一. 什么是Lambda
c@Br_- 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
3n)$\aBE 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
~_Fx2T:X _VVq&t} _",<at l i)6^f# class filler
L""ZI5J{F9 {
;S
\s&. u public :
W@ &a void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
j#~~_VA~ } ;
/Ry%K4$ )z\# c BZ,"kp- 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:
tH4q*\U -fXQ62:S 1ANFhl(l }dpTR9j= for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
!y B4;f$ Li]96+C$} ('7$K 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
df$.gP w%s];EE 2]Il:>n, tcT=a@ 二. 战前分析
'(rD8 pc 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
r{^43g? 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
CgmAxcK D =mmBo pZ}B/j for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
n1{[CCee@ /* --------------------------------------------- */
i@.Tv.NZ vector < int *> vp( 10 );
8toOdh transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
=\|,hg)c /* --------------------------------------------- */
%~x?C4L8 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
ah hl /* --------------------------------------------- */
"~0`4lo:Xo int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
-fk;Qq3O /* --------------------------------------------- */
rR :ZTfJs" for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
tT>LOI_z /* --------------------------------------------- */
%4),P(4N for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
}x\#ul) eA86~M?<o Rx&O}>"E>l Er%&y 看了之后,我们可以思考一些问题:
)ds]fvMW]N 1._1, _2是什么?
:ujpLIjvVG 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
2H}y1bkW 2._1 = 1是在做什么?
Vj 9X6u}{ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
\cCH/ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
(;;ji!i ;b*qunJ3L fs 2MYat 三. 动工
l=p_ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
5{k,/Z[L
'E9{qPLk( h{iuk3G`h6 P O 5Wi template < typename T >
a`n)aXU l class assignment
!#_2 ![ {
~qj(&[U{c\ T value;
,c|MB public :
't}\U&L.{ assignment( const T & v) : value(v) {}
.FHk1~\%z^ template < typename T2 >
_wK.n.,S~ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
On}1&!{1] } ;
/uX*FZ D$K'Qk /nQuM05*Z 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
6" * <0 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
OQ hQ!6 T2S_>
#."l PXYLLX\3 cJaA*sg class holder
k:Y\i]#yP {
O^`EuaL public :
0S$k;q template < typename T >
];hqI O#nM assignment < T > operator = ( const T & t) const
TLVsTM8P {
t&?{+?p:
9 return assignment < T > (t);
'*mZ/O- }
qWheoyAB } ;
k\.9iI'6 17Cb{Q uAeo&|& 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
u6Gqg(7hw FHQ`T\fC$@ static holder _1;
Au'y(KB Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
%rG4X k3qQU) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
vvv'!\'# 而不用手动写一个函数对象。
v,ZYh w d-B+s%>D m6mGcbpn m%`YAD@2z 四. 问题分析
jeWv~JA%L| 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。
&|{1Ws 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。
cl4z%qv* 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
{73V?#P4 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
F1stRZ1ZI 下面我们可以对这几个问题进行分析。
"ktuq\a@ KJ'ID 五. 问题1:一致性
qx5`lm~L 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
i`2SebDj'w 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
>|A,rE^Ojt C7ivAh struct holder
g,._3.D {
YUEyGhkMV{ //
6/S.sj~ template < typename T >
oYkd%N9P T & operator ()( const T & r) const
U_"!\lI_yg {
Pj
<U|\-? return (T & )r;
d j\Z}[ }
c EYHB1*cT } ;
;zJb("n 71R,R, 这样的话assignment也必须相应改动:
9KU&M"Yq&i #
-luE template < typename Left, typename Right >
^qR|lA@=\ class assignment
U<w8jVE {
t|>zke!' Left l;
s;9Du|0f^ Right r;
r)5xS] public :
<3{MS],<< assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
>n09K8
A template < typename T2 >
6i[Ts0H%<! T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
UA8hYWRP } ;
losqc *| (p%|F` 同时,holder的operator=也需要改动:
W]oD(eZ z)^|. template < typename T >
a
~v$ bNu assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
G^W0!u,@ {
.U0Gm_c0 return assignment < holder, T > ( * this , t);
X!Z)V)@J8 }
tdH[e0x B }CBQdH&g; 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。
?z9!=A%<V~ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
:Ph>\ aG "V>}-G& return l(rhs) = r;
!#)t<9]fv 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。
=8T!ldVxES 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
6]?%1HSi v]V N'Hs? template < typename Tp >
JI-i7P class constant_t
cpjwc@UMe {
G{} 2"/ const Tp t;
zkRAul32| public :
Z&n[6aV'F constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
t`H1]`c? template < typename T >
_U^[h ! const Tp & operator ()( const T & r) const
~9+01UU^ {
GJ*IH9YR return t;
}i~k:kmV }
juOStTq< } ;
!Ap5Uwd OZxJDg 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
>)ekb7 下面就可以修改holder的operator=了
q~R8<G%YK [;z\bV<S template < typename T >
*<xu3){:c assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Qfm$q~`D^W {
^Lgvey% return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
w{W+WJ }
,-AF8BP Czjb.c:a.Y 同时也要修改assignment的operator()
s=n4'`y1 Qfn:5B]tI template < typename T2 >
#<*.{"T T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
eG,x\ 现在代码看起来就很一致了。
Nbpn"*L, dBXiLrEbs 六. 问题2:链式操作
G JRl{Y 现在让我们来看看如何处理链式操作。
_X4Y1zh 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。
S $p>sItO 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
1jg* DQ7L 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
4,sE{%vb 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
fY00 0DicrnH8 template < typename T >
d{7ZO#E struct result_1
_aFe9+y {
RK!9(^Ja typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Mr)t>4 } ;
f7_(C0d ?y-^Fq|h 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
k9x[(
# x
[]ad"R template < typename T >
"'z}oS struct ref
Fe0M2%e;| {
k77IXT_7u typedef T & reference;
0/su` } ;
dC({B3#e{ template < typename T >
qf x*a88 struct ref < T &>
5IF5R# {
A'jvm@DvQI typedef T & reference;
Lm4`O% } ;
+|LM" 5C!zEI) 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
<,)R`90_X6 bh.&vp.kP template < typename T >
:PT{>r[ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
=>;&M)+q {
,JZ>)(@) return l(t) = r(t);
AO7[SHDZ }
r E m/Q! 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
oy8jc];SO 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
`>
%QCc\ gE6'A 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
Jo {:]: _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
?/o 8f7Z _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
w,p'$WC* +5 调用divide的对象返回一个add对象。
T aS1%( 最后的布局是:
KkCGL*]K Add
@U_CnhPQq / \
ef`_
n+` Divide 5
`<nxXsLe / \
d=vuy
_1 3
G<7M;vRvP 似乎一切都解决了?不。
M^Sa{S*? 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
D}?p>e|<D 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。
SZKYq8ZA)V 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:
~,}|~ M(a%Qk?]/ template < typename Right >
Vc9rc} assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
lOt7ij(,L Right & rt) const
}nlS&gew^ {
J%CCUl2 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
_qa]T'8 }
T[SK>z 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
)$!b`u 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}@DoXS 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。
T01Iu 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。
OIPY,cj~ 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。
x-[ItJ% l 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?
hS,&Nj+ 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:
1sHjM% !i"zM} template < class Action >
$9`#p/V class picker : public Action
c& ;@i$X( {
~q3O,bb{ public :
D6L+mTN picker( const Action & act) : Action(act) {}
aZb\uMePK // all the operator overloaded
>:-e } ;
[#Qf#T%5h uN)c!='I 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。
o-rX 4=T 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:
M{L- V s`$}xukT template < typename Right >
*6?mZ*GYY picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
?0; 2ct {
TaRPMKk return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Z[nHo' }
(,h2qP-;ud w1tM !4r Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
b=5w>* 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
VO0:4{- \E?3nQM template < typename T > struct picker_maker
nB`|VYmOP1 {
/0/ouA>+ typedef picker < constant_t < T > > result;
PZ|I3z } ;
;5ki$)v" template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
=Ydrct {
>=0]7k; typedef picker < T > result;
gML8lu0) } ;
gxl7jY v%:deaF
下面总的结构就有了:
E<jajYj 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。
Lng. X8D 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。
8m{e,o2. picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
;}E}N:A 至此链式操作完美实现。
NF&Sv M G$+Blw> U
3<
3 T 七. 问题3
RB %+|@c 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
v Z9OJrF WK6,K92 template < typename T1, typename T2 >
G?}?>O ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8NfXYR# {
?z.?(xZ 6 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
;O}%SCF7 }
v^JzbO~|gj =6~ 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
:6Nb,Hh~ 1%v6d
! template < typename T1, typename T2 >
Oo
:Dt~Ib struct result_2
d3c.lD)L9 {
A&M_ J typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
`0qjaC } ;
A1prYD "kP,v&n 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
uP* kvi:e 这个差事就留给了holder自己。
RxqNgun@ vQ}ZfP x#`p.sfVo template < int Order >
Z9DfwWI2nu class holder;
N)"8CvQL template <>
:Dty([ class holder < 1 >
n0lOq {
84WDR? public :
Oz6$u template < typename T >
9I/l+IS"X struct result_1
PRU&y/zZmG {
(?Mn_FNE| typedef T & result;
1L*[!QT4 } ;
]`)5 Qe4 template < typename T1, typename T2 >
/F;2wT; struct result_2
&ww-t.. {
,Wd=!if typedef T1 & result;
@MOQk } ;
AAQ!8! template < typename T >
ee?
d?:L typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
>8"(go+02
{
zb{79Os[B return (T & )r;
A M[f }
HXU#Ux template < typename T1, typename T2 >
8lM=v> Xc typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
i6WPf:#wr {
rp4D_80q return (T1 & )r1;
R0qZxoo }
8r(awp } ;
\oWpyT _ zwV!6xG template <>
\ UrD%;sq class holder < 2 >
I$.lFQ%( {
7dY_b public :
UDI\o1Rbp template < typename T >
nod&^%O" struct result_1
IVPN=jg? {
q'8*bu_ typedef T & result;
Rj";?.R*e } ;
71@eJQ template < typename T1, typename T2 >
@ ;!IPiU struct result_2
HX2u{2$ {
* F%1~ typedef T2 & result;
?^Aj\z> } ;
yzK<yvN template < typename T >
%Lh%bqGz typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
ijOp{ {
, ~
1+MZ= return (T & )r;
O5r8Ghf) }
[
iTP:8 template < typename T1, typename T2 >
<OEIG0 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
4,;*sc 6* {
LVg#E*J return (T2 & )r2;
/[_aK0U3 }
)IcSdS0@M } ;
9>4 #I3 lC#wh2B6 Q!q6R^5!K 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> >。
d'W2I*Zc< 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
F9eEQ{L 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
uMDd Zj& $=.%IJ_MAz return l(i, j) = r(i, j);
T{
@@V 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
.L^*9Y0) Pp }Z" return ( int & )i;
9;LjM ~Ct return ( int & )j;
2FuV%\p 最后执行i = j;
=W7-;& 可见,参数被正确的选择了。
gfK_g)'2U +\Vw:~e :j`f%Vg~x h"ZIh= j@ `R2Iw
I& 八. 中期总结
"BT M,CB 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
FXo.f<U 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
z@VL?A(3 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
"9P @bA 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
^5s7mls HK :K~h /!0&b? _b<;n|^ KyrZ&E.` qfXt%6L 九. 简化
{{G3^ysa 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
AM=,:k$ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
)ItABl[{ 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:
[ifw}( 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
0JtM|Mg +-*/&|^等
DU6j0lz 2. 返回引用。
.bY>++CAPA =,各种复合赋值等
LC]0c)v# 3. 返回固定类型。
zI[<uvxzW` 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
/lR*ab 4. 原样返回。
f~W+Rt7o operator,
9_wDh0b~p 5. 返回解引用的类型。
O^!ds operator*(单目)
SLEOcOAmD 6. 返回地址。
Evj%$7H1L1 operator&(单目)
SAq.W"ri 7. 下表访问返回类型。
8TpYt)]S operator[]
((`\i=-o5 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
)&T 5/+ operator<<和operator>>
FDgo6x ?jz\[0)s 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。
WD\Yx~o 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
m4~
|z '1DY5`i{ template < typename Left >
Mlc_w19C9 struct value_return
a0)w/A& {
O\f`+Q`0 template < typename T >
}IWt\a<d struct result_1
Yr{hJGw[ {
E+i(p+=4 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Zq&'a_ } ;
K3\a~_0 +%TgX&a template < typename T1, typename T2 >
_'w:Sx?d7 struct result_2
,EHLW4v {
0?ab'vYcp typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Jvc<j:{^w } ;
vWmp?m } ;
tW~kn9glZ +pgHCzwJE {Y5@SIyE 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
}O+xs3Uv iPl,KjGk 下面我们来剥离functor中的operator()
<xSh13< 首先operator里面的代码全是下面的形式:
&-FG}|*4M =c\(]xX return l(t) op r(t)
f|(9+~K/7& return l(t1, t2) op r(t1, t2)
kntY2FM return op l(t)
J>#hu3&UOQ return op l(t1, t2)
~x(|'` return l(t) op
iLv
-*%% return l(t1, t2) op
]h1.1@ >xc return l(t)[r(t)]
:%9R&p:'ar return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
P7W|e~]Yq 517"x@6Q 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:
cZ)JvU9] 单目: return f(l(t), r(t));
]v}W9{sY return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
vfn[&WN] 双目: return f(l(t));
FVkl#Qy~ return f(l(t1, t2));
!S&/Zp 下面就是f的实现,以operator/为例
?@PSD\
P9m struct meta_divide
a$?d_BX {
z\<,}x}V template < typename T1, typename T2 >
ma-GvWD2 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Lk]|;F-2i {
9h+Hd&= return t1 / t2;
,j>FCj> }
@7"n X } ;
p>pN?53S '*XIp: 这个工作可以让宏来做:
l?"^2in. 0`.&U^dG #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
|WS@q' template < typename T1, typename T2 > \
l8(9?!C
static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
#Tzs9Bkaca 以后可以直接用
~Y
f8,m DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
c;/vzIJj 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
kF'9@*?J (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
qbSI98rw g$C]ln>"9m |APOTQV 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
n;.
M5}O c.1gQy$}| template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
JE{cZ<NNH class unary_op : public Rettype
Z] r9lC {
+JG05h%' Left l;
WFc4(Kl public :
$- ]G6r unary_op( const Left & l) : l(l) {}
.9Oj+:n d, g~.iS~ template < typename T >
%pWJ2J@ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}R}M>^(R4 {
6oQ7u90z* return FuncType::execute(l(t));
y`$qcEw }
'LG\]h>+) kuBtPZ template < typename T1, typename T2 >
2 {WZ?H93a typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vv)w@A:Vn) {
y|BHSc3 return FuncType::execute(l(t1, t2));
uPcx6X3] }
p q?# X0 } ;
yqK_|7I+ $X:,Q,? EP;ts 同样还可以申明一个binary_op
c{to9Lk.# Q'cWqr template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
KXx;~HtO class binary_op : public Rettype
gktlwiCZ {
X ]&`"Z] Left l;
82r{V:NCK) Right r;
!7~4`D
c6U public :
%.Btf3y~ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
20$Tky_ ik?IC$*n3i template < typename T >
^y ', l typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Ow1+zltgj- {
"i&n;8?Y return FuncType::execute(l(t), r(t));
f#AuZ]h }
:T PG~`k( SF:{PgGMi template < typename T1, typename T2 >
w<!&% typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
SkipPEhA {
COWlsca return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
xzz@Wc^_ }
M@q)\UQ' } ;
$A74V[1^ kz1Z K qooTRqc#, 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
7o+VhW<|5 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
M7Z&t'= DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
(?uK 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。
aH%tD!%,o 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Dz.kJ_"Ro
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。。。
NI:OL
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
| 9 *$6Y 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
yTbtS- 下面是修改过的unary_op
K; hP0J }Dcpe M? template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
OmK0-fa/ class unary_op
O*/Utl {
2y$DTMu Left l;
uU$/4{ ](-[
I# public :
v{lDEF@2^N v(O@~8(I unary_op( const Left & l) : l(l) {}
@DM NLsQ ZFX}=?+ template < typename T >
:+^`VLIf struct result_1
N8r+Q%ov {
`.VkR5/ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
PMQ31f/zf } ;
c}=[r1M* &,XPMT template < typename T1, typename T2 >
|M<R{Tt}nf struct result_2
}
-hH2 {
\sVzBHy d typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
EG=U](8T } ;
},5LrX`L [A!=Hv_$ template < typename T1, typename T2 >
H lFVc typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
k
;vOPcw {
[daR)C return OpClass::execute(lt(t1, t2));
LWM& k#i }
86&r;c:
`i!-@WN" template < typename T >
Q3)[
*61e typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
E9 #o0Di {
1U~'8=- return OpClass::execute(lt(t));
hoPh#? G }
0j#$Swa /xA`VyHO } ;
h*[sV W89J]#v)k .d)H2X 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
wE <PXBl\b 好啦,现在才真正完美了。
M@.?l=1X 现在在picker里面就可以这么添加了:
:e_yOT}} lQ.3_{"s template < typename Right >
/KJWo0zo picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
:SD3 {
6Vu??qBy return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
@yPI$"Ma }
V3pn@'pr 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。
=8qhK=&] Mr K?,7*Xi {\!@k\__ ol4!#4Y&{ '(($dT 十. bind
U@:iN.. 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
BS3BJwf;
f 先来分析一下一段例子
T:j!a{_| pHDPj,lu uUpOa+t int foo( int x, int y) { return x - y;}
~65lDFY/ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
);F
/P0P bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
@(tiPV 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
==7=1QfP 我们来写个简单的。
8\Z/mU*4 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
O~#OVFJ9= 对于函数对象类的版本:
5U l=Nv] 9c@\-Z' template < typename Func >
lFM'F [-?- struct functor_trait
U
&W}c^# {
Cd'SPaR typedef typename Func::result_type result_type;
BtWm ZaKi } ;
j\@|oW0 对于无参数函数的版本:
hRN>]e,! f['pHR%l2$ template < typename Ret >
+@oo8io struct functor_trait < Ret ( * )() >
x(88Y7o.t {
2!bE| typedef Ret result_type;
&_c5C } ;
{7q +3f < 对于单参数函数的版本:
pe@/tO&I ]
i\a[3 template < typename Ret, typename V1 >
;6zp,t0 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
?#;zB {
@)wNINvD typedef Ret result_type;
i_;]UvP } ;
x~O_v 对于双参数函数的版本:
n1)m(,{ 9ev"BO template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
d `+cNKf struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
>*mLbp" {
bPdbKi{j@ typedef Ret result_type;
ut^^,w{o> } ;
ViT$]Nv 等等。。。
VlFDMw.4.+ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
e_pyjaY!s M}6? |ir template < typename Func >
B\!.o=<h struct func_return
u>-!5=D8 {
'xp&)gL template < typename T >
|2~fOyA+ struct result_1
>;@hA*< {
eqE%ofW typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
\=/^H } ;
Me*]Bh KIUa template < typename T1, typename T2 >
wKAc ;! struct result_2
(Sg52zv {
^E8eW typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
~\m|pxcj } ;
`5Qo*qx } ;
4 p(KdYc
@v,qfT*k7 d<v>C-nk% 最后一个单参数binder就很容易写出来了
]jS+ItL@ k/#& ]8( template < typename Func, typename aPicker >
=w!14@W class binder_1
BqKh&m {
C[O \aW Func fn;
P1
`-OM aPicker pk;
Gv}h/zu- public :
9m
fYB e$^ O_e template < typename T >
Ci
? +Sl struct result_1
^CwzAB {
)#dP: typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
93d ht } ;
Y<S,Xr;J: @kLpK template < typename T1, typename T2 >
?9801Da#/ struct result_2
`jb?6;15 {
$u9y
H Z typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
<3>Ou(F } ;
xCV3HnZ =ITMAC\ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
\TrhJ ~WJEH# template < typename T >
B/Lx, typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'I_\ELb_ {
{^bs
}($J return fn(pk(t));
+'x`rk }
xla9:*pPn template < typename T1, typename T2 >
"rr,P0lgX typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|!)3[<. {
g9;}?h return fn(pk(t1, t2));
}_L@CpG }
v:<UbuJw } ;
U:E:" 0%^m 4+`<' t]Q 一目了然不是么?
+S:(cz80V 最后实现bind
SL/ FMYdd O(otI-Lc #IP<4"Hf template < typename Func, typename aPicker >
xxm1Nog6 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
4
|N&Y {
lfKrd3KS_ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Dg@>d0FW }
3D
k W Px}#{fkS 2个以上参数的bind可以同理实现。
mMw&{7b: 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。
U&/Jh^Yy 9\i,3:Qc 十一. phoenix
Tc`LY/%Od Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
w8(qiU _~DFZt@T for_each(v.begin(), v.end(),
y?M99Vo4? (
928szUo: do_
M#d_kDMw [
R/iw#.Yy cout << _1 << " , "
`W8GfbL ]
=1%3".
"n@ .while_( -- _1),
l\*} cout << var( " \n " )
1HBch]J )
'@Y@H, );
5_nkN`x b'^-$ 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:
UPPDs " 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
y2^r.6"O operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
pWB)N7x& 那么我们就照着这个思路来实现吧:
l0b Y R {+Rvk 3Cwqy#X#8 template < typename Cond, typename Actor >
VWmZ|9Ri class do_while
o;\0xuM@ {
2HMlh.R(C Cond cd;
Srz.-,2 PF Actor act;
.) B _~tct public :
yU*j{>%RsK template < typename T >
lyx
p: struct result_1
lvb0dOmY {
VD.p"F(] typedef int result_type;
!w98[BE7 } ;
+tOBt("5/ s%J|r{F6 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
abCcZ<=|b aIZ@5w"7 template < typename T >
z8= Gc$w! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>OwVNG {
ID5?x8o#k do
*KFsO1j {
!/['wv@ act(t);
W<B8P S$ }
/U6G?3b while (cd(t));
5 8p_b return 0 ;
_pKW($\ }
-";'l@D= } ;
VA)3=82n M:nXn7)+ |z|5j!Nfh 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
l0u6nGkh 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
+vLuzM- 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
'sY>(D*CQ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
7
4aap2^ 下面就是产生这个functor的类:
?'$=G4y&? P~i^V;g >RBq&'f template < typename Actor >
OcMd'fwO class do_while_actor
fh
)QX {
IJo`O Actor act;
?a~=CC@ public :
PQXyu1 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
[FC7+
Ey^ 7|T5N[3?l, template < typename Cond >
@C7S^|eo picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
m^O:k"+ ! } ;
rr*",a"}m )~O{jd
wQp,RpM 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
z>&Py( 最后,是那个do_
#:vos VqG WMZa6cH =q^o6{d0" class do_while_invoker
=5%jKHo+9z {
~5`rv1$ public :
g 6>RyjN template < typename Actor >
}`IN5NdYp do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
c$?qN&X_K {
eP'e_E return do_while_actor < Actor > (act);
nPfVZGt }
<hdR:k@# } do_;
//e.p6"8h _w^p~To^ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
C\.? 3 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
?;|$R 最后来说说怎么处理break和continue
s:R>uGYOd 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。
}o=R7n% 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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