一. 什么是Lambda
p(Qm\g< 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
\f{C2d/6j 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,
6"A|)fz YJ!6)d?C. /ebYk-c YToRG7X# class filler
vZXyc* {
VnIJ$5Y public :
q~l&EH0 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
.}CPZ3y } ;
i 3?zYaT ;'vY^I8-L C@Wm+E~;8 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
Q>Q$BCD5 >Y{.)QS .[O*bk T+2?u.{I for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
=AR'Pad *5|\if\ #Va@4<4r 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
mH}AVje{
` @+xkd(RfN WVwNjQ2PM V
(X)Qu@R 二. 战前分析
pV>/"K 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。
U<#i\4W 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
DQ'+,bxk=9 vx-u+/\ P5aHLNit for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
gQ/zk3?k /* --------------------------------------------- */
k (
R vector < int *> vp( 10 );
Qiw Zk<rb transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
eKLxNw5 /* --------------------------------------------- */
KWN&nP
+ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
(6JD<pBm /* --------------------------------------------- */
tnKzg21% int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
OwDjUKeN /* --------------------------------------------- */
5IMh$!/uc for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
YHeB<v /* --------------------------------------------- */
+o_`k! for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
!-\*rdE{9 Re.fS6y$> [0IeEjL =ohdL_6 看了之后,我们可以思考一些问题:
Ye(0'*-jyc 1._1, _2是什么?
%A64 Y<K 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。
D;:lw] 2._1 = 1是在做什么?
?rHc%H 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。
\6@}HFH 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。
<cWo]T`X! '5[L []A x28Bz*O 三. 动工
]bS\*q0Zf( 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
nC`=quM9 }25{"R}K )EcF[aO +%>L;'L
^X template < typename T >
][_:{ N/ class assignment
9$d (`-&9p {
w1s#8: T value;
?|8H$1 public :
Z"E+ TX assignment( const T & v) : value(v) {}
2Jj`7VH> template < typename T2 >
N*o+m~:y T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
tpCEWdn5 } ;
u,'c:RMV F]YPq VSP[G ,J. 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
2gFQHV 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
J/
rQ42d uHwuw_eK` My5X%)T>P :!aFfb[" class holder
FiFZM {
NG b`f-:jw public :
E2dSOZS:)% template < typename T >
@zPWu}&m assignment < T > operator = ( const T & t) const
n287@Y4Ru {
&f!!UZMt) return assignment < T > (t);
x&8?/BR }
6o6m"6 } ;
Ob(j_{m 8(S'g+p D{G#|&; 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
9K%E+_7b P3N
f< static holder _1;
sb8SG_ c. Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Z i|'lHr I@x*> for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
xi|iV1A 而不用手动写一个函数对象。
E%$FX'8& w#"c5w~ [%3{mAd [;tbNVZK 四. 问题分析
=>BT]WK> 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。
|NM.-@1 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。
}*+ca>K 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
z{AfR2L 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
6:h!gY 下面我们可以对这几个问题进行分析。
KL -8Aj~ gE8>5_R| 五. 问题1:一致性
vO"AJ`_ 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?|
AoTL)', 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
O-: ~6A v'Lckw@G4 struct holder
=I*"vwc? {
_<5>
E //
^mG-O template < typename T >
g:OVAA T & operator ()( const T & r) const
0WYVt"|;}c {
_YbHnb return (T & )r;
NEK;'"~ }
v|n.AGn } ;
Zb}=?fcL;@ n1!u
aUC 这样的话assignment也必须相应改动:
Yz{UP)TC
mEE/Olh W template < typename Left, typename Right >
y+X%qTB class assignment
k deJB- {
"$m3xO Left l;
7(wY4T Right r;
H# Vs3*VK public :
0R*!o\y assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
1k
"*@Z< template < typename T2 >
<4Ujk8Zj T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
|ukEnjI`u } ;
)8P<ZtEU
;.m"y- 同时,holder的operator=也需要改动:
5)EnOT"' q}+9$v template < typename T >
K _y;<a] assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
\t )Zk2 {
c)lMi}/ return assignment < holder, T > ( * this , t);
]Ub?Wo7F? }
qzV:N8+,` |%TH|?kB 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。
-KOE2f 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
H%sbf&
gi &o)j@5Y? return l(rhs) = r;
+/AW6 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。
80 p7+W2m 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
6``!DMDt/P YZ'gd10T template < typename Tp >
Soq
'B?> class constant_t
oSTGs@EK {
@'~v~3
$S const Tp t;
@XB/9! public :
c 8E& constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
vE& template < typename T >
+vZ-o{}.jO const Tp & operator ()( const T & r) const
-_A0<A . {
N<O^%!bu R return t;
*Q5/d9B8TN }
wYNh0QlBH } ;
].`i`.T 'N'EC`R 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Z?1.Y7Npr 下面就可以修改holder的operator=了
MheP@ [w|@ 8]+hfB/ template < typename T >
Z
wIsEJz assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
'rU5VrK {
h.G/HHz
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
oXb}6YC }
[% YCupr# !a4pKN`qLY 同时也要修改assignment的operator()
d94Lc-kq^ _[IN9ZC 2G template < typename T2 >
6?(*:}Q T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
qfG`H#cA< 现在代码看起来就很一致了。
MJDFm, }6ec2I%`o 六. 问题2:链式操作
<C]s\"o-` 现在让我们来看看如何处理链式操作。
:8\z 0 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
6fQQKM@a| 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
i!sKL%z} 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
7e>n{rl 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
r!j_KiUy :C>slxY template < typename T >
E+F!u5u struct result_1
1^Ci$ra {
6|["!AUI typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Z*x Q"+\ } ;
.gx*gX1< p\F*Y,4 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:
BWz*!( -bcm"(<T' template < typename T >
>*k3D& struct ref
O`Nzn~),x {
YDdmT7Ow typedef T & reference;
VbJGyjx } ;
I}$Y[Jve template < typename T >
n$B=Vt, struct ref < T &>
c?j /H$ {
I@7^H48\ typedef T & reference;
#.#T+B+9 } ;
ZVk_qA% 1kvBQ1+ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
\_CC6J0k [y64%|m template < typename T >
d#Ql>PrY typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
l>H#\MR {
Z[Uz~W6M] return l(t) = r(t);
eBBqF!WDb }
mp>,TOi~s7 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。
qAHQZKk 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
3|l+&LF!IC T"XZ[q 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
$x#Y\dpS _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
`a98+x?JF _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
7_ZfV? . +5 调用divide的对象返回一个add对象。
/vBOf;L 最后的布局是:
C.Y]PdYyj Add
kk
)9!7 / \
~bg?V0 Divide 5
M7BJ$fA0E / \
Nz\=M|@(# _1 3
gb(a` 似乎一切都解决了?不。
0a ZplE, 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。
ggXg4~WL 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。
z3[
J> 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:
|ILj}4ZA7 \Om.pOz template < typename Right >
yiWBIJ2Wu9 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
r`HtN{6r Right & rt) const
$0+AR) {
{D 9m//x return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
e4j:IK> }
7GB>m}7 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
-5\hZ!!J2 XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
^fQ ]>/u 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
q`{crY30 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
LlrUJ-uC7 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
2dFC{US' 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
48Vmz 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
z ~#
.Ey _2R;@[f2 template < class Action >
4'RyD<K\ class picker : public Action
GNgPf"}K {
&k+jVymH public :
BRi\&&<4 picker( const Action & act) : Action(act) {}
0 P3^#j // all the operator overloaded
6X$]d^)h{ } ;
Oc}4`?oy<O h2QoBGL5 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。
[:&4 Tp*C 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:
WA\
P`'lg
ocotO template < typename Right >
5RrzRAxq picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
{r yv7G {
\L($;8`\ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
?h2!Z{[0b }
}4Ef31X8q "eA4JL\%) Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
q@1b{q#C5 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。
rF'_YYpr> z'z_6]5 template < typename T > struct picker_maker
K-cRNt {
Y`eU WCD typedef picker < constant_t < T > > result;
iO4Yfj#? } ;
h8iic template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
)*}2L_5] {
{ZP0%MD typedef picker < T > result;
_a|-_p } ;
@eU;oRVc{ =]X_wA;% 下面总的结构就有了:
]|KOc& y:I 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。
$ @QF<?i~ 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。
ue"?n2 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
6q-X$ 至此链式操作完美实现。
nd_+g2x' \qj4v^\ HRS^91aK 七. 问题3
TmZsC5 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。
#&u9z5ywM ~4IkQ|, template < typename T1, typename T2 >
l|TiUjs ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6jyS]($q {
Kx==vq%39 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
2#%@j6 }
!~#zH0# v50w}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:
<Ih)h$8` r{R879 template < typename T1, typename T2 >
)(V|d$n struct result_2
.dM4B'OA? {
"jS@ug typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
%xv } } ;
j
N":9+F V9
Z 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?
90<z*j$EK 这个差事就留给了holder自己。
2%o@ ?Rp ' b1k0 9'
StZ GKY[Q template < int Order >
mu`:@7+Yp class holder;
NNDW)@p6z template <>
PggjuPPh class holder < 1 >
[[
{L# {
Lmh4ezrdH public :
O\0]o! template < typename T >
CNU,\>J@$ struct result_1
mcO/V-\5' {
drRi<7
i typedef T & result;
K X0{dizZ } ;
nD#QC=} template < typename T1, typename T2 >
W5a7HkM struct result_2
V&e9?5@ {
&}}UdJ` typedef T1 & result;
"L ,)4v/J } ;
% \N52 template < typename T >
\;#T.@c5 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
iwM$U(
9 {
b&]_5 GGc return (T & )r;
r2!\Ts 5v }
)c432).Z template < typename T1, typename T2 >
9W5~I9% typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
5=cS5q@ {
L F<{/c9, return (T1 & )r1;
vT1StOx<V }
Sr Vo0$5) } ;
=*2_B~` +hiskV@ v template <>
^W8kt class holder < 2 >
zH)M,+P {
vU(uu:U9 public :
5ub|r0&M template < typename T >
o,(]w kF struct result_1
T- ~l2u|s {
+q<G%PwbV typedef T & result;
E]@$,)nC } ;
)O}q{4,} template < typename T1, typename T2 >
$f>h_8cla struct result_2
41^ =z[k {
}Zuk}Og9+ typedef T2 & result;
{~*^jS']5 } ;
Ij w{g% template < typename T >
@*>kOZ(3 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
}X|*+< {
t,P_&0X return (T & )r;
E@}
NV|90 }
YmwUl> @{ template < typename T1, typename T2 >
}.DE521u typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
PPpq"c {
ue8"_N return (T2 & )r2;
-w'_Q"o2 }
2oBT
_o%/J } ;
F x4s)( (i 2R1HCa uE'O}Y95 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
b@s6jNhVO^ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
./l^Iz&0 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
v^0*{7N' E&z`BPd return l(i, j) = r(i, j);
&hnI0m=X 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
or<n[<D-C iY[+BI: return ( int & )i;
3bU(ea^e$ return ( int & )j;
Bz+zEXBC 最后执行i = j;
R"2wop 可见,参数被正确的选择了。
%$Smei 5|<j Pc ,h<xL- kN~:Bh$ d}:eLC 八. 中期总结
<6rc8jYz 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:
[aS<u`/g| 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
OL%KAEnD 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
,%=SO 82W 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
y3+iADo.p ;n\$'"K&; Y?'Krw ` tEam6xNf, KkJrh@lk 93[&' 九. 简化
*DUP$@}k 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
=:"wU 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
UE\Z]t! 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
:w,#RcW 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
%a\L^w)Xn +-*/&|^等
my]t[%Q{ 2. 返回引用。
`uh+d =,各种复合赋值等
,
RKl 3. 返回固定类型。
E;MelK<8( 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
ABaK60.O[O 4. 原样返回。
f`W)Z$fN5 operator,
CM`B0[B 5. 返回解引用的类型。
=bHS@h8N< operator*(单目)
Abc%VRsT 6. 返回地址。
\9!hg(-F operator&(单目)
Q94Lq~?YF 7. 下表访问返回类型。
*ufVZzP( operator[]
%
|^V) 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
"p@EY|Zv%I operator<<和operator>>
k}&7!G@T 4 \Ig<C9 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。
p6c&vEsNj 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
1DRih>+# Kt5k_9 template < typename Left >
, G2(l struct value_return
/$'|`jKsB {
5Y4#aq template < typename T >
4.e0k<]N` struct result_1
%y|L'C,ge" {
MLT^7'y typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
UP .4# 1I } ;
X#Sgf|$ 0&$,?CL?
template < typename T1, typename T2 >
I83 _x|$FZ struct result_2
5<$8.a# {
roM!%hb typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
93VbB[w~7F } ;
J?%e cCN } ;
w.o>G2u 3j7Na#<tL3 @#QaaR;4 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
^JMO POm 7R7e3p,K 下面我们来剥离functor中的operator()
PJF1+I.%c# 首先operator里面的代码全是下面的形式:
7U1^=Y@t} d=C&b] return l(t) op r(t)
Q+7+||RW return l(t1, t2) op r(t1, t2)
z]/!4+ return op l(t)
.LI(2lP return op l(t1, t2)
N8KH.P+ return l(t) op
-{z<+(K!$ return l(t1, t2) op
92(P~Sdv return l(t)[r(t)]
n@$("p return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
^xX1G_{ N;` jz(r 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
U
ATF}x
单目: return f(l(t), r(t));
-P:o ^_)g return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
eA_]%7+` 双目: return f(l(t));
br,xw c return f(l(t1, t2));
mFrDV,V 下面就是f的实现,以operator/为例
`$t|O&z po@Agyg5 struct meta_divide
AL{iQxQ6 {
0dW*].Gi: template < typename T1, typename T2 >
-, uT8' static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
1c|{<dFm {
hS'!JAM>Q return t1 / t2;
pEp$J;
}
0.kC| } ;
*X /i< G{74o8 这个工作可以让宏来做:
.
e_VPKF| s4`,Z*H #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
@]YEOk- template < typename T1, typename T2 > \
kB9@
&t+ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
43,baeG 以后可以直接用
]^53Qbrv DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
h?Lp9VF 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
L/?jtF:o (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
/ ?'FSWDU _0|@B8!J? d7G
DIYH< 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
Q9Vj8JO"{ 4Opf[3] template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
4I8QM&7 class unary_op : public Rettype
&Jd_@F#J {
cD t|v~ Left l;
= N^Ec[u(l public :
4rLc]
> unary_op( const Left & l) : l(l) {}
#T=e p0 `96MXP template < typename T >
(#BOcx5J] typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
M%Zh{ {
A|(!\J0 return FuncType::execute(l(t));
39~te%;C7 }
BtrMv6 Q7]bUPDO template < typename T1, typename T2 >
GuC 9h^[=M typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
M5:j)oW {
~ycWcZi> return FuncType::execute(l(t1, t2));
2f6BZ8H+Z }
wb>"'% } ;
qr (t_qR& i9Eh1A3Y AC*SmQ\>! 同样还可以申明一个binary_op
PqMu2 e R|92T*h template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
;`h$xB( class binary_op : public Rettype
.% +anVXS {
Dy*K;e-+ Left l;
PJT$9f~3;. Right r;
8 ,W*)Q public :
Bbtc[@"X binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
3^iVDbAW{ &b'{3o_KN template < typename T >
@RZbo@{~ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%~:@}C%A {
9iV9q]($0 return FuncType::execute(l(t), r(t));
gZBb/< }
2sj:
&][R mU]pK5 template < typename T1, typename T2 >
nErr &{C typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5me#/NqLHY {
>sZ_I?YDs return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
FX!Qd&kl1 }
m@']%X*(, } ;
N cp Yx&d\/9 a ?\:,5= 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
H43d[@h 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Z<*"sFpAO DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
/9,y+"0SQz 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。
,/qY 9eh 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
J!}\v=Rn 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。。。
~iPXn1 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
T7|=`~ 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)
\]g51U!' 下面是修改过的unary_op
"ZL_ p,tkVedR template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
\E'z+0 class unary_op
9
e|[9 {
uPC(|U% Left l;
}:Y)DH%u yMD3h$w3a public :
CM6! 1 7 2St<m-& unary_op( const Left & l) : l(l) {}
;U3K@_ 1p$ *N template < typename T >
/l+"aKW
2 struct result_1
gtIEpYN+ {
sm{/S*3 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
7'gk=MQc } ;
I%b5a`7 $3gM P+ template < typename T1, typename T2 >
"<Yxt"Z4 struct result_2
<g&.U W4 {
,g4T>7`&U% typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
mi1^hl'2 } ;
u08j9)
,4 [E+J=L.l template < typename T1, typename T2 >
&-!$qUli typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
l](!2a=[ {
Dbb=d8utE return OpClass::execute(lt(t1, t2));
e}n(mq }
mmG]|Cl@ o+L[o_er template < typename T >
m2&Vm~Py6b typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^Nu j/ {
"3'a.b akw return OpClass::execute(lt(t));
J*_^~t }
}|&^Sg%95 EPA
2_ } ;
mwMu1# 4`ZoAr-5| WJI}~/z;C 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
.Yvy37n(( 好啦,现在才真正完美了。
lANi$
:aE 现在在picker里面就可以这么添加了:
,tDLpnB@; pMY7{z template < typename Right >
[XH,~JZJj picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
CpK:u!
Dn {
I!}V+gu= return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
eC WF0a }
x iz+R9p 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。
pju*i6z &g>MZ"Z| cP4C<UG <FAbImE} Udf\;G@ 十. bind
9Zf 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。
:hcOceNz 先来分析一下一段例子
.wUnN8crQ K:% MhH- 0!RP7Sx int foo( int x, int y) { return x - y;}
7HQL^Q bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
5!pNo*QK bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
bSn={O"M 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。
rCsC}2O 我们来写个简单的。
}@/Ox 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
yMzy!b Ky 对于函数对象类的版本:
97<Z,q72Y epG]$T![ template < typename Func >
1]Cbi7 struct functor_trait
xFJT&=Af W {
4sX?O4p typedef typename Func::result_type result_type;
-m[ tYp,q } ;
xA<-'8ST 对于无参数函数的版本:
kM@e_YtpY bxO[y<|XL template < typename Ret >
:'xZF2 struct functor_trait < Ret ( * )() >
k<Xb<U {
sva-Sd8 typedef Ret result_type;
\gK'g-)} } ;
xwW(WHdC] 对于单参数函数的版本:
!I\eIV>0b P: L6Zo-J template < typename Ret, typename V1 >
,7Ejb++/M, struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
&x=_n' {
_/"e'@z typedef Ret result_type;
F >^KXq:Z } ;
X\w["!B 对于双参数函数的版本:
f="Zpl W E{QjmlXQ< template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
+]GP"yv- struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
q2OF-.rE {
}}u`*&,g typedef Ret result_type;
&;WK=# } ;
S,udpQ7 等等。。。
U>00B|<GJ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
kGC*\?<LmR ^CM@VmPp template < typename Func >
M,yxPHlN struct func_return
I,05'edCQ {
t-n'I/^5 template < typename T >
c6=XJvz struct result_1
3 ]@wa!` {
U3-MvI,Q typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
9i
lJ } ;
8e
?9:VM] I 9?X template < typename T1, typename T2 >
\zBZ$5 rE struct result_2
!KT.p2\ {
#;lEx'lKN typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
H6>t to } ;
A>315!d" } ;
qsN_EMgbdn .W$9nbly 4~&X]/_' 最后一个单参数binder就很容易写出来了
;j[gE
ux*G*QZ template < typename Func, typename aPicker >
*b!.9p K class binder_1
6
{F#_. {
F&^&"(H} Func fn;
1{RA\CF aPicker pk;
T~SkFZ public :
%Wm) (Rp5g}b template < typename T >
j9w{=( MV struct result_1
+W$uHQq {
-UAMHd}4 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
S$P=;#r } ;
Uqx@9z( ^y93h8\y template < typename T1, typename T2 >
jeO`45O struct result_2
0"N4WH O {
__uk/2q typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ar'VoL} } ;
m;IKV, {j<?+o5A binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
kmlO}0 u[4h|*'"| template < typename T >
cRCji^,KJ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"(~fl<; {
OwgPgrV return fn(pk(t));
!\$4A, }
EFu$>Z4 template < typename T1, typename T2 >
kQ_Vj7 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9x(t"VPuS {
QW_v\GHx return fn(pk(t1, t2));
mq(K_ }
"jq6FT)O } ;
o4j!:CI L$ ^ew0C !c0x^,iE 一目了然不是么?
.<YfnW5/K 最后实现bind
3RD+;^}q3 {A%&D^o) u@+^lRGFh template < typename Func, typename aPicker >
pN)>c, picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
.)1u0 (? {
{}gL*2:EW$ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
*IF~ab2 }
$RHw6*COG V' i@N 2个以上参数的bind可以同理实现。
<h<_''+ 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。
!+YSc&R_fW 1gvh6eE
F 十一. phoenix
hh.`Yu L Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
LW/> % ]n'.}"8Kn for_each(v.begin(), v.end(),
+(w9! 5?F (
5-'Z.[ImB? do_
?i!d00X [
8u"C7} N_ cout << _1 << " , "
x
#|t#N% ]
JuRWR0@` .while_( -- _1),
(tT%rj! cout << var( " \n " )
w*(1qUF#% )
,wHlU-% );
=BV_? bIk4?S 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:
M?n}{0E4 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
mM+^v[= operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
.\)ek[? 那么我们就照着这个思路来实现吧:
NID2$ p BHNJH {n<1uh9~$8 template < typename Cond, typename Actor >
UD5hk class do_while
|h((SreO {
*Ct
^jU7 Cond cd;
P`_Q-vu Actor act;
a+9_sUq public :
\!0~$?_)P template < typename T >
wLg@BSC. struct result_1
Y]B9*^d< {
q'Y)Y(d typedef int result_type;
u=#_8e(9Z } ;
g`"_+x' M{Vi4ehOq do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
3XUsw1,[ C
[8='i26 template < typename T >
N]|)O]/[ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
lZ`@ }^& {
; H]]H! do
^5FwYXAxi {
wqX!7rD/g) act(t);
-.Z;n1'^ }
Oe k$f,J- while (cd(t));
`YBHBTG'o! return 0 ;
-9s&OKo`({ }
H]M[2C7#N } ;
nQfSQMg ytfr'sr/ M=EV^Tw-= 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Of<Vr.m{R 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
A2`Xh#o 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
<bywi2]z 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
-t125)6 I 下面就是产生这个functor的类:
_M- PF$ q~xs4?n1U ^c){N-G template < typename Actor >
8` WaUB% class do_while_actor
1t#|MH
?U_ {
th{Ib@o Actor act;
r#6djs1 public :
4X>=UO``L do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
LcHe5Bv% Wr4Ob*2iD template < typename Cond >
8J2UUVA`1 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
XIp>PcU^ } ;
pJ@->V_ ^VjF W njb{ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
"?"+1S 最后,是那个do_
iR'Pc3 j[fY.>yt& dp'k$el class do_while_invoker
xK_0@6
{
.V l public :
<bh!wf6; template < typename Actor >
:8lqo%5 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
R^JtWjJR {
Dq*O8*#* return do_while_actor < Actor > (act);
__-V_(/b,x }
!L@a;L } do_;
*1U"uJno qtS+01o 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
HQ/ Q" 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
G"*ch$: 最后来说说怎么处理break和continue
YH0utc 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。
Ve[&_(fP 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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