一. 什么是Lambda
_GYMPq\%L# 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
3`.P'Fh(k 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,
A<MtKb
`)$_YZq|SR VR?^HA9 e]8,:Gd( class filler
Am4lEvb {
6sfwlT public :
oYM3Rgxf9Q void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
umEVy*hc } ;
va)%et0! Q;/a F` L V{Q,DrP 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
>]D4Q<TY (g!p>m!Z UK[v6".^h J5M+FwZq for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
[1G^/K" >!6JKL~= gXFWxT8S 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
cI0 ]}S d9^E.8p$ 30j|D3- \_6OC Vil 二. 战前分析
,El!fgL 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。
#;KsJb)N. 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
$14:(< vG41C k1 u,.3 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
_"a=8a06G /* --------------------------------------------- */
pJIv+ vector < int *> vp( 10 );
},$0&/>ft transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
g{k1&| /* --------------------------------------------- */
7;:#;YSha sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
,T,:-E /* --------------------------------------------- */
p*QKK@C int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
<[ Xw)/# /* --------------------------------------------- */
A#wEuX=[ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
I3b"|% /* --------------------------------------------- */
3INI?y}t for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
xl9aV\W K,ej%Vtz 8T[
6J{|C YNdrWBf) 看了之后,我们可以思考一些问题:
z,SYw &S 1._1, _2是什么?
Aj>[z8!, 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
}GwVKAjP 2._1 = 1是在做什么?
m!n/U-^ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
W~n.Xeu{C Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
)$GIN/i p
zw8 T c7uG9 三. 动工
~"x5U{K48S 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
<!d"E@%v@ "8f?h%t j V3)2C} {lG@hN' template < typename T >
E$s/]wnr[ class assignment
hS [SRa'. {
#Il_J\# T value;
t0&@h\K public :
SuBeNA[& assignment( const T & v) : value(v) {}
lJ;J~> template < typename T2 >
EV M7Q> T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
NcS.49 } ;
w42OF7f zk_Eb?mhwV ;zTuKex~ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Ol/\t 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
nwI3| & gO?44^hMe e0,'+;*=g ^?"\?M1 class holder
M5L{*>4|6 {
[4Ll0GSp public :
{16<^ template < typename T >
zSTR^sgJ assignment < T > operator = ( const T & t) const
RSfM]w}Hq# {
+ZsX*/TOn return assignment < T > (t);
Z$KLl(( }
D|bBu } ;
R"Liz3Vl% 's?Ai2=# rM}0%J' 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:
S:Q! "U `m@U!X
static holder _1;
: 9!%ZD Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
UM%o\BiO FjfN3#qlg for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
P@}P k 而不用手动写一个函数对象。
eitu!=u b8KsR=]4I c{#yx_)V& \0;(VLN'U 四. 问题分析
*O$CaAr\s 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。
^>&k]T` 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。
`g''rfk} 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
9<Eg}Ic 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
u+9<&)X0 下面我们可以对这几个问题进行分析。
u^W2UE\ &a)eJF]:! 五. 问题1:一致性
q0mOG^ 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?|
NW9n 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
?8@>6IXn 4DWwbO struct holder
[dX`K`k {
z2c5m //
yqOuX>m 1c template < typename T >
e&q?}Ho T & operator ()( const T & r) const
7^TV~E# {
faXx4A2" return (T & )r;
4NR@u\S }
G\gMC
<3 } ;
/?-7Fg+, :&XH?/Wi 这样的话assignment也必须相应改动:
u`:hMFTID 0[A9b,MMVO template < typename Left, typename Right >
(P|~>k class assignment
t/o N>mQG {
"VxWj}+] Left l;
cS.i Right r;
w) ]H ^6 public :
4 {GU6v)f assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
F51.N{' template < typename T2 >
C_fY %O T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
q6P
wZ_ } ;
U!5)5c}G neF]=uCWnT 同时,holder的operator=也需要改动:
bF}V4"d,B3 <3X7T6_:@ template < typename T >
Rhzn/\)| assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
)u ?' ; {
O%!5<8Xrb return assignment < holder, T > ( * this , t);
u'A#%}3 }
~3h-j K? '(&%O8Yi 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。
JWP*>\P 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
,SlN zR 0o&MB
Dp return l(rhs) = r;
1M3%fW 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。
U_yE&6 T 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
5
LP?Ij [ee%c Xo template < typename Tp >
Ei>m0
~<\ class constant_t
C_:k8? {
AF,BwLN const Tp t;
HG>j5 public :
Br>Fpe$q4 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
u~zs*
qp template < typename T >
{Z;t ^:s# const Tp & operator ()( const T & r) const
F9q8SA#" {
6~meM@ return t;
~q0*"\Ff }
`Kl`VP=c } ;
a@d=>CT$ .4.pJbOg 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
({}( qm 下面就可以修改holder的operator=了
ewsKH\#
@MR?6 n*k template < typename T >
!hxIlVd{ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
7YWNd^FI
V {
;)0w:Zn/[ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
a)-FGP^ }
w>?Un,K _cDF{E+; 同时也要修改assignment的operator()
u8zbYd3 }}{!u0N},V template < typename T2 >
,FQdtNMap T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
0IM8 现在代码看起来就很一致了。
Wk;5/ Pj#'}ru! 六. 问题2:链式操作
{y
kYW%3s 现在让我们来看看如何处理链式操作。
wYsZM/lw 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。
jMBiaX`F 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。
l?E a# 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。
SJ'
%
^ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
<pLT'Y= gW(gJ;
L,% template < typename T >
|Yi)"- struct result_1
#:fQ.WWO {
pe0x""K typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Ft{[ae?4 } ;
Si}HX!s t-%Q`V=[ 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:
[V#r7a ^S)TO}e template < typename T >
ri~<~oB2: struct ref
1r[@(c0 {
)QKf7 [: typedef T & reference;
jLg@FDb~ } ;
-#`c5y}P template < typename T >
;a"q'5+Ne struct ref < T &>
Nw J:! {
aiCFH_H4;L typedef T & reference;
]bCq=6ZKR } ;
]
7;f?+ l":c 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
)bO BQbj G*[P<<je_ template < typename T >
cRvvzX typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
2R-A@UE2 {
[K~]& return l(t) = r(t);
3-s}6<0v1 }
9W*+SlH@! 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。
6Q|k7*,B 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
$*[{J+t_ :y]Omp 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
\@a$' _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
@# P0M--X _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
vP!GJX&n5 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
iSK+GQ~ 最后的布局是:
D.!~dyI.,$ Add
:
DG)g3# / \
H( -Y Divide 5
>/f_F6ay# / \
}|)R
_1 3
2 mjV~ 似乎一切都解决了?不。
AS!6XT 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。
5,"l0nrk 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。
wVs.Vcwr
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:
%rQuBi# 1f `\>.h template < typename Right >
+y+"Fyl assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
z~6y+ Right & rt) const
z1OFcqm {
UQCo}vM return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
k?nQ?B
W }
w-B^
[< 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
R 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。
Q }k.JS~# 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。
8Chj
w wB 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。
!4@G3Ae22 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。
#4LFG\s 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?
~Z/
^c,[: 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:
}Y(]6$uS q=HHNjj8 template < class Action >
+H/jK @ class picker : public Action
A?5E2T1L%. {
4S0>-?{ public :
Z]w#vLR picker( const Action & act) : Action(act) {}
vQV K$n` // all the operator overloaded
$>M<j } ;
f}c\_}( z"4]5&3A Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
=`n]/L"Q 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
mwv(j_ =]R3& ]#n template < typename Right >
0X2@CPIFf picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
ij5g^{_T;8 {
;#G oGb4AM return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
| aQ"3d }
X8eJ4% oz'\q0 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Gnm4gF!BI 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
iL{M+Ic 73A)lU. template < typename T > struct picker_maker
iJFs0?* {
.ujT!{>v/ typedef picker < constant_t < T > > result;
B-.v0R`5 } ;
X#a`K]!B template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
57{oh") {
b<I9 MR typedef picker < T > result;
UnDgu4#R`A } ;
fJ*:{48 hw_JDv+ 下面总的结构就有了:
r5&I?
0 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
C.:=lo B picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
NBh%:tu7M picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
u.pxz8 至此链式操作完美实现。
xynw8;Y, 0XwHP{XaO :A46~UA!$ 七. 问题3
5pNY)>]t= 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。
'+'CbWgY g3@Rl2yQJ template < typename T1, typename T2 >
3b'tx!tFN
??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~wnOV#v {
1xNVdI return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
:R6bq! }
^_I} x)i*@ bok.j 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:
<BWkUZz\P| sGDV]~E template < typename T1, typename T2 >
j;yf8Nf struct result_2
&MR/6"/s {
Mkp/0|Q* typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
k?BJdg)xJ } ;
qVjWV$j %HQ.| 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
FFhtj(hVgc 这个差事就留给了holder自己。
/z7VNkD m4k
Bj*6c{ gV1[3dW template < int Order >
^da44Qqu class holder;
&Wp8u#4L template <>
X C86-b)E class holder < 1 >
z@s5m} {
O40+M)e] public :
1:C:?ZC#c template < typename T >
n6WY&1ZE~ struct result_1
3OyS8` {
+`mGK:> typedef T & result;
ymY1o$qWB} } ;
=+5,B\~q@C template < typename T1, typename T2 >
,?UM;^
struct result_2
75!9FqMZ} {
5 /",<1 typedef T1 & result;
6[qA`x# } ;
pN6%&@) = template < typename T >
x"kjs.d7[< typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
J;t 7&Zpe {
v1U?&C return (T & )r;
)/ Ud^wi }
rr`;W}3 template < typename T1, typename T2 >
=*BIB5 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
{
kSf{>Ia
{
Mpue return (T1 & )r1;
Mvj;ic6iK }
H?1xjY9sl } ;
MmPU7Nl%X _3iHkQr template <>
#H [Bb2(j class holder < 2 >
72W,FU~OD {
I7+9~5p public :
O-vGyNxP| template < typename T >
sML=5=otx struct result_1
,ea^,H6 {
m .IU ;cR typedef T & result;
NE8 jC7 } ;
r'LVa6e"N template < typename T1, typename T2 >
'[|+aJ struct result_2
zr v] {
x} /,yaWZ typedef T2 & result;
uhH^>z
KA } ;
Jo(`zuLJ template < typename T >
0X8t>#uF typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Eh</? Qv\ {
s>_V
return (T & )r;
A$0H
.F> }
j!~l,::$"X template < typename T1, typename T2 >
-W{DxN1 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
&K_)#v`| {
B3m_D"? return (T2 & )r2;
iF5'ygR-Z }
c:S] R" } ;
5V[oE\B ulT8lw=' WFR?fDtE 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> >。
^VW
PdH/Fe 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
UrlM%Jnq1 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
S0h'50WteJ A,CW_ return l(i, j) = r(i, j);
bUV >^d 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
,)+o Jk|Q`h return ( int & )i;
A61^[Y,dX_ return ( int & )j;
NqHy%'R 最后执行i = j;
{_N,=DQ! 可见,参数被正确的选择了。
vE6mOM!_L T#%/s?_>. Sgim3):Z C`=p+2I] L$'[5"ma
; 八. 中期总结
Tm^89I]L 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:
y4Z&@,_{ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
$CTSnlPq 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
*b *G2f^ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
682Z}"I0 eg<bi@C1| \}6;Kf}\ %98' @$:0 &wd;EGGT!q "q}FPJ^l_N 九. 简化
bawJ$_O_ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
"xcX'F^ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
N#V.1<Y 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
m^' uipa\ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
lN,/3\B +-*/&|^等
H|ozDA 2. 返回引用。
=4uSFK_L =,各种复合赋值等
AIb2k 3. 返回固定类型。
xX3'bsN 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
OJT1d-5p 4. 原样返回。
YzosZ! L!< operator,
dpQG[vXe 5. 返回解引用的类型。
{ pu85'DV operator*(单目)
ERwHLA 6. 返回地址。
7e7 M@8+4 operator&(单目)
=/<LSeLxH 7. 下表访问返回类型。
T@}|zDC# operator[]
.)1_Ew 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
hPq%Lc operator<<和operator>>
kdz=ltw -?]W*f OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
#QCphhG 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
64Lx-avf R [H+qr template < typename Left >
Yw _+`,W struct value_return
0![
+Q4" {
,1'4o3 template < typename T >
pZ`|iLNl- struct result_1
jF`BjxrG {
h%WE=\,Qp typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
VxP&j0M> } ;
xw{-9k-~ A5,t+8`aci template < typename T1, typename T2 >
*5tO0_L struct result_2
EM>}0V {
%h1N3\y9i( typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
yx V:!gl } ;
IUR<.Y` } ;
2|\A7. ld$i+6| =4GSg1Biy 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
|6Gm:jV +q6ydb, 下面我们来剥离functor中的operator()
'`'GK&) 首先operator里面的代码全是下面的形式:
=b;>?dP IH$0)g;s return l(t) op r(t)
b~dIk5>O return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Q1V9PRZX return op l(t)
sLE#q+W return op l(t1, t2)
2r$#m* return l(t) op
IwGqf.!.> return l(t1, t2) op
NM)k/?fA return l(t)[r(t)]
H>r!i4l return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
3_JCU05H} TW !&p"Us+ 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:
(&$VxuJ+6y 单目: return f(l(t), r(t));
%;#^l+UB return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
cj11S>D 双目: return f(l(t));
iy""(c return f(l(t1, t2));
^
9!!;) 下面就是f的实现,以operator/为例
JNcYJ[wqv ;?C#IU struct meta_divide
9@Cv5L?p\ {
bINvqv0v template < typename T1, typename T2 >
d1[ZHio2c? static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
+r3IN){jz {
Z{?G.L*/ return t1 / t2;
s3Cc;# }
JTi!Xu5Jq } ;
5zON}"EC 8p[)MiC5W^ 这个工作可以让宏来做:
Vh>Z,()>>@ p~LrPWHSTP #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
x@8a'' template < typename T1, typename T2 > \
P2Vg 4 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
s+tGFjq 以后可以直接用
OtFh,}E DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
zbJT&@z 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
iR"N13 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
;c$ J=h] G:g69=x y O|_h_I-2 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
C]Q8:6b ^*fQX1h< template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
vloF::1 class unary_op : public Rettype
ftH:r_"O# {
DBP9{ x$ Left l;
8QMPY[{ public :
!ct4;.2
D unary_op( const Left & l) : l(l) {}
I-OJVZ( V a22XDes= template < typename T >
q+,Q<2J typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Jmx Ko+- {
4@xE8`+bG return FuncType::execute(l(t));
f 2l{^E#h }
G@j0rnn>B hlt[\LP=$ template < typename T1, typename T2 >
[$[:"N_ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*hcYGLx
r {
cu+FM return FuncType::execute(l(t1, t2));
[z7bixN }
J4Dry< } ;
Mw9 \EhA [`
sL?&a #:SNHM^>< 同样还可以申明一个binary_op
4`,j =3 Dc)dE2 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
1^gl}^|B class binary_op : public Rettype
Z1"v}g {
X.:]=,aGW Left l;
$M Jm*6h Right r;
X1~1&:V,< public :
~Jf{4*>y binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
k1Q?'<` j&k6O1_ template < typename T >
0Fu~%~#E$ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4>J
{
G8Du~h!!U return FuncType::execute(l(t), r(t));
oY, %Iq }
Nz)l<S9> u{L!n$D7 template < typename T1, typename T2 >
<_Q1k> typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
d^`?ed\1 {
%j7XEh<' return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
@V!r"Bkg. }
H=
X|h) } ;
5 (A5Y-B cph:y NFv>B> 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
n'emNRa 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
0V?F'<qy DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
8g7<KKw 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
-44l^}_u 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
j)q\9#sI/( 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
&4_qF^9J 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
i&n'N8D@ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
CD8}I85K 下面是修改过的unary_op
mx=BD' vhhC>
7 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
U,LTVYrO class unary_op
%Rsp;1Z {
Sf8{h|71 Left l;
`jOX6_z?I P~ &$l2 public :
TiH)5 b5^OQH{v unary_op( const Left & l) : l(l) {}
)5
R=Z< k?7 X3/O template < typename T >
Fgh]KQ/5 struct result_1
H$6`{lx, {
N;[>,0&z typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
3'X.}>o } ;
(P`3 @H /soKucN"h template < typename T1, typename T2 >
#BSTlz struct result_2
D|.ic!w' {
twx[s$O'b typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
e#k<d-sf6 } ;
dh $bfAb h?pkE template < typename T1, typename T2 >
D:K4H+ch typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
nWHa.H# {
Km^&<3ch# return OpClass::execute(lt(t1, t2));
,\@O(;
mF }
c;'[W60 Y3=_ec3w template < typename T >
<wAFy>7 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8}(]]ayl {
oqeSG.1 return OpClass::execute(lt(t));
:GJ &_YHf }
F,'exuZ -neKuj
} ;
95V@X
^Ee Zcc9e03 `Ry]y"K 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
LupkrxV 好啦,现在才真正完美了。
:Q@&5!]>d 现在在picker里面就可以这么添加了:
x|5k<CiA b4pm_Um template < typename Right >
=ha{Ziryo picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
&:7ZQ1 {
k%G1i-]4 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Ft!],n-n* }
Tq~=TSD 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
vz!s~cAt h3;bxq!q RG4 sQ0 O
&-wxJ]S ]H1I,`=@ 十. bind
=3v]gOcO 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
LA)[ip4 先来分析一下一段例子
%?Ev|:i`@ ~T89_L mN19WQ(r int foo( int x, int y) { return x - y;}
6!(@@^7{* bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Q0ON9gqqv bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
\0gM o& 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
#KiRfx4G 我们来写个简单的。
k Zq!& 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
&EnuE0BD 对于函数对象类的版本:
^) s2$A:L L{`JRu template < typename Func >
E)fglYWs2 struct functor_trait
s91JBP|B7 {
@#-q^}3 typedef typename Func::result_type result_type;
<(-hx+^ } ;
/n8B,-Z5s5 对于无参数函数的版本:
'3 ^+{=q HC}YY2 template < typename Ret >
*VZ5B<Ic struct functor_trait < Ret ( * )() >
r#B+(X7LM {
"^]cQ"A typedef Ret result_type;
-Zz$~$ } ;
w4d--[Q 对于单参数函数的版本:
[2{1b`e MHC^8VL template < typename Ret, typename V1 >
wg]j+r@ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
yYH 0v7vx+ {
|x-S&- typedef Ret result_type;
Mwr"~?\\ } ;
.uk>QMs1 对于双参数函数的版本:
yT,.z 0 KkE9KwZ]W template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
fwRZ5`v< struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
RSfzRnhmr {
^!by3Elqqk typedef Ret result_type;
{7/0< NG } ;
Zc`BiLzrIG 等等。。。
|UxG $M( 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
`WH"%V:"Q .8G@%p{, template < typename Func >
,5*eX struct func_return
L~NbdaO {
}I2@%tt? template < typename T >
fOMW"myQ struct result_1
9b*nLyYVz {
ZKckAz\# typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
O~^" } ;
Sh8"F@P8 "
_ka<R.. template < typename T1, typename T2 >
vt9)pMs struct result_2
e;[F\ov% {
Pw61_ZZ4B\ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ynhmMy% } ;
V:c;-)( } ;
"PpN0Rr mA=i)Ga Oal3rb 最后一个单参数binder就很容易写出来了
*=*AAF z21|Dhiw& template < typename Func, typename aPicker >
/Bm( `T class binder_1
#Q`dku%V: {
>b{q. Func fn;
vCwe'q`1 aPicker pk;
M!XsJ<jN/ public :
z=3\Ab -#HA"7XOE template < typename T >
hs$GN] struct result_1
0PrLuejz {
t?'!$6 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
~S7D>D3S } ;
aiu5}%U @0u~?!g@ template < typename T1, typename T2 >
DS[#| struct result_2
n@,G8=J? {
e8#h3lxJ` typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Yd~X77cv } ;
F ;2w1S^ cj'}4( binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
[S>2ASj AGYc |; template < typename T >
d!
LE{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:1bWVM) {
DRi<6Ob return fn(pk(t));
`,(,tn_ }
ZGKu>yM template < typename T1, typename T2 >
uW}s)j. typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!*%WuyCgr4 {
ZP\-T*)l$ return fn(pk(t1, t2));
/VN f{p }
]33>m|?@ } ;
?}U(3 "\o+v|; -RvQB 一目了然不是么?
<y NM%P<Oy 最后实现bind
V13N}] 70Wgg ty ?1K#dC52# template < typename Func, typename aPicker >
vbC\?\_ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
W1|0Yd ;P {
zIu
E9l return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Tw;3_Lj }
([m
mPyp>L Lja>8m 2个以上参数的bind可以同理实现。
yooX$ 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。
;CPr]avY n4R(.N00 十一. phoenix
LH8 fBhw Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
V#S9H!hm$ 42(Lb'G for_each(v.begin(), v.end(),
^5h]Y;tx (
+
|#O@k do_
n
T{3o;A [
G?;e-OhV cout << _1 << " , "
|n,<1QY ]
'z%o16F)L .while_( -- _1),
fj;y}t1E] cout << var( " \n " )
HiR[(5vnf )
lrIS{MJ+- );
Hn%xDJ' KmA;HiH%J 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:
6sx'S?Qa* 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
R |(q operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
sP;nGQ.eN 那么我们就照着这个思路来实现吧:
[d1mLJAR ]pNvxXbeW 7|$:=4 template < typename Cond, typename Actor >
d9;g]uj` class do_while
,}ECF> {
`Nb[G)Xh Cond cd;
Z\ja Actor act;
+#lM public :
,^w?6?,&l} template < typename T >
,+meT`'vn struct result_1
B&[M7i {
$_o-~F2i5 typedef int result_type;
U |Jo{(Y } ;
5qZ1FE 'E/^8md> do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
clL2k8VS jB$IyQ;@ template < typename T >
bzuEfFaL typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|Lf"6^@yh {
!Wy6/F@Z do
k@f g(}6 {
OwH81# act(t);
t<z`N-5* }
c#Sa]n while (cd(t));
q_g+Jf
P-D return 0 ;
El[)?+;D }
+;N2p1ZBf } ;
VEqS;~[ }L+L"l& A+"ia1p,} 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Sa?ksD2IaB 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。
g*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。
7hlO#PYZ 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。
Jq&uF*! 下面就是产生这个functor的类:
i|w81p^o (e!0]Io@ J'SZ template < typename Actor >
4'g;TI^ class do_while_actor
wVicyiY] {
;t<QTGJ Actor act;
^;Y|3)vvB public :
vY }A do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
TZ(cu> G-xDN59K template < typename Cond >
P"y`A}Bx picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
/ ';0H_ } ;
E9Np 0M< zR1^I~
% @z4*.S&tz 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
544X1Ww2 最后,是那个do_
Pe3@d|-,MU #(#Wv?r6 _aFl_\3> class do_while_invoker
trPAYa}W {
Q[vJqkgT public :
ryW'Z{+r' template < typename Actor >
<>s`\ % do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
z3&]%Q& {
h{HF8>u[ return do_while_actor < Actor > (act);
@kpv{`Y }
0B@SN)<kH } do_;
=vQcYa e+$p9k~ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
3 Nreqq 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
h U`wVy 最后来说说怎么处理break和continue
{sihus#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。
k. MUdU^ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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