一. 什么是Lambda
WB"$NYB 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
[`yiD> 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
RT F9;]Ti Z[slN5]([ 1Hy tt6ElP|D class filler
2sk^A
ly {
Cx}
Yp- public :
oy;N3 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
WIQt5=- } ;
kZWc(LwA l)Q,*i bv)E>%Yy 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
p}}}~ lC/ _+T;4U'p *;1 G+Q# #Jq@p_T" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
hUxpz:U* cSnm \f k9w<0h3 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
=uYSZR 6jO*rseC fc+P`r ?A8Uf= 二. 战前分析
4&R\6!*s 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
POtDge 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
fu?>O/Gn/ /e!/ UFyGp>/06 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
R5H
UgI /* --------------------------------------------- */
v}M, M&? vector < int *> vp( 10 );
'.#KkvE## transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
?MPM@9 /* --------------------------------------------- */
(t&P.N/ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
T=ox;r /* --------------------------------------------- */
+7|Oy3s int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
qWy{{A+ /* --------------------------------------------- */
CDO_A \ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
%Jq(,u /* --------------------------------------------- */
q}M^i7IE for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
bsR^H5O@ VVYQIR]!yk q@8Rlc& TXH: + m c 看了之后,我们可以思考一些问题:
i6h:%n]Io 1._1, _2是什么?
3r%I * 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
/ d0LD 2._1 = 1是在做什么?
ahhVl=9/ao 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
ygd'Nh!@ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
Rqa#;wb!( 6K[s),rdv |*Z'WUv 三. 动工
|/]bpG 'z 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
+`mJh\* 3S_KycE{ Yu9Ccj` X. UN=lu template < typename T >
4_F<jx,G class assignment
bqS*WgMY- {
/:z}WAW T value;
sFx$ public :
h%E25in assignment( const T & v) : value(v) {}
V<\:iNXX{ template < typename T2 >
gA`/t e T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
?F(t`0= } ;
z
}R-J/xr2 cJ&l86/l1 $kZ,uvKN 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
:c!7rh7O 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
pE^L Qi !#f4t]FM`B :uu\q7@' 1k-^LdDj class holder
nm*1JA.: {
{S~2m2up0L public :
[77]0V7 template < typename T >
6:330"9 assignment < T > operator = ( const T & t) const
0 -=onX {
CImB,AXS return assignment < T > (t);
A^3cP, L }
[\ @!~F{ } ;
8W[QV e@L+z -x:Wp*, 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
f2uog$Hk (|(Y;%>-v static holder _1;
`5O<U~'d Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
[B+o4+K3 u17Da9@; for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
_@F4s 而不用手动写一个函数对象。
<*8nv.PX* QbV)+7II= 1Q#hanh_` ?9Fv0-g&n 四. 问题分析
_&19OD% 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。
l1gAm # 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。
qWw@6VvoQ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
yE{l
Xp; 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
zp% MK+x 下面我们可以对这几个问题进行分析。
t=xO12Z j<8_SD =, 五. 问题1:一致性
uvc0"g1h 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?|
!+U#^2Gz 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
wD22@uM#] 9} eIidw K struct holder
q>]v~ {
A!Xn^U*p //
y;;^o6Gnw template < typename T >
w{I60|C]* T & operator ()( const T & r) const
Q]{DhDz?+ {
7yeZ+lD return (T & )r;
iMk`t:!;#" }
{Y`0} } ;
rouD"cy nFw&vR/q 这样的话assignment也必须相应改动:
e%wbUr]c2 [EB2o.EsO template < typename Left, typename Right >
B?#@<2*=L class assignment
<2}"Y(zwKl {
&X}9D)\UJ Left l;
Wq&TbWR Right r;
14s+& public :
0EPF;
Xx assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
\n`UkxZn+ template < typename T2 >
z<: 9,wtbP T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
7:jSP$ } ;
%do|>7MO@ o"7,CQye 同时,holder的operator=也需要改动:
w?oIKj {D1=TTr^ template < typename T >
B 8C3LP}? assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
{7Dc(gNS {
_$MoMg{uJH return assignment < holder, T > ( * this , t);
+ #S]uC }
Kqhj=B d!Y,i!l! 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
C\$7C5/ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
<%qbU- 9#O"^.Z ! return l(rhs) = r;
"%,zB_ng\< 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
J\m7U 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
m[ifcDZ(e ;,Lq*x2s template < typename Tp >
h8pc<t\6 class constant_t
hCW8(Zt {
yK{ ;72 const Tp t;
p1J%= public :
>'Y] C\ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
dRWp/3 } template < typename T >
lq.AQ const Tp & operator ()( const T & r) const
DFE?H {
A' dt
WD return t;
5OpK~f5 }
Zt[
PkBi } ;
(VC{#^2l 1G{$ B^
f 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Kc{fT^E 下面就可以修改holder的operator=了
m"H9C-Y
Xa9G;J$ template < typename T >
h=d&@k\g assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
4;w_o9o {
f{*G% return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
]E[Mv}
= }
gmJJ(}HVz 3o"~_l$z 同时也要修改assignment的operator()
R%7k<1d'` -qid. template < typename T2 >
&S''fxGL T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Nm#KHA='Z 现在代码看起来就很一致了。
K'1rS[^>R }KS[(Q 六. 问题2:链式操作
0DS<( 现在让我们来看看如何处理链式操作。
UL"JwqD 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
?B@iBOcu[ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
=]Qu"nRB 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
|JuXOcr4 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
hb`bQ A6TNtXk template < typename T >
96MRnj*Y[ struct result_1
`(*5yX C {
a)y8MGx? typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
- bFz } ;
7/Ve=7] 1eiH%{w 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
h+N75 c @2s!bs template < typename T >
/+02BP struct ref
e:NzpzI"v {
NrS1y"#d9 typedef T & reference;
-!wm]kx
f } ;
Z^h'&c# template < typename T >
V,
)kw{]( struct ref < T &>
#_|b;cf {
[S3X typedef T & reference;
8M(N } ;
0~an\4nh
gt}/C4| 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
)Bd+jli|s QJOP *<O template < typename T >
G}}oeS typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
>Pbd#* {
(W*yF2r return l(t) = r(t);
RFQa9Rxk }
HZfcLDrO 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
1Voo($q. 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
]2K>#sn-] `,\WhJ?9 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
p]=8=pE< _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
9dy"Y~c _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
@f{)]I +f +5 调用divide的对象返回一个add对象。
[4t_ 83 最后的布局是:
f[h=>O Add
=We}&80x / \
n#Z6 d` Divide 5
NWX~@Rg / \
uop_bJ _1 3
j0:F E 似乎一切都解决了?不。
>$HMZbsE 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
0+cRUH9Ew 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
]O&TU X@) OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
qX-Jpi P So0YvhZ+ template < typename Right >
ZNG.W0{p assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
o(|`atvK Right & rt) const
3vVhE,1N {
_%Mu{Ni& return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
%)\Cwl }
DRf~l9f 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
B3XVhUP XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
a]
>|2JN<& 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
Njz,y}\ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
q&
4Z.( 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
_qJ[~'m<^C 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
:vX;>SH$p 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:
49HtI9@ q0DoR@ template < class Action >
ruF+X) class picker : public Action
] p'+F {
BniFEW:< public :
R/<
/g= picker( const Action & act) : Action(act) {}
gh i!4 // all the operator overloaded
sOU_j4M{ } ;
4ol=YGCI_ 9c#9KCmc 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。
mj5A*%"W 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:
7{az %I$h ^/Gjk template < typename Right >
kDO6:sjR7 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
dA\>z[n= {
>Z<ym|(T* return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
eQ9{J9)? }
A(;J f_.1)O'83 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
R%3H"FU9w 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
%z8@; >fs-_>1d template < typename T > struct picker_maker
_mXq]r0 {
t$Irr* typedef picker < constant_t < T > > result;
$.V(_
} ;
fVR ~PG0 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
WMh'<'wN_ {
ZpI _/ typedef picker < T > result;
*;"^b\f5_ } ;
>2$Ehw:K^ 1T}|c;fc 下面总的结构就有了:
b'vJPv~hI 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。
#c/v2 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。
FopD/D{ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
HT1bsY
0t 至此链式操作完美实现。
8Bhot,u'T o#0NIn"GS/ PO)5L 七. 问题3
Ux zwgVT 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。
iCv &<C@ >|z=-hqPK template < typename T1, typename T2 >
8yztV dh ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#+ n
& {
8eOQRC33 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
.iew5.eB+ }
]]d@jj "#e2"=3* 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:
}[i35f[w $V5Ol6@2 template < typename T1, typename T2 >
CB?.|)Xam struct result_2
/I6?t=?< {
6;(Slkv typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Y6{p|F?&" } ;
DlIfr6F o_\b{<^I 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?
_f34p:B%s 这个差事就留给了holder自己。
vBM\W%T|d tbOe,-U-@ SB
\ptF template < int Order >
&BE[=& | class holder;
7g&_`( template <>
$L`7(0U- class holder < 1 >
4r5,kOFWb {
z':>nw public :
%o{vD&7\ template < typename T >
\
2".Kb@= struct result_1
(iWNvVGS {
W:EXL@ typedef T & result;
gB~SCl54 } ;
ASu9c2s template < typename T1, typename T2 >
;=uHK'{ struct result_2
rx^pGVyg {
jq =-Y typedef T1 & result;
AHZ6 } ;
Q g"{F},4 template < typename T >
W/?D}#e<4 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
?TzN?\ {
rxDule3m return (T & )r;
9sT?"(= }
Wa[~)A template < typename T1, typename T2 >
=20Q!wcu typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
+9h6{&yr1 {
i
[j`'.fj return (T1 & )r1;
b#XS.e/uf }
^k-H$] } ;
~*2PmD"+: J v)]7u template <>
h+$_:](PC class holder < 2 >
#lct"8 {
BB|{VwN public :
LI
nN-b# template < typename T >
F;~ #\X struct result_1
*~:@xMa {
Tzk8y7$[ typedef T & result;
-rH3rKtf~ } ;
uF^+}Y ZT template < typename T1, typename T2 >
sV77WF struct result_2
3\'.1p {
4Y)3<=kDG typedef T2 & result;
@Qx;J<{+g } ;
,cm2uY template < typename T >
`__CL
)N| typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
!'[sV^ds {
"0/OpT7h7 return (T & )r;
b(XhwkGVq }
iT|+<h template < typename T1, typename T2 >
'wQ=b typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
[J*)r8ys {
>ZNL
pJQ return (T2 & )r2;
g`&pQ%|= }
:V_$?S } ;
goHr#@ lI5{]?' [I^SKvM 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
>c1mwZS; 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
6l> G>) 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
4wBCs0NIm `9wz:s QtP return l(i, j) = r(i, j);
MWB uMF 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
}$UuYO/i <4!w2vxG return ( int & )i;
+HfjnEbtBs return ( int & )j;
aG"UV\ 最后执行i = j;
fIBLJ53 可见,参数被正确的选择了。
cJhf{{_oR lv\2vRYw- !IGVN:E (Bmjz*%M )v|a:'%K_ 八. 中期总结
Ne#nSx5, 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:
w1GCjD*y 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
qrdA?VV 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
o?%x!m> 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
xpS#l"dr c/hml4 @RnG K 5 3s|tS2^4 -({\eL$n 95H`-A 九. 简化
$OUa3!U_! 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。
<&x_e-;b' 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
QOP*vH >J 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:
tq*Q|9j7VG 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
,)Q mQ^/ +-*/&|^等
PDir?' 2. 返回引用。
/ _cOg? o =,各种复合赋值等
tRXM8't 3. 返回固定类型。
>PYe" 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
v:vA=R2 4. 原样返回。
:}GxJT4 operator,
f9&D1Gh+w 5. 返回解引用的类型。
^Krkf4fO operator*(单目)
pa\]@;P1 6. 返回地址。
D{8V^%{ operator&(单目)
'@:;oe@] 7. 下表访问返回类型。
<<A@69"4n operator[]
JN8k x;@ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
s0`uSQ2X operator<<和operator>>
IBuuZ.=j2h oZ8SEC"] 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。
AG9U2x 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
BShZ)t A l` ;SWN template < typename Left >
B"EMir' struct value_return
D~%cf {
`QkzWy~V3 template < typename T >
J*;t{M5 struct result_1
'kC $R;#\7 {
YJ"gm]Pm typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
d)0%|yX6 } ;
\{&55>
i
9b^\&& template < typename T1, typename T2 >
'!Sj]+ struct result_2
nnE@1X3 {
uj]GBo= typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
@
J"1!` } ;
!BY=HFT } ;
iFHVr'Og' $:xUXEi{ e@q[Dv'mu 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
*|jqRfa" %\^x3wP&o\ 下面我们来剥离functor中的operator()
I#,,h4C 首先operator里面的代码全是下面的形式:
<bid 6Q0| QK@z##U return l(t) op r(t)
zMG4oRPP return l(t1, t2) op r(t1, t2)
"90}H0(+ return op l(t)
:N[2*.c[ return op l(t1, t2)
.O,gl$y} return l(t) op
hrW.TwK return l(t1, t2) op
0}b8S48|? return l(t)[r(t)]
V}JW@ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
T|}HK]QOX .6tz ^4 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:
F^w0TD8 单目: return f(l(t), r(t));
H,?MG return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
]xS< \{og 双目: return f(l(t));
b&e?
6h^G return f(l(t1, t2));
Wm\f:|U5` 下面就是f的实现,以operator/为例
`"bm Hs7 ())|x[>JS+ struct meta_divide
oZ=e/\[K {
G>!"XK:fB template < typename T1, typename T2 >
J:Qp(s-N^: static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
:wF(([&4p! {
}W YY5L8^ return t1 / t2;
X%gJ,c(4 }
_I-0[w } ;
H`".L^ 9XoKOR( 这个工作可以让宏来做:
1'd "O
@ )GR^V=o7,Y #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
m2V4nxw]Qp template < typename T1, typename T2 > \
jK{CjfCNz static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
PEBQ|k8g& 以后可以直接用
R<wb8iir DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
57oY]NT? 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
a $KM
q> (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
0J_ x*k6 VVf~ULZ- g$:2c7uL 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
\q,w)BE %%f=aPw template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
%bv<OMD class unary_op : public Rettype
OrH&dY {
B8P%4@T Left l;
JD'/m
hN0 public :
!k[zUti unary_op( const Left & l) : l(l) {}
M35}5+ aN7u
j template < typename T >
QF^AnB typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@ce4sSo {
0W>O,%z&P# return FuncType::execute(l(t));
k"n#4o: }
\t1vYIY]T ";zl6g" template < typename T1, typename T2 >
pGOS'.K%t8 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%+'&$ {
CsE|pXVG return FuncType::execute(l(t1, t2));
HPgMVp' }
WUxr@0 } ;
-7yX>Hjl |Rl|Th u!X2ju< 同样还可以申明一个binary_op
36j.is QzS{2Y[OQ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
co*5NM^ class binary_op : public Rettype
5 Fd ]3 {
3;Xs`dk Left l;
X~j
A*kmAj Right r;
7/~"\nN:/ public :
N*z<VZ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
!KF;Z|_(I -Zw"o> template < typename T >
N[mOJa: typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Ea3tF0{ {
G{s ,Y^ return FuncType::execute(l(t), r(t));
$4?%Z>' }
k20H|@g2 ht =yzJ9Pr template < typename T1, typename T2 >
?Jma^ S typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
bM!`C|,[s {
)45,~+XX return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
?e ~* ,6 }
BujWql } ;
:3G9YjzC} G/D{K$=t~ \mycn/e 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
]-q:Z4rb 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
[F>zM DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
n%O`K{86 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。
^X?[zc GE 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
L Y M` 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。。。
qaQ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
n|F`6.G 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)
Z@*Z@]FC 下面是修改过的unary_op
"q%)we SnXLjJe template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
:_^YEm+A class unary_op
^8\pJg_0 {
G(4k#jB Left l;
$M><K y}3V3uqK public :
y_nh~& 7X.1QSuE unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ar{e<&Bny >Te{a*`"m: template < typename T >
&wjOb struct result_1
BE U[M {
1"k
+K~: typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
w8on3f;6n# } ;
UC0 yrV #2dmki"~( template < typename T1, typename T2 >
G' b p struct result_2
Ky=&C8b< {
i0R=P[ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
|[V(u } ;
f]hW>-B(q (Hsfrc template < typename T1, typename T2 >
.!`j3W] typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,rN7X<s54 {
NfSe(rd return OpClass::execute(lt(t1, t2));
NT nn!k }
ZqhINM*Rm k82'gJ;MC= template < typename T >
n2QD*3i typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>SzTZ3!E {
'.bMkty# return OpClass::execute(lt(t));
4bKZ@r% }
*zx;81X= v14[G@V~\ } ;
x_Z~k zL{KK9Or x^
Wgo`v) 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
~jPe9 好啦,现在才真正完美了。
=*'`\}];" 现在在picker里面就可以这么添加了:
M\GS&K$lq $pD^O!I)? template < typename Right >
H@6 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
eD/?$@y {
EEaFi8 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
|GsLcUv6 }
Qejzp/2 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。
yZ2,AR% L2:C6Sc ND`~|6yb 2vur_`cV oi!E
v_h 十. bind
1]qhQd-u 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。
>sP;B5S 先来分析一下一段例子
xo*a9H?@ rVO+
vhih )9*-Q%zc int foo( int x, int y) { return x - y;}
aR3W9 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
._nhW* bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
}X`K3sk2/z 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。
.$r(":A#) 我们来写个简单的。
]__M* 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
rzex"}/ly 对于函数对象类的版本:
?$gEX@5h Coyop#q#"{ template < typename Func >
ZA# jw 8F struct functor_trait
4[(P>`Unx {
Vw,dHIe(3 typedef typename Func::result_type result_type;
&^Xm4r%u_ } ;
?>w%Lg{L} 对于无参数函数的版本:
>y az "{&!fD~w template < typename Ret >
~+1t17 struct functor_trait < Ret ( * )() >
J4JKAv~3 {
Y`_6Ny=" typedef Ret result_type;
p3-sEIw}Ru } ;
:JOF!Q 对于单参数函数的版本:
wvgX5P> {>~|xW template < typename Ret, typename V1 >
x;C\G`9N struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
ge E7<"m% {
'91Ak,cWB typedef Ret result_type;
!]"T`^5,Y } ;
cLXMq"?C 对于双参数函数的版本:
8'f:7KF t[X'OK0W%3 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
, n+dB2\ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Dl7#h,GTc< {
JU~l typedef Ret result_type;
{%
;tN`{M } ;
{?t=*l\S{w 等等。。。
V43|Ej}E 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
u6D>^qF}@' VbZZ=q=Kd template < typename Func >
x&7!m
struct func_return
]@<O!fS {
No h*1u* template < typename T >
H*!E*_ struct result_1
3vMfms {
`?La typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
pV1~REk$& } ;
;8ugI M,7v}[Tbl template < typename T1, typename T2 >
;ASlsUE\) struct result_2
uRp-yu[nt% {
7H=/FT?e] typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
p!HpqW } ;
tQ*5[F,fm } ;
QupCr/Hs zEa3a p-;*K(#X 最后一个单参数binder就很容易写出来了
"zYlddh &6!x;RB template < typename Func, typename aPicker >
-l^ u1z class binder_1
oo<,hOv {
Bl(we/r Func fn;
@C?RbTHy
aPicker pk;
/5SBLp}Sy public :
mgg/i@( 0*+i~g,Kl@ template < typename T >
g_-Y-.M struct result_1
sv
=6?uYW {
IY+P Yad typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
+$P0&YaQ } ;
n)[{nkS6[ )f,iey\- template < typename T1, typename T2 >
}+,;wj~ struct result_2
`vUilh ^c {
z#*fELV typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
EdLbVrN, } ;
Z+E@B>D7A^ YQ;?N66 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
wOn.m 8I`>tY template < typename T >
=M>pL+# typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
yX/ 9jk {
m{;2! return fn(pk(t));
}5u$/c@f1 }
([^1gG+>J template < typename T1, typename T2 >
ZI}7#K<9X typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
e'p'{]r<w {
l7n c8K return fn(pk(t1, t2));
pm@Mlwg`1 }
zcy!YB } ;
>]s|'HTxF E&/#Ov R8sj>.I9j 一目了然不是么?
0M>+.}e+ 最后实现bind
Ic P]EgB IyOb0WiEj 8.bdN]zn template < typename Func, typename aPicker >
lEh; MJ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
3* 1cCM42 {
,eW K~ pa return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
F8S% \i
}
+coVE^/w -X3yCK?re 2个以上参数的bind可以同理实现。
`$Z:j;F 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
C%vR!Az f,9 /Yg_ 十一. phoenix
jZx.MBVy] Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
")}^\Om Uf4A9$R.G for_each(v.begin(), v.end(),
>^=upf/ (
'pa[z5{k+ do_
;p)RMRMg [
3rBSwgRl cout << _1 << " , "
gY|f[M| ]
\!x~FVA .while_( -- _1),
oSq?.*w< cout << var( " \n " )
ark~#<SqAr )
#rD0`[pz );
&e0BL z m&a.i
B 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:
W US[hx, 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
H|JPqBNRh operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
TF R8 那么我们就照着这个思路来实现吧:
G)t_;iNL| o<cg9 F>RL&i template < typename Cond, typename Actor >
Q8.=w class do_while
q!iSY {
LDc?/
Z1 Cond cd;
~.7/o0'+ Actor act;
l|RBO+} public :
KPHtD4 template < typename T >
K2|2Ks_CS struct result_1
|Tv}leJF {
Xt}
4B# typedef int result_type;
H{hd1 } ;
$lVR6|n t/%{R.1MN do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
,a
2(h g\%;b3"# template < typename T >
![1+=F! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
kD;1+lNz {
P|j|0o,8p do
Cw$0XyO {
n/9.;9b$I act(t);
1*U)\vK~ }
E.LD1Pm0 while (cd(t));
/oL&
<e return 0 ;
pW5ch"HE }
#!?jxfsFa } ;
H?oBax: B!+rO~ h@AKfE!\~ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
)SU\s+"M 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。
hQ7-m.UZw 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。
4*Uzomb?q 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。
fab.%$ 下面就是产生这个functor的类:
w}|XSJ! 5-*hAOThg qtrN=c3x template < typename Actor >
yM}~]aQ y class do_while_actor
X<8?># {
`)~]3zmG Actor act;
p>oC.[:4a public :
{&dbxj-' do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
"%peYNZ&% Fc&3tw"g template < typename Cond >
76::X:76 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
}_mVXjF } ;
_+7+90u 0Wkk$0h9 S@Iza9\|@ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
A>\5fO 最后,是那个do_
4t
5i9+h |VX )S! &u+l`F^Z class do_while_invoker
YuXCRw9p; {
<?Ln`,Duk public :
pl}nbY template < typename Actor >
C]EkVcKFA do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
*c<6 Er>s {
{'8td^JEE return do_while_actor < Actor > (act);
/PZx['g }
Zh } do_;
t]IHQ8 y`,;m#frT 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
LUs)"ZAi| 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
/9pN.E 最后来说说怎么处理break和continue
.}9Lj 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。
-=cxUDB 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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