一. 什么是Lambda
GVhO}m 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
(&HAjB 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,
/`McKYIP FKRO0%M4}Z Y /$`vgqs KE! aa&g class filler
lO3W:,3_a {
W/q-^Zkt,9 public :
*5?a%p void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
(7/fsfsF } ;
mO<sw 8|*#r[x {5w'.Z]0v 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
(WZKqt)S"o 0goKiPx /J!C2 IA_>x9 (~ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
D#Fe\8!l GO0Spf_Gh AT Dm$ * 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
U
?'$E\ /)fx(u# Rj6:.KEJ swNJ\m 二. 战前分析
pie<jZt 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
*qdf?'R 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
O92a*) jm9J-%? o8B_;4uB for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
7xz~%xC. /* --------------------------------------------- */
banie{ e vector < int *> vp( 10 );
lCT N
dW+= transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
H^_]' ~. /* --------------------------------------------- */
rw_T&>! sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
E)z[@Np /* --------------------------------------------- */
JA0$Fz int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
=qPk'n9i8 /* --------------------------------------------- */
Q -;ltJ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
;ELQIHnD" /* --------------------------------------------- */
DwM4/m for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
B198_T! n.zVCKNH wUkLe-n,dE 3?|gBiX 看了之后,我们可以思考一些问题:
gEC*JbA.3 1._1, _2是什么?
2B&Yw 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。
.s$#: ls? 2._1 = 1是在做什么?
^,S\-Uy9 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
8qwc]f$.w 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。
DCS$d1 ]}z;!D> a,X=!oJ 三. 动工
lOp/kGmn+ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
E-h`lDoJ sX53(|?* hCRW0
I pl62mp! template < typename T >
T{=.mW^ x class assignment
tMGkm8y-A {
/E>z8J$ T value;
^pz3L'4n public :
T8Sgu6:*R assignment( const T & v) : value(v) {}
,])@?TJb@ template < typename T2 >
48,Aq*JFw T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
SPKen}g } ;
^$3 ~;/| ;:xOW$ B@!a@0,,_ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
)Y':u_Lo 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
]P/eg$u'I bqY}t. Y&" 0[6llcuj xTQV?g
J class holder
,Ie~zZE& {
/Z<" 6g? public :
Dz,Fu:) template < typename T >
rhFa rm4a assignment < T > operator = ( const T & t) const
U!m-{7s$ {
$$YLAgO4 return assignment < T > (t);
4/D~H+k }
G3QB Rh{ } ;
Q"c!%`\ y@g{:/cmO g;en_~g3j 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:
uYjJDLYoHl kfb+OE:7 static holder _1;
t!^FWr& Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
[;B_ENV 9/C0DDb for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
e
#l/jFJU 而不用手动写一个函数对象。
rN?
L8 bu"Jb4_a> cn ,zUG!-h =DTn9}u 四. 问题分析
r$ue1bH}| 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
SxXh
N 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
X70 vDoW 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
~h -G 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
=0xuH>WY}w 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Avw"[~Xd 9[5NnRv$P 五. 问题1:一致性
.FK'TG 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?|
&B3Eq1A 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
/:dVW"A| z.23i^Q struct holder
xXO& -v{ {
8 g'9( )& //
$I_04k#t template < typename T >
R7T"fN T & operator ()( const T & r) const
%kD WUJZ {
AF
D/
J return (T & )r;
77/y{#Sk }
FM9b0qE } ;
W#'c6Hq2c
7-Rn{"5 这样的话assignment也必须相应改动:
RhyI\(Z2q b0LjNO@< template < typename Left, typename Right >
OB3AZH$ class assignment
L.(T"`-i {
^8)&~q* Left l;
|w[}\#2 Right r;
R@>R@V>c public :
[a;lYsOsJ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
)Y~q6D K template < typename T2 >
hXS'*vO" T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
bf3LNV| } ;
"n
'*_rh>+ YU76(S9 0# 同时,holder的operator=也需要改动:
BieII$\P%P O60j C;{F template < typename T >
IgEg assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
5WP[-J) {
DLyHC=%{+h return assignment < holder, T > ( * this , t);
;~z>GJox }
8s8q`_.)( uW;Uq=UN 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。
=B1t?(" 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
h0n0Dc{4 k_V1x0sZ return l(rhs) = r;
wd*T"V3 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。
F-k1yZ?^ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
8!>uC&bE8 DS>s_3V template < typename Tp >
UE7P =B class constant_t
D]y6*Ha {
O~d!*A const Tp t;
psRm*,*O public :
oD{V_/pdx constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
A#1aO template < typename T >
$';'MoS const Tp & operator ()( const T & r) const
S,AZrgh,"X {
] >ipC,v return t;
Djf2ir' }
toTAWT D } ;
pRc(>P3; !::k\}DS 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
mm#U a/~1u 下面就可以修改holder的operator=了
e /;Ui M#S8x@U template < typename T >
3Un/-4uL assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
F]yclXf(' {
c'`7p/l. return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
|nry^zb }
n4."}DO l$m^{6IYc 同时也要修改assignment的operator()
Zy*}C,Z 3{M IBMA template < typename T2 >
e@]cI/j T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
oE)c8rE 现在代码看起来就很一致了。
oK5(,8
(4 -<z'f){gb 六. 问题2:链式操作
" "a+Nc 现在让我们来看看如何处理链式操作。
r@%32h 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。
:Yz.Bfli 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。
}T,E$vsx 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。
p6=#LwL' 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Arp4$h R<UjhCvx. template < typename T >
aE{b65'Dt struct result_1
E=s`$ A
{
iUI,r* typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
AU'{aC+p } ;
njUM>E,' {zF 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:
8-?n<h%8E dJ24J+9}]j template < typename T >
ixKQh};5/ struct ref
4zf#zJw {
H8\{GGg typedef T & reference;
svo^#V~h' } ;
;prp6(c template < typename T >
Q ;k_q3 struct ref < T &>
+#B%Y K|LR {
=?*V3e3{ typedef T & reference;
3J,/bgL5 } ;
&OzJ^G\o M$&>"%Oi 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
z%g<&Cq Ci*TX template < typename T >
["L?t ^*G typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
!Aw.f! {
cuKgO{.GH return l(t) = r(t);
$^
>n@Q@&L }
V|a59[y? 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。
9h0|^ttF 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
> %Y#(_~a T3?kabbF 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
;F0A\5I _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
.FMF0r>l
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
T@vVff +5 调用divide的对象返回一个add对象。
1}ToR= 最后的布局是:
[e^i". Add
;N1FP* / \
wy-!1wd Divide 5
El+]}D" / \
@K+u+}
R _1 3
3K0J6/mc 似乎一切都解决了?不。
fV5#k@,") 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。
15s?QSKj 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。
1gm{.*G 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:
_%L3?PpF" 3=K-+dhk|t template < typename Right >
Ys3C'Gc assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
G:&Q)_ Right & rt) const
l{pF^?K {
4PF4# return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
<s{/ka3 }
K
6G n 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
fsmH];"GD 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。
zO\"$8q* 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。
X0P$r6 ; 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。
PCIC*!{ 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。
^a}{u$< 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?
v0xi(Wu 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:
6R,;c7Izhd #UI`G3w< template < class Action >
}}xR?+4A class picker : public Action
cM"I3 {
oz0-'_
public :
"yz@LV1 picker( const Action & act) : Action(act) {}
9q5[W=| // all the operator overloaded
.s9Iymz } ;
SMy&K[hJ[ LpiLk| 2i 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。
AP~!YwLW 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:
pKJ[e@E^ \C6m.%%={R template < typename Right >
(J;?eeP picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
e,4G:V'NX {
F3f>pK5 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
xAO]u[J }
h7w<.zwu
t Bl1I "B Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
]f c:CR 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。
?@,:\ ,G :Oj+Tc9A template < typename T > struct picker_maker
l00D|W_9 {
lGz0K5P{ typedef picker < constant_t < T > > result;
s1FBz)yCY= } ;
D|BN_ai9 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
PDsLJ|:yL {
N1-LM9S typedef picker < T > result;
Ay`a>:p } ;
<wA_2S
Y d^Wh-U 下面总的结构就有了:
bpILiC 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。
(Zn\S*_@/ 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。
. =5Jpo picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
iUKj:q: 至此链式操作完美实现。
YsDl2P E}GSii%S /6fPC;l 七. 问题3
CNz[@6-cYU 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。
;wF|.^_2 3$b(iI< " template < typename T1, typename T2 >
:tgTYIF ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
D0P% .r"v {
CG7LF return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
",+uvJT1O }
utE:HD.PN 5 6R,+sN 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:
EpfmH ` GwycSb1 template < typename T1, typename T2 >
M}<=~/k`j struct result_2
!RD,:\5V {
D^~gq`/) typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
mc=*wr$ } ;
buFtLPe /%c^ i!=f" 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?
+NY4j-O 这个差事就留给了holder自己。
`3KprpE8v L_r &'B CvJm7c template < int Order >
xRUYJ=|oh class holder;
@rMW_7[y template <>
9|`@czw class holder < 1 >
SMFW]I2T/ {
5HN<*u%z public :
a< EC]-nw template < typename T >
F~AS(sk struct result_1
X
A|`wAGP {
s*f.` A*) typedef T & result;
;cr6Xop#? } ;
#77UKYj2L- template < typename T1, typename T2 >
{+:XVT_+ struct result_2
&>{>k<z {
lo: ~~l typedef T1 & result;
c5R{Sl } ;
yh:,[<q template < typename T >
VZoOdR:d typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
}v,THj {
bEKLameKv return (T & )r;
DO1{r/Ib.{ }
Oy&'zigJ template < typename T1, typename T2 >
p#d UL9 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Wwha?W> {
R!,)?j; return (T1 & )r1;
t]
wM_]+ }
@45 H8|:k } ;
Ji[g@# g-FZel
template <>
Ak Tw?v' class holder < 2 >
H\mVK!](D {
%#9 ~V public :
YkPt*?,P/ template < typename T >
GJs[m~`8# struct result_1
c5e\ckqm^ {
6sl<Z=E# typedef T & result;
HW726K* } ;
|vz;bJG template < typename T1, typename T2 >
ssITe.,ny struct result_2
QJWES%m` {
Rk%M~ D*- typedef T2 & result;
PAV2w_X~ } ;
;|QR-m2/ template < typename T >
03WRj+w typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
"NH+qQhs {
TSSt@xQ+ return (T & )r;
]a#]3(o]} }
9Fx z!-9m template < typename T1, typename T2 >
O^weUpe\ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
*u'`XRJU/ {
)]>
'7] i return (T2 & )r2;
>5O y^u6Ly }
%@93^q[\2 } ;
I%>]!X H)T# R? BC{J3<0bf@ 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> >。
X]MM7hMuR 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
({kGK0 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
u6I0<i_KZ jQeE07g return l(i, j) = r(i, j);
TL{pc=eBo 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
G!LNP&~ a~>0JmM+N return ( int & )i;
iH}rI'U. return ( int & )j;
n;^k 最后执行i = j;
lEbR) B, 可见,参数被正确的选择了。
mRnzP[7-\) k>;r9^D 1fhK{9# YZ:'8< rn[}{1I33Q 八. 中期总结
h8= MVh(I 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:
ySK Yqt z 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
d>b,aj( 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
i
=fOdp 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
FlA\Ad;v y#Za|nt [(P[qEY K6yFpVl h-+a;![ -KJ! 九. 简化
OK2/k_jXN' 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。
(=tF2YBV 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
><
_Z 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:
I;.!
hV>E 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
sEJ;t0.LX +-*/&|^等
-anFt+f- 2. 返回引用。
dYew7 =,各种复合赋值等
;0Ct\ [eh 3. 返回固定类型。
OG?j6qhpl 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
tqwk?[y}+l 4. 原样返回。
IJBJebqL operator,
p<0kmA<B/ 5. 返回解引用的类型。
)>X|o$2 operator*(单目)
. I&)MZ>n 6. 返回地址。
&~JfDe9IS operator&(单目)
+yP[(b/ 7. 下表访问返回类型。
8&A|)ur4 operator[]
3| '#n[3 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
0jJ28.kOp operator<<和operator>>
(zw=qbS& "G-0i KW; OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
60~>f)vu 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
b^l
-*4 ;$tv8%_L[ template < typename Left >
q~'
K9 struct value_return
Jyz$&jqyr' {
EBDC '^ template < typename T >
$7gB&T.x struct result_1
vLK\X$4 {
;]oXEq` typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
EO9kE.g } ;
HSr"M.k5 kSDa\l!W] template < typename T1, typename T2 >
Xm^h5jAr struct result_2
_Dcc<-. {
xlPcg7 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
K.iH } ;
Yr"!&\[oz } ;
q{De&Bu &b@!DAwAJ 9p\wTzA 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
1nlE3Y?AV sRe#{EuJ 下面我们来剥离functor中的operator()
^~r&}l4c, 首先operator里面的代码全是下面的形式:
qJFgbq4- <GT>s return l(t) op r(t)
@(,{_c] return l(t1, t2) op r(t1, t2)
F3Ak'h{Ay return op l(t)
^;CR0.4 return op l(t1, t2)
jY#(A23 return l(t) op
]dGr1ncu return l(t1, t2) op
n2y/zP>TC return l(t)[r(t)]
Z*vpQBbu return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
l`M5'r]l d[>N6?JA/ 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:
+zVcOS*- 单目: return f(l(t), r(t));
2NArE@ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
sQ>B_Y! 双目: return f(l(t));
gGI#QPT`X return f(l(t1, t2));
RLu$$Eb 下面就是f的实现,以operator/为例
Z*)y.i ` _sf#J|kQ struct meta_divide
~g
K-5}%! {
Ot2zhR ) template < typename T1, typename T2 >
mOz&6T<| static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
p'%: M {
V$Xl^# tN return t1 / t2;
uku}Mr"p }
lEyG9Xvi } ;
y[^k*,=
9 m_E[bDON 这个工作可以让宏来做:
_r<zSH% _,Rsl$Tk' #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
-e`oW.+ template < typename T1, typename T2 > \
V$-~%7@>;9 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
1|l)gfcP 以后可以直接用
VT5cxB< DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
<>T&ab@dE( 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
=;k+g?.@I (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
ni"$[8U fOK+DT~ 9Ew:.&d 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
Re kb?|{z
/+x#V!zM template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
wzDk{4U class unary_op : public Rettype
c+Q.?vJ {
Ha=_u+@ Left l;
d Y:|Ef|v( public :
y} $P, unary_op( const Left & l) : l(l) {}
KTLbqSS\
pT3X/ra template < typename T >
{w |dM# typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&sZ9$s:(^ {
zldfRo\wl return FuncType::execute(l(t));
)y%jLiQv }
,TKs/-_? tL={ y* template < typename T1, typename T2 >
't0+:o">: typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
s.R-<Y3 {
d%#!nq{vd return FuncType::execute(l(t1, t2));
"'z,[v50& }
Sc4obcw% } ;
LC,*H0 4GU/V\e| n)
_dH/" 同样还可以申明一个binary_op
S'
(cqO}=F Hhe{ +W@~ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
ZR;8rZ]( class binary_op : public Rettype
jb|mip@`
< {
?Do^stq'4 Left l;
hzT{3YtY2 Right r;
,67"C2Y public :
(~j,mk binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
mQd4#LJ_ ibd$%;bX3 template < typename T >
P"(z jG9- typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
h`wMi}q'D {
m,W) N9 M return FuncType::execute(l(t), r(t));
w(76H^e }
Q00R<hu@F Jv_.itc template < typename T1, typename T2 >
_ztZ>' typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
csH2_+uG {
GXDC@+$14 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
hpbwZ }
S~@r } ;
7d&DrI@~ '|vD/Qf=& w)+wj[6
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
X+=-f^)& 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
,HFs.9#&B DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
D(y+1^> 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。
Q~Ay8L+ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
j$3rJA%rN 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
FJP< bREQ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
2
;JQX! 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
8F#osN 下面是修改过的unary_op
Tbv/wJ ?Bo?JMV template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
>Bc>IO class unary_op
""co6qo#> {
O0^?f/&k Left l;
;Vg^!]LL# f}^I=pS& public :
=96G8hlT 5L8&/EN9- unary_op( const Left & l) : l(l) {}
8wr8:(Y$ cA D[3b[Gk template < typename T >
D^Te%qnW struct result_1
!; IJ {
{Fbg]'FQ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
cv}aS_`f } ;
#~L!pKM -<_QF82 template < typename T1, typename T2 >
o]Gguw5W{ struct result_2
>R!"P[* {
11@]d]v , typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
bmu6@jT } ;
4'' ,6KJ@ e@E17l- template < typename T1, typename T2 >
NmJ`?-Z typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
U&X2cR &a {
bNGCOj return OpClass::execute(lt(t1, t2));
nZfs=@w:y }
(89Ji'dc fAGctRGH template < typename T >
?~J i-{#X typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\<~}o I {
B{C_hy-fw return OpClass::execute(lt(t));
Us,)]W.S }
8V9[a*9 W^es;5 } ;
9Hd;353Q UUeB;'E+ !^e =P%S 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
.h4\{| 好啦,现在才真正完美了。
B/G-Yh$E 现在在picker里面就可以这么添加了:
Tk*w3c"$ 54{q.I@n template < typename Right >
03k?:D+5 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
w7FoL {
*RWm47 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
)0k']g5 }
87V1#U ^ 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。
[84F09HU 2C$R4:Ssw) er2cQS7R 9@K.cdRjQ N>|XS
, 十. bind
a^t?vv 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
n_Onr0EvO 先来分析一下一段例子
WA6!+Gy e$e#NoN 5|I55CTx int foo( int x, int y) { return x - y;}
Ub_4yN; bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
2 rN ,D( bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
w8Vw1wW 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。
l>6@:nq|R 我们来写个简单的。
t\4[``t 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
LOvHkk@+ 对于函数对象类的版本:
[8XLK 4e -.IEgggf template < typename Func >
FS"eM"z struct functor_trait
:7g=b%; {
ka"337H typedef typename Func::result_type result_type;
47r&8C+&\ } ;
k|YWOy@D~ 对于无参数函数的版本:
pI.+"Hz .]x2K-Sf template < typename Ret >
w Q+8\ s= struct functor_trait < Ret ( * )() >
(:pq77 {
yxt[=
C typedef Ret result_type;
K_/zuTy } ;
=1p8i 对于单参数函数的版本:
(`BSVxJH r?/A?DMe template < typename Ret, typename V1 >
FV39QG4b4 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Wg`AZ=t {
$wB^R(f@ typedef Ret result_type;
D${={x } ;
Hr<o!e{Y 对于双参数函数的版本:
%+)o'nf"U (1R?s>3o template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
.7NNT18 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
#R0A= ! {
BYrZEVM9 typedef Ret result_type;
V'Kgdj } ;
mmXm\]r>4 等等。。。
H*^\h?s 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
^Xb7[+I6 Y-mK+12 template < typename Func >
%V`F!D<D struct func_return
%+>s#Q2d {
~[WF_NU1y template < typename T >
I){\0vb@ struct result_1
^ KK_qC {
:~Q!SL N typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
h%; e0Xz| } ;
g>rp@M 6qWdd&1 template < typename T1, typename T2 >
eN?Y7 struct result_2
K,'*Dz {
`;|5 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
}v9\F-0>Q } ;
"xmP6=1 } ;
.d;Iht,[ %3q0(Xl im} ?rY 最后一个单参数binder就很容易写出来了
`p
b5*h6r! %CwL:.| template < typename Func, typename aPicker >
do*}syQ`O class binder_1
2kAx>R {
n79QJl/ Func fn;
99$
5`R; aPicker pk;
H1GRMDNXOA public :
Aa0b6?Jm fkSO( C) template < typename T >
8dD2 struct result_1
;*ix~taL% {
b*a2,MiM typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
WwH+E]^e+ } ;
Uoya3#4 G |(moWY= template < typename T1, typename T2 >
09A
X-JP struct result_2
%75xr9yOP {
NK|? y typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
`l2O?U -@ } ;
iGB_{F~t4} 8}H1_y-g[ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
g %K> /@AEJ][$ template < typename T >
1im^17X typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
D=:04V}2+ {
*Av"JAX return fn(pk(t));
m9U"[Huv1E }
M"%Q&o/I template < typename T1, typename T2 >
~~/xRs typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`1{N=!U(& {
n JPyM/p return fn(pk(t1, t2));
UobyK3.% }
e8YMX&0% } ;
#%J5\+ua =rdY
@ 7t,t` 一目了然不是么?
G'YH6x, 最后实现bind
w9
w%&{j \!]Ua.e< #:T-hRu template < typename Func, typename aPicker >
^(viM?* picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
\om%Q[F7a {
PtqJ*Z return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
eZ"1gYqy }
cRX~z uEc<}pV 2个以上参数的bind可以同理实现。
P0`Mdk371 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。
'`1CBU$ 4v[~r1!V 十一. phoenix
Qt]Q:9I[ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Ltjbxw"Qd R |KD&!~Z for_each(v.begin(), v.end(),
j~j\\Y (
?FfC do_
]Qm]I1P [
ie-vqLc cout << _1 << " , "
5k|9gICyd* ]
5U_H>oD .while_( -- _1),
OFje+S cout << var( " \n " )
T{wuj[Q#: )
Y.^=]-n, );
K'#E3={tt |W<+U 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:
\QU^>23 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
ktDC/8 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
+l=r#JF 那么我们就照着这个思路来实现吧:
G\NPV' tpuYiL |d6T/Uxo template < typename Cond, typename Actor >
h$L"8# class do_while
wgd /(8d {
ax
41N25 Cond cd;
%e&9. Actor act;
O{ /q-~_ public :
cyJG8f template < typename T >
NWxUn.Gy9 struct result_1
aZbw]0q@o {
]~Y<o typedef int result_type;
ExRe:^yU\ } ;
1yqJwy;X sUPz/Z.h do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
=_0UD{"_0 ~)(\6^&=| template < typename T >
P'Q+GRpSw typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7=(Hy\Q5xH {
F5o+kz$; do
LY-2sa#B$- {
%6_AM act(t);
zRPeNdX }
c&L"N!4z while (cd(t));
4V~?. return 0 ;
N]RZbzK_5G }
%w7]@V Z } ;
MX+Z ? 6]-SK$ In[Cr/&/Y 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
yV^s,P1 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。
Zkf0p9h\ 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。
6S~sVUL9` 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。
SB)5@
nmS 下面就是产生这个functor的类:
P\_` <jed!x ]KJj6xn template < typename Actor >
H8"@iE, class do_while_actor
i E CrI3s {
Bp@v,)8* Actor act;
1T[et- public :
-+O
9<3ly do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
r7',3V 6"}?.E$ template < typename Cond >
?@V[#. picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
\G-KplKS } ;
jRL<JZ1N 2,*M|+W~ 4rrSb* 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
o*J3C> 最后,是那个do_
Xn{1 FJX/ 9V5-%Iv ttu&@
= class do_while_invoker
>;[*!<pfK5 {
Phke`3tth public :
@*sWu_-Y% template < typename Actor >
=%/)m:f!^ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
YIjTL!bA" {
nvPwngEQm return do_while_actor < Actor > (act);
q`r**N+zn }
l'eyq}& } do_;
!/wtYI-` mrw=T. 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
*M"}z 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
e2A-;4?_ 最后来说说怎么处理break和continue
)Eo)t> 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>{T_) { 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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