一. 什么是Lambda
X/yq<_ g 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
z Fo11;*D 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,
51SmoFbMz X*QS/\ P(hGkY=( X_]rtG class filler
BH">#&j[ {
O2?C * public :
1@DC#2hPr void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
9@lWI } ;
KNUK]i&L m[^lu1\wn qOwql(vX 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:
TIWR[r1! X H-_tvB [ QiG0D_'= "j@\a)a for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
wT4@X[5$ "2l`XH CIjc5^Y2 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
f8Iddm# p+CUYo( c+ oi8G TmsIyDcD~ 二. 战前分析
cJ;Nh>ey 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。
k, HC"?K 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
X2z<cJG|d@ rO'DT{Yt 5~L]zE for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
9
r!zYZ`)
/* --------------------------------------------- */
J@s>Pe) vector < int *> vp( 10 );
lN,?N{6s transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
j]Jgz< /* --------------------------------------------- */
BAf$tyh sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
o4);5~1l /* --------------------------------------------- */
1~5DIU^ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
qN $t_ /* --------------------------------------------- */
0cd_l
2f#g for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
S6TNu+2w4 /* --------------------------------------------- */
Y;"k5+ q for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
X@rA2);6 *l+#<5x ^"WVE[" 0!T`.UMI 看了之后,我们可以思考一些问题:
YmziHns`b 1._1, _2是什么?
[3Pp
NCY 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
[nTI\17iA 2._1 = 1是在做什么?
GJ+ ^t 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
K3T.l#d'L Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
6l#x1o; ,NSf .Pb-{!$Ni 三. 动工
:DD<0 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Lo%n{*if WYw#mSp lW+mH= -(qRC0V template < typename T >
Zh"m;l/] class assignment
[#PE'i4 {
@Z jT_ T value;
lQn"
6o1 public :
|9CikLX)7 assignment( const T & v) : value(v) {}
I//=C6 template < typename T2 >
g.lTNQm$u T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
*'%V}R[> } ;
&Y]':gJ +yGQt3U ,T$ts 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
qJhsMo2IH 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
1Kg0y71" f7Gn$E|/r; d1b]+A G4 L, JQ\!c class holder
=!q%
1 mP {
|>.Q U3 public :
Cp8=8N(Xb template < typename T >
p0+^wXi) assignment < T > operator = ( const T & t) const
RB 5SK#z {
v pI9TG return assignment < T > (t);
Dw-d`8* }
vgz`+Zj*S } ;
"y1Iu |=?#Xbxz NAbVH{*\U 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
dbI>\khI .tngN<f static holder _1;
~zVxprEf_ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
hAGHb+: YH&=cI@ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
z/@_?01T= 而不用手动写一个函数对象。
}A#IBqf5 g@.$P>Bh y.r N( (eHyas %X 四. 问题分析
Vwkvu&4 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。
/:{%X(8 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。
O'y8q[2KE 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
i+_LKHQN 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
SQKhht`M 下面我们可以对这几个问题进行分析。
dmFn0J-\ NYm"I`5w 五. 问题1:一致性
!`DRJ)h 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?|
I \:WD" 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
&V"oJ}M/a !X>u.}?g struct holder
e+
xQ\LH {
Sj9fq* //
jr6_|(0
i6 template < typename T >
$.G 7Vt T & operator ()( const T & r) const
F3tps
jQ {
t@q'm.:uw< return (T & )r;
^ Ltho` }
-yqsJGY } ;
>I5:@6
Z B9v>="F 这样的话assignment也必须相应改动:
T1LYJ]5 80xr zv template < typename Left, typename Right >
_z\/{ class assignment
/d`"WK, {
^^y eC|~N: Left l;
fgLjF,Y Right r;
\}j MC public :
_fAgp_) assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
*Gsj pNr- template < typename T2 >
+y7z>Fwl T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
v2T2/y% } ;
lC i{v. 'B@`gA 同时,holder的operator=也需要改动:
m[hL
GD'Fi %!aU{E|@_ template < typename T >
oA1_W).wJ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
TP }a9-9? {
fi+}hGj(r return assignment < holder, T > ( * this , t);
. [|UNg }
SZyk G[ iD^,O)b 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
Jt~Ivn, 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
hI[}
- &2'-v@kK return l(rhs) = r;
tvkdNMyX%9 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
&|v) 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
p/H.bG!z ?gH[la template < typename Tp >
tUn>=>cWP class constant_t
Z!p\=M,% {
mScv7S~/s const Tp t;
UaT%tv>}8# public :
m[DQ;`Y constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
rhv~H"qzW template < typename T >
3Ax'v|&Hg const Tp & operator ()( const T & r) const
]#!uke Q {
((y|?Z$ return t;
kA:Y^2X' }
!_W:%t)g } ;
blO4)7m 2q
f|+[X 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
@gUp9ZwtH 下面就可以修改holder的operator=了
Na\ZV|;*tu k.J%rRneN template < typename T >
[4)Oi-_Y> assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
b3(*/KgK {
9A.RD`fg return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
m5Bf<E,c }
kY0HP a $|4@Zx4vf 同时也要修改assignment的operator()
[W[{
4 Xu bS_#3T template < typename T2 >
~.a"jYb7A} T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
ggso9ZlLu+ 现在代码看起来就很一致了。
WBe0^=x 4GYi' 六. 问题2:链式操作
lExQp2E 现在让我们来看看如何处理链式操作。
WQ|:TLQ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
J^!;$Hkd 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。
;vx5 =^7P 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。
1gI7$y+? 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
-I< >Ab Vk5Z[w a template < typename T >
C@M-_Ud>Q struct result_1
8%rD/b6` {
hpdI5 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
K_Y-N!h } ;
01kRe rPxRGoR 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:
_&KqmQ8$7 Im]@#X template < typename T >
]8G 'R-8} struct ref
}\_.Mg^y {
K#"=*p, typedef T & reference;
,p2UshOmd } ;
Q*M# e template < typename T >
_3IT3mb2n struct ref < T &>
"be\%W+< {
'nmGHorp typedef T & reference;
4.A^5J'W } ;
q^X7x_ 4jT6h9% 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
/2^L;# X9>fE{)! template < typename T >
4&)sROjV= typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
#qRoTtMq7 {
_[:6.oNjIe return l(t) = r(t);
g)Z8WH$;H3 }
q(sTKT[V 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。
6)[moR{N1 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
"1o{mvCkR 7lC$UQ x8 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
!z?
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
MGdzrcF _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
"M%R{pGA7 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
8 t+eu O 最后的布局是:
/<[0o] Add
>a3m!`lq / \
q~`hn(S Divide 5
2mY!gVi / \
<^S\&v1C_ _1 3
Bc>j5^)8w 似乎一切都解决了?不。
m\teE]8x 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
d<c 29Y 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
Omd; OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
ss^a=?~ RhYe=Qh4{p template < typename Right >
~DH9iB assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
J,$xQ?,wE Right & rt) const
:s)cTq| 3 {
If'q8G3]- return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
}:$cK(| }
?;~!C2Zs 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
N2:Hdu: 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。
XJul~"
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。
T!/o^0w 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。
"LlpZtw 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。
>Eh U{@Y 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?
s.M39W? 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:
p.:651b wm@m(ArE= template < class Action >
5Fy dh0. class picker : public Action
@ZEBtM%.O {
=DwLNyjU4 public :
YNr5*P1 picker( const Action & act) : Action(act) {}
N:G]wsh // all the operator overloaded
?mMM{{%(. } ;
_\AQJ?<M *QK)
1Y1W 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。
r3V1l8MV 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:
5(~Lr3v0 kBP?_ O template < typename Right >
i)l0[FNI} picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
iXWzIb}CJ- {
Om.%K>V return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
/gAT@Vx }
SIK:0>yK" 0E\#!L Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
7_~sa{1R. 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。
D:`Q\za Mi]^wCF template < typename T > struct picker_maker
$ (}rTm {
w_"d&eYdg0 typedef picker < constant_t < T > > result;
`2>p#` } ;
f
)Lcs template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
o
Mz{j: {
Ry95a%&/s typedef picker < T > result;
NuOA'e+i } ;
Dgz,Uad8f nbxY'`8F 下面总的结构就有了:
81nD:]7 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。
)\])?q61 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。
j_C"O,WS picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
(wj:Gc 至此链式操作完美实现。
?}`-?JB1 c0wLc,)G !'_7MM 七. 问题3
!B`z|# 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。
F{mUxo#T ;R=n<=Axa template < typename T1, typename T2 >
re*Zs}(N\ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@ ]u@e4T {
EIw]
9;'_ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Tm^kZuT{ }
~q`f@I ;*?>w|t}w 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:
SM~ ~: gk%01&_>4 template < typename T1, typename T2 >
V
u")%(ix struct result_2
)\yK61aX {
6UCF w> typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
0"7+;(\1Rk } ;
2hV -h ILr=<j 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?
+-tFg XG 这个差事就留给了holder自己。
pW+uVv, ]x)!Kd2> rC@VMe|0 template < int Order >
pZ8J\4+ class holder;
G:*vV#K template <>
OROvy class holder < 1 >
$e1.y b% {
9(t(sP_ public :
;6 @sC[ template < typename T >
HGAi2+& struct result_1
LqYyIbsvf {
Tdh(J",d typedef T & result;
{|>'(iqH"w } ;
+yI$4MY template < typename T1, typename T2 >
Muwlehuq struct result_2
C u` {
![Qi+xyc typedef T1 & result;
xHt7/8wF } ;
4Q !A w template < typename T >
m 3UK`~ji typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
M|c_P)7ym {
uZ8-? return (T & )r;
-ED}
6E }
ypEMx'p template < typename T1, typename T2 >
k.C&6*l!5; typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
}E ]l4N2 {
#b/L~Bw[ return (T1 & )r1;
dQT[pNp: }
pO *[~yq5 } ;
t+w{uwEY aX1b(h2 template <>
u<8b5An; class holder < 2 >
7j)ky2r# {
GXxI=,L8F public :
~~Bks{"BS template < typename T >
cFc(HADM`r struct result_1
n
UmyPQ~ {
c5%}*
"z typedef T & result;
Gtaa^mnxD } ;
j4,y+9U template < typename T1, typename T2 >
~ 1;M4K struct result_2
|8f }3R 9 {
8#;=>m% typedef T2 & result;
@<eKk.Y?+ } ;
]y.V#,6e template < typename T >
(o*YGYC typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
7d
R?70Sz {
d4ecF%R return (T & )r;
w:lj4Z_ }
A:Wr5`FJ template < typename T1, typename T2 >
,=\.L_' typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
i{m!v6j: {
x</4/d return (T2 & )r2;
T/E=?kBR }
dV[G-p
} ;
WP*}X7IS tx7 zG., 2*Qi4%s# 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> >。
$ (;:4 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
$M)SsD~ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
W:8MqVm34 )T"Aji-hy return l(i, j) = r(i, j);
nQQHm6N 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
~-Kx^3(# 2b7-=/[6 return ( int & )i;
<=p>0L return ( int & )j;
0 aH&M4 最后执行i = j;
.^*;hZ~4% 可见,参数被正确的选择了。
`bBkPH}M \}4Y]xjV2 YIwa = ^ 0?$|F0U"J F oC
$X 八. 中期总结
|;NfH|43; 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
*-PjcF}Y 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
e4N d 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
S[ !6Lw 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Dx1(}D x)=l4A\ Eo2`Vr9g iXy1{=BDv FbroI>" e nEu:& 4 九. 简化
Ik^^8@z 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
+Kb 7N, " 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
%IBT85{ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
+# 'w}
P 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
1SztN3'q +-*/&|^等
}?,YE5~ 2. 返回引用。
f$QkzWvr =,各种复合赋值等
i[9yu- 3. 返回固定类型。
V K6D 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
)Xg5=zn$ 4. 原样返回。
UH-873AK operator,
rmzzbLTu 5. 返回解引用的类型。
ya1
aWs~ operator*(单目)
(9RfsV4^ 6. 返回地址。
7:olStK operator&(单目)
,93Uji[l 7. 下表访问返回类型。
'UhHcMh: operator[]
Fn.JtIu 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
;+XrCy!.)L operator<<和operator>>
J@:Q( cy.r/Z} 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。
~D3S01ecM 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
s>o#Ob@4' Hc'Pp{| X template < typename Left >
@U8u6JNK' struct value_return
JWd[zJ[ {
mq[=,,# template < typename T >
0Qa0 struct result_1
nfF$h}<o+ {
\4wMv[;7 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
#dae^UjM } ;
DAb/B r|UJJ9i template < typename T1, typename T2 >
1l$C3c struct result_2
%4m Nk}tyH {
g8uqW1E^ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
7tlK'j' } ;
k5E2{&wZ } ;
3bWGWI _Z]l=5d 'wEQvCS 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
<z\SKR[ |Jn|GnM 下面我们来剥离functor中的operator()
Is4,QnY_[ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
86)2\uan ~g/"p`2-N return l(t) op r(t)
A9b(P[!]T: return l(t1, t2) op r(t1, t2)
|&8XmexLb return op l(t)
K1hkOj;S return op l(t1, t2)
+o`%7r(R return l(t) op
{WV"]O8IV return l(t1, t2) op
RJ@79L*# return l(t)[r(t)]
?)-6~p 4N return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Mc.{I"c@ =F$?`q` 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
pgES) 单目: return f(l(t), r(t));
O8.xt|
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
7 2JwG7qh 双目: return f(l(t));
Y
M:9m) return f(l(t1, t2));
9k ~8n9 下面就是f的实现,以operator/为例
'r 7[9[ 5(ZOm|3ix struct meta_divide
kVQm|frUz {
Ztmh z_u7 template < typename T1, typename T2 >
< 8'
b static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
r1< 'l {
?@4Mt2Z\ return t1 / t2;
AB/${RGf+ }
|K1S(m<F } ;
3XlQ 4 fE~KWLm 这个工作可以让宏来做:
se %#U40* + )Qu,%2
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
_">F]ptI; template < typename T1, typename T2 > \
GKIzU^f static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
n7bVL#Sq[ 以后可以直接用
8c.>6
Hy DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
sPi 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
IrL7%? (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。。。)
b5)^g+8)w "b`#RohCi dh`s^D6Q> 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
[T_[QU:A 1ARtFR2C{b template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
}{N#JTmjB# class unary_op : public Rettype
tcj"rV{G {
=h4uN, Left l;
IW!x!~e public :
"<0 !S~] unary_op( const Left & l) : l(l) {}
?\,;KNQr 5%\K template < typename T >
&D M3/^70 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
CmBPCjh {
^$P_B-C N return FuncType::execute(l(t));
:G 5p`;hGo }
P1[.[q/-e DGGySO6=$e template < typename T1, typename T2 >
5go)D+6s typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;xiN<f4B {
)8oyo~4? return FuncType::execute(l(t1, t2));
RL4|!HzR }
Culv/ } ;
>P
j#?j*Y |_p7vl" 3iw3:1RZUZ 同样还可以申明一个binary_op
d~QKZ&jf \@Cz 32wg template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
0J'^<GTL class binary_op : public Rettype
sZ=!*tb- {
0x~+=GUN Left l;
CrI<rD%' Right r;
&'12,'8 public :
}Q: CZ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
o=Z:0Ukl] *Hn=)q template < typename T >
zqj|$YNC typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
S*G^U1Sc+ {
E|9`J00 return FuncType::execute(l(t), r(t));
=)+^ y}xb }
gH(#<f@ZI #9(+)~irz` template < typename T1, typename T2 >
{D8opepO) typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|Jx:#OM {
#@HlnF}T return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
u|wl;+. }
$Mg O)bH } ;
MRz f#o<H k^d]E F !:\0}w$- 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
4Mg%}/cC 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
$)*qoV DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
A v>v\ :.> 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
?cWwt~N9 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
tF,`v{-up 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
-_9*BvS]R 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
iuWUr?`\ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
cRKLyb 下面是修改过的unary_op
8OOAPp$%| s2,6aW C template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
D6lzcf class unary_op
!)oQ9,N {
^"<Bk<b( Left l;
DC).p'0VL . h)VR
5?j public :
mQVlE__ub ,1 H|{ < unary_op( const Left & l) : l(l) {}
1ik.|T<f0 &I
~'2mpk template < typename T >
{=?[:5 struct result_1
1^]IuPxq {
N}/V2K]Q typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
lPz`?Hn } ;
]lKUpsQI {w3<dfJ template < typename T1, typename T2 >
J;XO1}9 struct result_2
kJB:=iq/x$ {
.7
j#F typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
uDG>m7(}/h } ;
Fp?M@ K+/wJ9^B template < typename T1, typename T2 >
fCu;n%
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
T0fm6
J {
Hj`'4 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
9?sY!gXc }
dCn9]cj/ Tr>_R%b K template < typename T >
9E5*%Hu_ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
yT<"?S>D {
n'vdA !R return OpClass::execute(lt(t));
? .B t. }
T*B`8P 'S}3lsIE } ;
hB<(~L?A] !_+FuF"@ U7U&^s6` 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
1h`F*:nva 好啦,现在才真正完美了。
_0
43, 现在在picker里面就可以这么添加了:
]Rf$&7`g{ F&p42!" template < typename Right >
CEkf0%YJ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
{TJ"O {
D
dwFKc& return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
KRm)|bgE }
9qi|)!!L 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
0 7qjWo/t |Z>}#R!,P 1:7fV@jw d$\n@}8eZp 1M)88& 十. bind
)X *_oH= 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。
1)}hzA 先来分析一下一段例子
u-.5rH l Q>X1 :Zn3 pdN8hJ int foo( int x, int y) { return x - y;}
I^LU*A= bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
V`/c#y|| bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
D)4#AI 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。
n|.eL8lX.< 我们来写个简单的。
:Id8N~g 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
e
GAto 对于函数对象类的版本:
3`3my= qMVuBv
template < typename Func >
LhF;A~L struct functor_trait
'%|Um3);0p {
~|~ 2B$JeV typedef typename Func::result_type result_type;
lGT[6S\as } ;
Zl#';~9W 对于无参数函数的版本:
(O:&RAkk7 :`BG/ template < typename Ret >
7/]Ra struct functor_trait < Ret ( * )() >
b~ig$!N] {
@QpL*F typedef Ret result_type;
{ .i^& } ;
Rbgy?8#9 对于单参数函数的版本:
ooa"Th< Ug#B( }/ template < typename Ret, typename V1 >
m(xyEU struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
'T|QG@q {
u&`rK7J typedef Ret result_type;
OWr\$lm@z$ } ;
IWddJb~hu 对于双参数函数的版本:
%Y.@AiViz {6)H.vpP template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
bjwl21;{ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
]~3a ~
{
;&w_.j*Is typedef Ret result_type;
n[a%*i6x } ;
2S@Cj{R( 等等。。。
nYC S %\" 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
?:vB_@ r<dvo%I#| template < typename Func >
~}D"8[ABj struct func_return
)ARV>( {
FgP{ template < typename T >
+*qTZIXj struct result_1
Y,4?>:39J {
K.? S,qg typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
CC`#2j } ;
l,QO+
>)z 5@bmm] template < typename T1, typename T2 >
;;^?vS struct result_2
-q-BP}r3 {
C?g*c typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
\@NnL\t
u } ;
G&N),wsNZK } ;
zLS?:yq 1TN+pmc}@ ?ZKIs9E[m 最后一个单参数binder就很容易写出来了
oB!-JX9 bM
W}.v! template < typename Func, typename aPicker >
*$t =Lh class binder_1
7W/55ZTmJ {
1OK~*=/4 Func fn;
XS0NjZW aPicker pk;
M}" KAa public :
)Y1+F,C ,I f9w$(z template < typename T >
W\ARCcTQ struct result_1
We"\nOP {
l2!ztK1^ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
m0Uk*~Gz } ;
]>(pQD kI*f}3)Y template < typename T1, typename T2 >
SV1;[ struct result_2
%LL?' && {
I'R|B\ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
)4w3$Q } ;
90Z4saSUw y<8o!=Tb5 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
}f] ~{^ 2Nx#:Rz template < typename T >
V\%s)kq typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
b~rlh=(o#_ {
cn$0^7? return fn(pk(t));
p!LaR.8] }
u&Xn#fh template < typename T1, typename T2 >
^12}#I typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
LtDGu})1 {
>$A, B return fn(pk(t1, t2));
VsRdZ4 }
N?%FVF } ;
]<o^Q[OL d+7Dy3i|g= PrEfJ? 一目了然不是么?
sGbk4g 最后实现bind
_7-P8"m H#I%6k*\a `hl1R3nBM template < typename Func, typename aPicker >
yuZhak picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
AcY! {
d
a.6Z!a return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
vau#?U".}> }
4g/Ly8 lJ4&kF=t 2个以上参数的bind可以同理实现。
B}ASZYpW> 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。
rgrsNr:1 URxy*) 十一. phoenix
Z7?-c Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Si[xyG6= uI&<H T? for_each(v.begin(), v.end(),
IlP@a[:_ (
0p \,}t\E do_
wArtg'=X [
[/eRc cout << _1 << " , "
'miY"L:| O ]
|Z{
DU(?[b .while_( -- _1),
q;qY#wD@ cout << var( " \n " )
JiHk`e` )
eRwm>l"fVV );
^Ea^t.c}_ R)5zHCwOw 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:
E{Y)=tW[ 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
*}N J operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
]`n6H[6O 那么我们就照着这个思路来实现吧:
m"8Gh`Fo ew6\Z$1c~ .Vb\f template < typename Cond, typename Actor >
<<ifd? class do_while
zE4TdT1y| {
,~xX[uB Cond cd;
5Og=`T Actor act;
A^hFRAg4 public :
hQDZ%> template < typename T >
hXsH9R
struct result_1
-D30(g{O {
NYN(2J typedef int result_type;
K.2l)aRd } ;
#Q_
d x4bj?=+ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
7<3eB)S UZRCJ template < typename T >
C{Er% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
O'<cEv'B* {
1W2hd!J7C do
{nlqQ.jO {
x*z$4)RP
act(t);
92K#xM/ }
\A9hYTC) while (cd(t));
p4'Qki8Hd return 0 ;
h;8^vB y }
/\1MG>#K } ;
V9i[dF VWR6/,N^_ (GJW3 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
T*sB Wn'am 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
)\r;|DN 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
,~,{$\p 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。
(# ;<iu} 下面就是产生这个functor的类:
$j!VJGVG _3?7iH V:8ph`1 template < typename Actor >
8'X:}O/ class do_while_actor
[>tyx{T Ye {
D%k]D/ Actor act;
Z39I*-6F9W public :
]@MBE1M do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
qdeS*rp\ -P>f2It template < typename Cond >
F)g.xQ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
92HxZ*t7km } ;
d;10[8:5= R@)L@M)u; Vr=c06a2 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
w$5#jJX\ 最后,是那个do_
*q.qO )X}3 HC*V\vz 4-: TQp( class do_while_invoker
`d[ja, {
}6V` U9^g public :
3bp'UEF^k template < typename Actor >
oAgO3x
do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
f}1R,N_fC {
/"M7YPX; return do_while_actor < Actor > (act);
-K K)}I` }
9e|]H+y } do_;
^"!j m ]M;aVw<! 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
TZ,kmk# 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
szy^kj^2 最后来说说怎么处理break和continue
9"YOj_z 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。
K8UgP?c;0 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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