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
[.}qi[=n } ;
1$0Kvvg[
vfkF@^D template < typename T1, typename T2 >
2d.$V,U< struct result_2
*Ypn@YpSp {
"
aG6u^% typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
( cs } ;
>?@5>wF } ;
NW[K/`-CTH 0"R>:f} DsMo_m/"1 最后一个单参数binder就很容易写出来了
JR]2Ray R0Vt_7 template < typename Func, typename aPicker >
DzpWU8j class binder_1
H\>{<`sD;f {
^{}G4BEY Func fn;
NTu|cX\R aPicker pk;
0f@+o}i=) public :
uY5|Nmiu )V1xL_hx/ template < typename T >
.
Vb|le(7 struct result_1
@[;'b$T$ {
64u(X^i typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
G=cRdiy`C } ;
%E_Y4Oe1 +@rFbsyJ. template < typename T1, typename T2 >
5=?P6I_$G struct result_2
hQ|mow@Zmz {
5k0iVpjQ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
0
P YYG } ;
bYP8 oLoc jj~T binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
@6"MhF liS' template < typename T >
8!2)=8|f typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
d ~M; {
q9vND[BQ return fn(pk(t));
!gkr?yhE }
A;d@NOI#,K template < typename T1, typename T2 >
|qX?F` typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
a[K&;) {
L/u|90)L return fn(pk(t1, t2));
+ayC0 }
LaJvPOQ } ;
J&aN6 l? $]|3^(y`` gCghWg{S 一目了然不是么?
U,U=udsi 最后实现bind
gkmof^ UCVYO.
9" )xcjQkb template < typename Func, typename aPicker >
VZqCFE3 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
:<aGZ\R5 {
!}6'vq return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
gfggL&t( }
w%\
n XJ I">"> 2个以上参数的bind可以同理实现。
.!4'Y} 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
25OQY.>bE +<\LY(o 十一. phoenix
8[@,i|kgg0 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
+'m9b7+v z-
q.8~Z for_each(v.begin(), v.end(),
|cC3L09 (
j&
7>ph do_
;!HQ!#B [
}Q`+hJ0 cout << _1 << " , "
[x)T2sA ]
nq_$!aB_K .while_( -- _1),
9fX0?POG cout << var( " \n " )
Z RjM^
d; )
aA?Qr&]M );
7u"Q1n(h/ 4S42h_9 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:
$'\kK,= 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
3rRIrrYO operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
m@<,bZkl 那么我们就照着这个思路来实现吧:
uRy}HLZ" G+=Gc(J bg|$1ue template < typename Cond, typename Actor >
j*QdD\) class do_while
ZW;Ec+n_K {
Qy9_tvq
X Cond cd;
:0@0muo Actor act;
_EMXx4J public :
BZ\="N#f template < typename T >
KOg,V_(I struct result_1
o135Xh$_>' {
i5 r<CxS typedef int result_type;
rT R$\ [C } ;
\Hb!<mrp ;I5P<7VW do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
-+){ ;, {EZR}N template < typename T >
+\+j/sa typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
NzZ(Nz5 {
D<v<
: do
fmYx {
GpPM ? act(t);
i?B<&'G }
HxK'u4I while (cd(t));
;8#6da, return 0 ;
GipiO5)1C }
X#T|.mCdC } ;
6c+29@ ~0CNCP Y1lUO[F j 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
4j;IyQDvM 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。
qdQ4%,E[ 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。
?n<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。
ot7f?tF2<J 下面就是产生这个functor的类:
to13&#o iAe"oXK| #TUm&2 +V template < typename Actor >
@|\;#$?XW3 class do_while_actor
O4`.ohAZ {
=9,mt
K~ Actor act;
]+G\1SN~ public :
]|F`;} 7 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Eet/l]e#a =0&XdxX template < typename Cond >
H.?`90IQ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
4r;le5@ } ;
pKXSJ"Xo \ MuKS4 #HL$`&m 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
0qR#o/~I 最后,是那个do_
W+u@UJi +;!^aNJ, eAO@B class do_while_invoker
G>^= Bm_$ {
oG22; public :
5[\g87\ template < typename Actor >
bLl
?!G. do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
/E/6(c {
&7kLSb&|; return do_while_actor < Actor > (act);
$
^)g, }
=WN8><K! } do_;
$o9^b
Z :hOB
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
y< gRl/e 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
'3^_:E5y 最后来说说怎么处理break和continue
%dw0\:P?Q 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。
8F\'?7 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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