一. 什么是Lambda
q#v&&]N= 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
xUYUOyV 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,
P |c6V A[lkGQtS4 'C6K\E dZ UB class filler
w.qpV]9> {
YaTJKgi"0 public :
B\2<r5|QG void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
$'}:nwq6x } ;
+
M2|-C tzv&E0|d )W&H{2No 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
f=v+D0K$n Rv=(D^F, N|eus3\E .M_[tl for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
!+T9NqDv[ wi]|"\ |H&2[B"l 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
&3VR)Bxn o.5w>l!9K sL;qC\S c ?mCt0Cg 二. 战前分析
Bb];qYuCO 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。
.bbl-a/
3 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
BH0@WG7F \AOVdnM: DSyfF&uC for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
4{rwNBj( /* --------------------------------------------- */
Pj_2y)^? vector < int *> vp( 10 );
>JVZ@
PV
H transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
%&bO+$H3 /* --------------------------------------------- */
^8dJJ* sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
&1:xY.Zs_ /* --------------------------------------------- */
:)+|q int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
^9eJ)12pK /* --------------------------------------------- */
* a xOen for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
}p0|.Qu 9 /* --------------------------------------------- */
]}R\[F (_% for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
|`9POl= =LHE_ AA q4$zsw sHO6y0P 看了之后,我们可以思考一些问题:
Le"$k su> 1._1, _2是什么?
nG&=$7x^ 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。
h^ ex? 2._1 = 1是在做什么?
[QA@XBy6 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。
0qSd#jO 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。
AE1!u{ y5>859"h U3MfEM!x 三. 动工
^G{3x 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
gq`gitu0 $Jo[&, q#Az\B: KumbG>O template < typename T >
uWR\#D' class assignment
zzi%r=%r& {
y4s]*?Wz T value;
1]#qxjZ~ public :
[;II2[5 , assignment( const T & v) : value(v) {}
),5^b l/ template < typename T2 >
<R>qOX8 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
9RwD_`D(MN } ;
HF}%Ow
H2 7_T]\ TI: -Y@8 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
A:F*Y%ZW 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
\?&P|7N +N2?fgA LhC%`w C5#3c yf*B class holder
MGeHccqh2 {
a6"Pe07t public :
bb[.Kvq5 template < typename T >
L%9DaK assignment < T > operator = ( const T & t) const
DLe?@R5 {
jx a? return assignment < T > (t);
cP63q|[[ }
j?4k{?x } ;
W!4(EdT*Cq E[HXbj" TTpK8cC 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
# 4_'%~-e zbZ0BD7e static holder _1;
\D>vdn"Lx Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
]N}80*Rl g@hg u for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Az[Yvu'< 而不用手动写一个函数对象。
/>_Mz ?e9Acc`G5 1 *'SP6g vtG_A{l 四. 问题分析
)]L:OE 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
IZBU<1M 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
p't>'?UH| 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
l'HrU 1_7Y 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
gJ cf~@s
下面我们可以对这几个问题进行分析。
}5-^:}gL 5mdn77F_ 五. 问题1:一致性
2 /O/h
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
o:jLM7$= 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
i>i@r ;:| azKbGS/X struct holder
{0F\Y+ {
:VC#\/f //
poj@G{ template < typename T >
p<
Emy% T & operator ()( const T & r) const
v??}d
{
5hak'#2 return (T & )r;
-S\74hA }
Z?|\0GR+`5 } ;
B'>(kZYMs Q9=vgOW+ 这样的话assignment也必须相应改动:
:$j6 / 2>\Z ( template < typename Left, typename Right >
_]H$rf,Rc class assignment
IM),cOp= {
W*iPseXq Left l;
x0B|CO Right r;
;o }pRC public :
K4NB# assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
H5uWI template < typename T2 >
I`:nb T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
qwJeeax } ;
!fUrDOM0E 9MA/nybI 同时,holder的operator=也需要改动:
p>7!"RF:U gE'b.04Y9i template < typename T >
67Rsd2 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
OnFx8r:q@% {
ycB>gd return assignment < holder, T > ( * this , t);
VE1 B"s</ }
=FUORj\O GY 4?}T^s 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。
Rda o 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
tep_g4CQR_ Ub(zwR; return l(rhs) = r;
_UKH1qUd4 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。
&o*/6X 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
g
&~T X aGvD template < typename Tp >
(NrH)+)J!a class constant_t
nsk`nck {
//*>p const Tp t;
fXCx!3m public :
wZN<Og+; constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
$$8xdv# template < typename T >
rf1Us2vp const Tp & operator ()( const T & r) const
L/9f"%kZ {
TMZg GUn return t;
E8#r<=(m }
>v^Bn|_/ } ;
%toxZ}OP s8iJl+Jm 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
.n]P6t 下面就可以修改holder的operator=了
7Fb |~In<Z ma.yI};$ template < typename T >
0kP,Zj< assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
-ZqN~5>j) {
GWa_^ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
-#T?C]} }
>i=^Mh-bm f.rc~UI? 同时也要修改assignment的operator()
Z7?C^m bj^YB,iSM template < typename T2 >
z1A[rbe=4w T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
hp?hb-4l 现在代码看起来就很一致了。
]5b%r;_ . _JM3o}F 六. 问题2:链式操作
biFy*+| 现在让我们来看看如何处理链式操作。
%9hzz5# 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。
o =)hUr 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。
;7CE{/Bq.p 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。
KZ^W@*`D 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
`iuo([E d hKP!;R template < typename T >
Mrpn^C2) struct result_1
VaQqi>;\ {
\9*wo9cV typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
{~7VA } ;
6u^MfOc "1P8[ 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:
+BcJHNIB Et{4*+A template < typename T >
3]Rb2$p[= struct ref
4r5trquC {
LO{{3No typedef T & reference;
}Jkz0 JY~ } ;
C8i6ESmU template < typename T >
'&4W@lvyz struct ref < T &>
Ru8k2d$B {
P wL]v. : typedef T & reference;
D4WvRxki } ;
dbF?#s~u G/ToiUY 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
V;$ME4B\{ m~a' template < typename T >
lrg3n[y-l typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
)=6|G^ {
Zhb)n return l(t) = r(t);
0 =#)-n }
wRu+:<o^. 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
OL|_@Fv`A 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Z}74%
9qE MU2ufKq4) 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
<RzGxhT _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
nRq@hk _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Bu4J8eLx +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Xk=bb267 最后的布局是:
|E:q!4?0 Add
d%tF~|#A% / \
Yg_;Eu0'? Divide 5
!.>TF+] / \
>D20f<w(H _1 3
R$qp3I 似乎一切都解决了?不。
gaeMcL_^a 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。
R7YLI1ov 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。
Uz(Sv: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:
KG:CVIW
Y 9 -7.4!]I template < typename Right >
,m<t/@^] assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
@64PdM!L Right & rt) const
&~`Ay4hq {
yhnhORSY; return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
,CACQhrng }
8BP.VxX 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
:ryyo$ 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。
s~OGlPK 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。
LU$aCw5 B; 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。
1&\ A# 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。
$#q:\yQsPC 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
yU"pU>fV@ 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
rybs9:_} o/Z template < class Action >
~dkN`1$v class picker : public Action
'F3cvpc` {
dg#w/}}m public :
)*!"6d)^ picker( const Action & act) : Action(act) {}
F$[1KjS // all the operator overloaded
Rw8l"` } ;
3{wr*L1%-~ FdrH, Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
(J!FW(Ma|= 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
e) Q{yO u~kfz*hz template < typename Right >
!YJfP@"e6r picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
RY8Ot2DWi {
t^N
92$| return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
){ywk }
C)w11$.YQ9 _," -25a Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
v]`}T/n 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
fb8"hO]s +n#kpi'T template < typename T > struct picker_maker
.m',*s<CMQ {
^.']-XjC typedef picker < constant_t < T > > result;
vAeh#V~# } ;
G-5wv template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Ps<6 kQ( {
G8Hj<3` typedef picker < T > result;
n%N|?!rB } ;
\2$-.npz HTfHAc?W 下面总的结构就有了:
R~9\mi5^UH 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。
B.:DW3 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。
&hciv\YT2W picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
8#NI`s* 至此链式操作完美实现。
m53XN o: \&4z&= +o{]0~y 七. 问题3
TDvUiJm 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。
G$hH~{Y$ #g)$m}tv? template < typename T1, typename T2 >
k-o(Q"[ ' ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3Thb0\<" {
M$|r8%z1 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
UkO L7M }
`R}q&|o7< BU\P5uB!V 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:
S4n ~wo 6[q<%wA template < typename T1, typename T2 >
f7y a0%N struct result_2
i5oV,fiZo {
Oa[G
# typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
tS$^k)ZXip } ;
yrp;G_ ]{tnNr>mv 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
FlWgTn> 这个差事就留给了holder自己。
Ww8C}2g3 v0~'`*|& YMlnC7?_/ template < int Order >
\ C^fi}/] class holder;
)3W`>7> template <>
]p,svevo class holder < 1 >
fSe$w#*I {
eB]cPo4gW public :
mM6g-)cV template < typename T >
g;N)K3\2 struct result_1
7d44i {
);8Nj
zX1 typedef T & result;
'\vmm> } ;
hJuR,NP template < typename T1, typename T2 >
AFd3_>h struct result_2
O'<5PwhG {
(MI8Kkb1d typedef T1 & result;
<!+T#)Qi } ;
Ro&s\T+d template < typename T >
8T:?C~" typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
1qEpQ.:]( {
RW4}n<
88 return (T & )r;
3ID1> }
~ULD{Ov'F template < typename T1, typename T2 >
>";I3S-t typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
WFl, u!"A {
XI4le=^EM return (T1 & )r1;
D)XV{Wit }
v/W\k.?q/ } ;
)<fa1Gz#^ Ya%-/u template <>
Gxtqzr* class holder < 2 >
/S}4J" {
{P/5cw public :
q%G"P*g$( template < typename T >
O{4G'CgN( struct result_1
q_5hKipd\b {
T^"-; typedef T & result;
-E*VF{IG1 } ;
{LwV&u( template < typename T1, typename T2 >
^)qOILn struct result_2
`R9}.?7 {
*wSz2o), typedef T2 & result;
.(RX;.lw } ;
anM]khs? template < typename T >
N ,8^AUJ3& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
OMl<=;^:| {
-&AgjzN! return (T & )r;
i!|OFU6 }
2{- }; template < typename T1, typename T2 >
DlD;rL= typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
n86=1G:% {
l\Q-- return (T2 & )r2;
LqDj4[} }
)z:"P;b"Nl } ;
}K
rQPg
&jbZL5 `$fKS24u 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> >。
)BJ Z{E* 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
sQIzcnKB 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
s-S#qGZ vXq2="+ return l(i, j) = r(i, j);
x{o&nhuk[S 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Cyn_UE y3^>a5z!x return ( int & )i;
JBvMe H5 return ( int & )j;
NFAjh?# 最后执行i = j;
`dGcjLsIz 可见,参数被正确的选择了。
A9 D vU)1 r_p4pxs }$5e!t_K y}.?`/Q# !_a@autj 八. 中期总结
[k<w'n* 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
o 9?#;B$ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
:S_3(/} \ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
lk(q>dv K 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
x2 _?B[z V1d{E 0lM 5nQxVwY ]"T1clZKd( 9 M<3m 2Nau]y]= 九. 简化
A4|L;z/A[h 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。
(Y[q2b 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
*~b}]M700 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:
UpoTXAD}k 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
FL8?<bU +-*/&|^等
Wh7}G 2. 返回引用。
:krdG%r =,各种复合赋值等
$I$ B8 3. 返回固定类型。
Ra~|;(
%d 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
ww^!|VVa 4. 原样返回。
[ELg:f3}5 operator,
]?/7iM 5. 返回解引用的类型。
Eg/=VBtc operator*(单目)
:Qd{V3*] 6. 返回地址。
kbR!iPM-; operator&(单目)
vf&Sk` 7. 下表访问返回类型。
q'zV9 operator[]
V9SkB3-' 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
TM?RH{(r operator<<和operator>>
>ow5aOlQ& >oOZDuj 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。
c
c^I9g~ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
)=EJFQ*v 9D+B~8[SQ template < typename Left >
+o*&JoC struct value_return
rT}k[ {
?yq $
>Qba template < typename T >
A]WR-0Z7 struct result_1
ta)'z@V @g {
:Dn{ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
0)Wrfa } ;
8t$w/#'@ Y7L1`<SC template < typename T1, typename T2 >
E5EAk6 struct result_2
E#I^D/0 {
_1sjsGp> typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
^@a|s
Sb } ;
>kN%R8*Sx
} ;
PL6f**{- 9bVPMq7}i Gi9s*v,s 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
pZA0Go2!IN k#Bq8d 下面我们来剥离functor中的operator()
Eqc,/ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
N7WQ{/PSG A@I ( &Z return l(t) op r(t)
M6mJ'Q482 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
0Ia8x?80V return op l(t)
i[\`]C{gf return op l(t1, t2)
&!=[.1H< return l(t) op
3%'Y): return l(t1, t2) op
qx+ .v2G return l(t)[r(t)]
w]ZE('3%W return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
U<"@@``+N cIJqF.k 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:
JJ=%\j 单目: return f(l(t), r(t));
Z91GM1lrf8 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
p+pBk$4 双目: return f(l(t));
X":T>)J- return f(l(t1, t2));
?-HLP%C(' 下面就是f的实现,以operator/为例
0K*|B.O c@xQ2&i struct meta_divide
F4|Z:e,Hr {
Dno'-{- template < typename T1, typename T2 >
m[t4XK static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
"dN4EA&QJ {
lz-t+LD@ST return t1 / t2;
[Jjb<6[o
}
`YinhO:Z } ;
\W',g[Y: f#mcWL1} 这个工作可以让宏来做:
w.2[Xx~ MkCq$MA #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
F}C.F template < typename T1, typename T2 > \
[|)Eyd[G static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
`BA,_N|6 以后可以直接用
M'"@l$[QM DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
eInx\/ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
M&/([>Q (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
H}[kit*9 />EH]-| X^!1MpEQ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
ofu
{g S=R}# template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
yL#bZ9W
} class unary_op : public Rettype
u*aFWl]= {
s:fy
*6=[Z Left l;
Gd]!D~[1 public :
o_K.
+^$ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
-q}c;0vL-a Z^ e?V7q template < typename T >
n.a55uy typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
wy1xZQ<5 {
fF"\$Ny return FuncType::execute(l(t));
aUBGp: ( }
?<l,a!V'6 kp4(_T7R template < typename T1, typename T2 >
>\x typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
O$2'$44HX {
,dG2[<?o return FuncType::execute(l(t1, t2));
J=*X%^jX9Z }
S\F;b{S1 } ;
Buue][[ B}(+\Q$I has \W\( 同样还可以申明一个binary_op
CXZO %pR:.u| template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
'}Tf9L% class binary_op : public Rettype
_I&];WM\ {
"K7{y4 Left l;
Do3g^RD# Right r;
TxN'[G public :
BaLvlB binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
?0{8fGM4 ep<O?7@j-G template < typename T >
^o*$OM7x typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
EEU)eltI {
;Tn$c70 return FuncType::execute(l(t), r(t));
>A+0"5+_p }
RoG
`U IC1oW) template < typename T1, typename T2 >
e)Be*J]4 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@-7h}2P Q {
2itJD1; return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
?D6?W6@ }
xcF:moL } ;
.??[qBOTE x }8 U\ J`&*r;""V 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
y rSTU-5u 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Ic%c%U=i DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
$rb
#k{ 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
Z|8oD*, 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
GkhaB(btk' 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
.ykCmznf* 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
yc#0c[ZQu 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
Xx=jN1=, 下面是修改过的unary_op
8BL]]gT-I GW]b[l template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
*0K@^Db- class unary_op
u~WE}VC {
<vMdfw"( Left l;
zNF.nS}: f.Uvf^T}2 public :
Gk!06 0gR!W3dh unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Rh[%UNl 'zEmg} template < typename T >
8f\sG:$ struct result_1
xnBU)#<]S {
b,Z\{M:f;F typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
tAI<[M@
} ;
&YSjwRr
4x`.nql template < typename T1, typename T2 >
,)S(SnCF struct result_2
R-L*N$@! {
_{eH"
,( typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Pjs
L{, } ;
gc
ce]QS &<oZl.T template < typename T1, typename T2 >
'b?Px} typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0u3"$o'R {
O&]P
u5 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
]TE,N$X }
D2060ze q ,C)AZ template < typename T >
Ti{~ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#QWG5 {
S)$)AN<O return OpClass::execute(lt(t));
rZ|!y ~S| }
x#-+// M%\=Fb } ;
A6 D@#(D _o'3v=5T l]bCt b%_ 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
lZt{L0 好啦,现在才真正完美了。
&fyT}MA 现在在picker里面就可以这么添加了:
U{)|z-n eSC69mfD template < typename Right >
q h+c}"4m picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
3U_,4qf {
!oJ226>WI return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
3;N+5*- }
AUan^Om 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。
iG.qMf. 5bfd8C 53i7:1[uV 5ree3 quh Ot^<:\<`G 十. bind
voD0u 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。
^2|G0d@.: 先来分析一下一段例子
$69ef[b GC<zL} W@T_-pTCjK int foo( int x, int y) { return x - y;}
[i
] bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
~&UfnO bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
m9&MTRD\ 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
B?-~f^*,jG 我们来写个简单的。
]Uy
cT3A 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
SU {U+ 对于函数对象类的版本:
p5`d@y\hj uia[>&2 template < typename Func >
dV:vM9+x struct functor_trait
M.[A%_|P {
JyfWy typedef typename Func::result_type result_type;
#wvmVB. 5~ } ;
.;:jGe( 对于无参数函数的版本:
nJ ZQRRa:C |.q K69 template < typename Ret >
LHS^[}x^1 struct functor_trait < Ret ( * )() >
<21@jdu3n, {
Hy_}e" typedef Ret result_type;
fG^#G/n2 } ;
4)IRm2G 对于单参数函数的版本:
}+" N
' RjOQSy3 template < typename Ret, typename V1 >
YXBU9T{r struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
.ZB/!WiF {
+(*;F4> typedef Ret result_type;
l$:.bwXXO } ;
XQH
wu 对于双参数函数的版本:
%U4w@jp N?7vcN+-t) template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Gz>M`M`[4 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
HLPnbI-+ {
RyxEZ7dC<y typedef Ret result_type;
_;M46o%h } ;
|.s#m^" 等等。。。
xz#.3|_(' 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
)R QX1("O 0UHX Li47Y template < typename Func >
+Y:L4` struct func_return
T{L{<+9% {
o`!7~n template < typename T >
#ilU(39e struct result_1
'+
8.nN {
][b2Q> typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
,sM>{NK9R } ;
e>ZF? (a0 HfF4BQxm template < typename T1, typename T2 >
`wyX)6A|bt struct result_2
JE`mB}8s/ {
g;>M{)A typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
fO4e[g;G } ;
Od>^yhn } ;
Mohy;#8Wk )"&$.bWn $S"QyAH~-a 最后一个单参数binder就很容易写出来了
lu GEBPi ATeXOe template < typename Func, typename aPicker >
/R_*u4}iD class binder_1
S[TJ{L( {
.Y.{j4[LQ Func fn;
<Wn"_Ud= aPicker pk;
t*fG;YOg public :
.CrrjS w %Jrdr`< template < typename T >
^jO$nPDd struct result_1
jJpSn[{ {
/f_c?| typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
=,aWO7Pz } ;
~dIb>[7wy 8tc9H}> template < typename T1, typename T2 >
E0 nR Vg struct result_2
sFEkxZi< {
^ExA typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
W~1/vJ.*l } ;
@~!1wPvF`I s[yIvlHw` binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
;w(]z ZKGS?z template < typename T >
q2I;Ly\3o typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
CS 7"mE`{ {
$jYwV0 return fn(pk(t));
~&/|J)} }
!b O8apn template < typename T1, typename T2 >
q%4l!gzF3 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Z\=].[,w4 {
(D'Z4Y return fn(pk(t1, t2));
AgsMk }
+$ )C KC } ;
PmtBu`OkV (89NK]2x U~8.uldnF 一目了然不是么?
_tR%7%3* 最后实现bind
p{j
}%)6n ]fXMp*LvY ]E66' template < typename Func, typename aPicker >
I/bED~Z:a picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Na^1dn {
XA~Rn>7&H return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
:&=TE 2 }
9.|+KIRb P'#m1ntxQ 2个以上参数的bind可以同理实现。
D4yJ:ATO& 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。
}DTpl?l 5_+vjV;5 十一. phoenix
,P^pDrc Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
PsDks3cG d:0RDK-}s for_each(v.begin(), v.end(),
Wh%qvV6] (
>n@?F[ Y do_
w,NK]<dU@ [
5y!
4ny_ cout << _1 << " , "
|U?5%
L ]
l=5(5\ .while_( -- _1),
uROt h_/ cout << var( " \n " )
*LeFI% )
YzU(U_g$ );
9Ot;R?>( W|@EK E.k 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:
: j&M&+ 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
:g3n
[7wR operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
@.fuR# 那么我们就照着这个思路来实现吧:
P}o:WI4.cB 1)u
3 (yE?)s template < typename Cond, typename Actor >
vV1F| class do_while
]#N2:ych {
fGJPZe Cond cd;
80cBLGG Actor act;
)J8dm'wH92 public :
Pze$QBNoRd template < typename T >
IC+Z C struct result_1
g^(wZ$NH {
^~(vP: typedef int result_type;
goi.'8M|/b } ;
qIK"@i[
uq L,.Ae
i9 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
J_R54Y~vu p~I+ZYWF' template < typename T >
7X.rGJZq typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
aQwc Py|1R {
sM({u/ do
$<2r;'?0D {
fi+u!Y*3Z act(t);
JpE4 o2 }
Z}.N4 / while (cd(t));
4H8vB^ return 0 ;
4)+MvKxjS }
i;c0X+[ } ;
aM?Xi6
U5 ~WU _u,: n>jb<uz 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
4&)*PKq 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
%d*k3f
} 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
%5RY Ea 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
BFt?%E/] 下面就是产生这个functor的类:
xn1 db^S@} Y8`4K* 58% template < typename Actor >
E~ _2Jf\U class do_while_actor
Hv(0<k6oH {
x)l}d3
Actor act;
7}>j [ public :
]
o tjoM do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
}9t$Cs% y7dnXO!g9- template < typename Cond >
4.7OX&L'G picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
[sp=nG7i& } ;
Kvv&# eO\ X0J@c "%0 /E$"\md 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
aiGT!2 最后,是那个do_
ct=|y(_ OEy'8O$ g<{/mxv/ class do_while_invoker
v5i[jM8 {
!=--pb public :
_H>ABo template < typename Actor >
bEP-I5j1t do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
@FIR9XJ {
Teu4 ; return do_while_actor < Actor > (act);
CUfD[un2D }
qCOv4b` } do_;
>3s9vdUp4h .cN\x@3-j 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
A;m)/@ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
V;mKJ.d${ 最后来说说怎么处理break和continue
kc^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。
]Gm,sp.x 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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