一. 什么是Lambda
3k(tv U+eC 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
I\c7V~^hnG 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,
K[/L!.Ag :?FHqfN?_ W ;+()vC Y}t)!}p$r class filler
XIZN9/; {
*o:J 4' public :
vZ57
S13 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
iD])E/ } ;
z#P`m,~t0 `{
HWk^ Ty~z%=H 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
.\ya WQiRbb X 5/h-Hr T{`VUS/ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
&HAu;u@ x{K"z4xbI 7l=Tl[n 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
~OvbMWu H<<t^,E^.t mTUoFXX[ &=n/h5e0t& 二. 战前分析
%xQ'i4` 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
2e-bt@0t 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
<%m1+%mA. p9u'nDi R4JfH for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ElDeXLr' /* --------------------------------------------- */
j&Xx{ 4v vector < int *> vp( 10 );
h*!oHS~/l transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
>G%oWRk /* --------------------------------------------- */
oJ3(7Sz sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
+r;t] /* --------------------------------------------- */
tCGx]\ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
&k)v/ /* --------------------------------------------- */
FPF$~ sX for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
/3SEu(d! /* --------------------------------------------- */
N!wuBRWR for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
t6mv pnz: <V"Y( :FHEq~4 rWDD$4y 看了之后,我们可以思考一些问题:
=jS$piw. 1._1, _2是什么?
_O'!C!K6 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。
{ gs$pBu 2._1 = 1是在做什么?
f8N*[by 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
"M /Cl|z
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
n=F
r v*"Z Mlo,F1'?> Xy!NBh7I 三. 动工
Yo'Y-h# 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
~I;x_0iY4 P2aFn=f
k0ai#3iJ =H;'.!77Hx template < typename T >
*)
T"-}F class assignment
|o9`h 9i {
(s&]V49 T value;
`sso Wn4 public :
pOn &D assignment( const T & v) : value(v) {}
o 7tUv"Rs template < typename T2 >
%,HUn` T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
gt(p%~ } ;
srAWet .Tq8Qdl MusUgBQy 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
kV T |(Y 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Sa[lYMuB y?O-h1"3, DbFe;3 6jgP/~hP>N class holder
"9QZX[J|* {
\ ~+b& public :
8OV=;aM?{ template < typename T >
vWM&4|Q1~ assignment < T > operator = ( const T & t) const
PLz+%L;{ {
K\fD'; return assignment < T > (t);
Y%0rji }
")vtS}Ekt } ;
Kb{&a U5~aG!E @{_X@Wv4iV 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
4;AQ12<[1 O< /b]<[ static holder _1;
^p9V5o Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Tsb}\ N wNxO for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
\7*|u 而不用手动写一个函数对象。
UF-'( ]a&riPh" zx2`0%Q '/6f2[%Y" 四. 问题分析
&I8DK).M+ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
V59!}kel1% 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
ED79a: 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Y,}h{*9Kd 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
cNmAr8^} 下面我们可以对这几个问题进行分析。
quaRVD>s + '<<@@.(f 五. 问题1:一致性
{^N,$,Ab. 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#18a,o@ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
&g23tT#P? WoGnJ0N q struct holder
71P. 9Iz {
![r)KE=v8I //
0)b1'xt', template < typename T >
"9aFA(H6w T & operator ()( const T & r) const
er-0i L@ {
[hg9 0Q6 return (T & )r;
Kg>B$fBx) }
YlG#sBzl } ;
L xIKH
G F02TM#Zi 这样的话assignment也必须相应改动:
O|=?!|`o @d|Sv1d% template < typename Left, typename Right >
uE (5q!/ class assignment
+@f {
Q$]1juqg Left l;
j#P4& Right r;
OAW_c.)5D public :
B]<N7NYn1 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
=FIZh}JD template < typename T2 >
HDzeotD T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
@}!?}QU } ;
{v=[~H>bt dnwzf=+>e 同时,holder的operator=也需要改动:
I{U|'a ts@$* template < typename T >
8,RqhT)2# assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Ax~
i` {
0]'
2i return assignment < holder, T > ( * this , t);
8$47Y2r@ }
4]0:zS*O SC2LY 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。
StTxga| 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
AI{0;0 $E^sA|KcT return l(rhs) = r;
rDoMz3[w 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
1EQ:@1 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Lk#)VGk: u #}1
M template < typename Tp >
e@Ev'] class constant_t
+,ar`:x&a {
+`Nu0y!rj const Tp t;
<[}zw!z public :
#<m2Xo?d] constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
%'e$N9zd template < typename T >
2|RoN)% const Tp & operator ()( const T & r) const
x$ TLj {
wG)[Ik6: return t;
mdrqX<x'~ }
uTrzC+\aU } ;
}{:}K< Y`-q[F?\y 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
]|w~{X!b4 下面就可以修改holder的operator=了
L1Yj9i 'w72i/ template < typename T >
1'TS!/ll]; assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
tq'hiS(b {
s%Ph return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
jR\! 2! }
40].:9VG udr|6EjD. 同时也要修改assignment的operator()
s/11TgJ w?nSQBz$ template < typename T2 >
w;AbJCv2 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
G@jx&#v 现在代码看起来就很一致了。
4Jc~I Bt$,=k 六. 问题2:链式操作
_<c}iZv@ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
.:Wp9M 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。
`<<9A\Y-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。
;ud"1wH 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。
b|kL*{; 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
`uusUw-Gf z+wegF template < typename T >
c>/7E-T struct result_1
'3Fb[md54 {
N:+EGmp typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
p}gA8o } ;
B|9XqQ EI xmC5uT6L3M 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:
N z=P1&G' v<l]K$5J& template < typename T >
AFYdBK] struct ref
]S9Z5l0 {
:-hVbS0I typedef T & reference;
S-Vxlku] } ;
=c&.I}^1L template < typename T >
FdEUZ[IT`{ struct ref < T &>
O6b+eS {
?LU>2!jN typedef T & reference;
3bo
[34 } ;
jll|y0 ;KmrBNF 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
(0_zp`) IIBS:&;+- template < typename T >
bi@'m?XwJ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
-T+'3</T {
c`lL&*] return l(t) = r(t);
/FPO'} 6i }
Wk/Q~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。
-Ks)1w>l 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
3N2d@R DOkuT/+ 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
v6L]3O1 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
mO]dP;, _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
]{+Y!tD +5 调用divide的对象返回一个add对象。
L %ifl:K 最后的布局是:
^4\0,> Add
oGg<s3;UND / \
]EDCs?, Divide 5
( 'dbMH\O / \
368 g>/#' _1 3
rqm":N8@ 似乎一切都解决了?不。
-w)v38iX! 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。
/f+BeQ3#/ 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。
hPgYKa8u 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:
)g3c-W= SsfC
m C template < typename Right >
CMv8n@ry assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
b^}U^2S% Right & rt) const
6^BT32,' {
Q:y'G9b return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
{KEmGHC4R }
4_'B oU4 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Wy/h"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。
l4iklg3 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。
]8Xip/uE 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。
lU$0e09 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。
`@:TS)6X0 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?
TpYh)=;k 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:
Pl`Nniy UL%a^' hR template < class Action >
{9XNh[NbP class picker : public Action
"}-S%v`)z {
*ywr_9 public :
7;Q4k"h picker( const Action & act) : Action(act) {}
g\IwV+iDf // all the operator overloaded
rp[3?-fk } ;
Q+QD, -m
;n}ECg 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。
08%Bx~88_% 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:
K,U8 vc 37jrWe6xwp template < typename Right >
})J}7@VPO picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
# Oq.}x?i {
|*-<G3@ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
<viC~=k; }
H(M{hfa| :Y9/} b{ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
IAe/) 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。
,LmP >Q. ~0?B template < typename T > struct picker_maker
x_C0=Q|K3 {
d:#tN4y7( typedef picker < constant_t < T > > result;
cJTwgm? } ;
tL<.B template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
w
$`w {
^7=7V0>,: typedef picker < T > result;
'^$+G0jv } ;
@^ m0>H fd>&RbUp 下面总的结构就有了:
DrxQ(yo} 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。
Q#K10*-O6 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。
@A*>lUo picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
'4Qsl~[Eh 至此链式操作完美实现。
AR$SQ_4 )%n$_N n MQ0rln? 七. 问题3
difX7)\ 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。
_ F|}=^Z` g+<[1;[- template < typename T1, typename T2 >
&,{YfAxQ` ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
SR?(z {
.|s,':hA return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
n%4/@M }
(-&d0a9N hv\Dz*XTs0 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:
Y|
ch ; YV@efPy}n template < typename T1, typename T2 >
B##X94aTT struct result_2
Z;RUxe|<k {
JAXD\StC typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
DGS,iRLnA } ;
qE]e+S?57a $z 5kA9 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
;_E|I=%'E 这个差事就留给了holder自己。
8VO];+N K(d+t\ca zZ<* template < int Order >
~vM99hW class holder;
d~{$,"!-f template <>
1)zXv class holder < 1 >
Q {BA`Q@V {
B<,7!:.II public :
kOq8zYU| template < typename T >
>s0![c oz struct result_1
i27)c)\BM {
b`^Q ':^A typedef T & result;
:g^
mg-8 } ;
TOS'|xQ template < typename T1, typename T2 >
dh&>E struct result_2
[+xsX*+ {
HiH<'m"\. typedef T1 & result;
PB8g4-?p6 } ;
)4c?BCgy template < typename T >
R:R<Xt N`5 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
CgYX^h?Y9 {
WW&Wh<4 return (T & )r;
mdEl
CC0 }
kLU-4W5t template < typename T1, typename T2 >
DrC"M*$! typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
['sNk[-C {
N0vECk return (T1 & )r1;
9|v%bO }
}^p<Y5{b } ;
Q>rr?L` jvL!pEC! template <>
9n;6zVV%` class holder < 2 >
e"NP]_vh, {
#Nco|v public :
C"_ Roir? template < typename T >
/7:+.#Ag` struct result_1
fmc\Li {
5$N#=i`V typedef T & result;
dt+r P% } ;
hh*('n>[ template < typename T1, typename T2 >
h&}iH struct result_2
?h%Jb^#9 {
ctjQBWE typedef T2 & result;
&vn2u bauS } ;
u'>94Gm} template < typename T >
hwJ>IQ1 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
=y)K er {
P*~
vWYH9 return (T & )r;
AovBKB
$ }
zp<B,Ls template < typename T1, typename T2 >
k{N!}%*2 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
NX.5u8Pf {
.8!\6=iJB return (T2 & )r2;
v:yU+s|kN }
~QxW^DGa7] } ;
B%MdJD> pq&[cA_w A8Fe@$<#8 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> >。
Vdd 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
xdM'v{N#m 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
LbRQjwc]W HG?+b return l(i, j) = r(i, j);
OWT%XUW= 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
q`IY;"~ $[,4Ib_| return ( int & )i;
fi`\e
W return ( int & )j;
(tg9"C 最后执行i = j;
<p*k-mfr 可见,参数被正确的选择了。
#5z0~Mg-X GJrmK L+<h5>6 2Ki_d {5<fvMO!6 八. 中期总结
%<(d%&~ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
|l+5E 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
8B?U\cfa^ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
CW?Z\ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
h@G~'\8t LSJ.pBl\X tO:JB&vO2 vszm9Qf HdB>CVuh sVw:d_ E 九. 简化
!3Pmjip 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
Z/ jmi 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
?{^_z_, 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
51Y%"v t 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
2HN*j~>i~ +-*/&|^等
Bps%>P~. 2. 返回引用。
a{hc{ =,各种复合赋值等
EGQgrwY5 3. 返回固定类型。
/r"<:+ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Hcu!bOQ 4. 原样返回。
xn503,5G*7 operator,
5}ftiy[Yc 5. 返回解引用的类型。
m x |V) operator*(单目)
;..z)OP_ 6. 返回地址。
DR}I+<*%aD operator&(单目)
_Tor9Tj 7. 下表访问返回类型。
nM2<u[{gF operator[]
Y'iyfnk 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Xi[]8o operator<<和operator>>
n>j2$m1[ :e;6oC*"q 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。
DlE, aYB 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
9 $$uk'}w! \+O.vRc"M template < typename Left >
Z6i~Dy3 struct value_return
PD.$a-t {
u*)/e9C template < typename T >
QDQ"Sc06 struct result_1
*kFd#b+xB {
aPEI_P+Ls typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
`7:uc@ } ;
eQu(3 sYb j0; ~2W#G* template < typename T1, typename T2 >
:1j8!R5 struct result_2
s~A-qG> {
Lxv 4w typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
P7XZ|Td4* } ;
v4"Ukv } ;
C:t>u.. #[{{&sN EpMxq7* 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
d,98W=7 ',0:/jSz 下面我们来剥离functor中的operator()
m.Zy$SDj( 首先operator里面的代码全是下面的形式:
y2#>a8SRS aX;>XL4 return l(t) op r(t)
NknS:r&2 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
B=a+cT return op l(t)
)
bI.K[0^ return op l(t1, t2)
O?Bf (y return l(t) op
v7
*L3Ol
return l(t1, t2) op
nXLz<wE return l(t)[r(t)]
j}ob7O&U'w return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
0@-4.IHl jj2iF/ 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:
Intuda7e1 单目: return f(l(t), r(t));
b},2A'X return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
G^k'sgy. 双目: return f(l(t));
5+M,X kg return f(l(t1, t2));
`5?0yXK 下面就是f的实现,以operator/为例
`z(o01y CsA (oX struct meta_divide
)-)rL@s. {
MOaI~xZ template < typename T1, typename T2 >
iF^qbh%%E static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
^:{8z;w!( {
:$b` n return t1 / t2;
*zrGrk:l }
X+XDfEt:Q } ;
-K=.A*} \DQu!l@1U 这个工作可以让宏来做:
<
bC'.m {wz)^A
sy #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
,^?g\&f( template < typename T1, typename T2 > \
qhxMO[f static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
A
r]*?:4y[ 以后可以直接用
>fXtu:C-!J DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
qKfUm:7Q_ 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
eavn.I8J (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。。。)
6U*CR=4
6^LXctW. ):G%o 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
U*=E(l SPb+H19; template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
=m2_:&@0x class unary_op : public Rettype
W:RjWn @< {
2~$S @c Left l;
),p0V
public :
@@oJ@; unary_op( const Left & l) : l(l) {}
GB|>eZLv< >k\pSV[ template < typename T >
@\ y{q; typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
O]PM L` {
_,L_H[FN return FuncType::execute(l(t));
*0>`XK$mWo }
MT~^wI0a ]!{S2x&" template < typename T1, typename T2 >
]M*`Y[5" typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
I:TbZ*vi~ {
?4R%z([X7 return FuncType::execute(l(t1, t2));
W94:% }
%jjPs. } ;
^\ x'4!W fY&TI}Y #!F>cez 同样还可以申明一个binary_op
"++\6H< 1@L18%h template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
]%A> swCpn class binary_op : public Rettype
bs"J]">(N {
{OEjITm Left l;
RlL]p`g Right r;
l'(FM^8jv public :
>; MJm binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Q<V(#)* F9o7=5WAb template < typename T >
/ rc[HbNg. typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}dzdx " {
-fPiHKJ return FuncType::execute(l(t), r(t));
3UUdJh<~ }
cOV9g)7^O M)oKtiav* template < typename T1, typename T2 >
'd$RNqe typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
h_(M#gG {
HQP.7.w7 5 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Li6|c*K' }
=\.*CY|;N } ;
s<{ Hu0K$ V gMgeja #Q!Xz2z2 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 5*Qnb8 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
!vf:mMo DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
csW\Q][ 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。
FB?~:7+' 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
FJZ'P;3 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。。。
cK1^jH<| 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
]Kq<U%x$ 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)
4 -tC=>>wc 下面是修改过的unary_op
%FYhq:j *eoH"UFYQ# template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
$"vz>SuB class unary_op
j<~Wp$\i7> {
1M&Lb.J6 Left l;
G~5pMyOR V#w$|2 public :
.JLJ(WM "6'", unary_op( const Left & l) : l(l) {}
3l?|+sU>O /.0K#J:
template < typename T >
M3-lL;!n struct result_1
|,,#DSe {
! :]_-DX typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
"?zWCH } ;
`'s_5Ek .9vS4C template < typename T1, typename T2 >
F&6#j struct result_2
bBs{PI2(p1 {
<CVX[R]U typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
O6Py } ;
|V\{U j Jai]z template < typename T1, typename T2 >
e=(Y,e3 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{'4#{zmp {
o)5zvnu7 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
#`3Q4 }
nCi
]6;Y W5Z-s.o template < typename T >
:<P4=P P typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
GPHb- {
Ll=G+cw6P return OpClass::execute(lt(t));
*}89.kCBF }
t}R!i-D|HB # QwX|x{ } ;
1!^BcrG. [ojL9.6 d=bKNA90 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
:Ob4WU 好啦,现在才真正完美了。
: 2%eh 现在在picker里面就可以这么添加了:
.fzyA5@l >!1]G"U template < typename Right >
fC'u-m?!Q' picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
/)TeG]Xg {
b<y*:(: return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
<2]h$53y! }
9mHCms 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。
&qWg$_Yh 9!=4}:+ 5b rM.. N>3{!K>/Y:
=iW hK~S 十. bind
vx?KenO} 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。
\9,lMK[b 先来分析一下一段例子
%6(\Ki6I =k<b* 8 K7C
<}y int foo( int x, int y) { return x - y;}
Pa{DB?P bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
TFb7P/g bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
gWHY7rv 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。
8US35t:M 我们来写个简单的。
~Zsj@d 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
X$==J St 对于函数对象类的版本:
sRT5i9TQ fASklcQ template < typename Func >
xytWE:= struct functor_trait
P4"BX*x {
aW:*!d# typedef typename Func::result_type result_type;
fV4eGIR& } ;
0>j0L8#^p 对于无参数函数的版本:
pWzYC@_W
^) s6`: template < typename Ret >
ww
%c+O/ struct functor_trait < Ret ( * )() >
DOtz {
Tg
O]q4 typedef Ret result_type;
8ZV!ld } ;
K
@&c 对于单参数函数的版本:
w$$pTk|&n "d/54PKWx template < typename Ret, typename V1 >
T#rUbi>"" struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
&O+S[~ {
){/n7*#Th% typedef Ret result_type;
t_I-6`8o] } ;
Z-t qSw8n 对于双参数函数的版本:
c)Q-yPMl) kxe{HxM$Z template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
$Rze[3 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
:Hitx {
9ox5,7ZQ typedef Ret result_type;
S9:ij1 } ;
*9KT@"v 等等。。。
I@N/Y{y# 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
zLr:zf l q ) 5s'( template < typename Func >
CA|W4f} struct func_return
&gV9h>Kc# {
MIr[_ template < typename T >
}:?_/$}; struct result_1
FFwu$S6e {
BpFXe7 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
@pvQci } ;
%j0c|u #?M[Q: template < typename T1, typename T2 >
t:.X=/02 struct result_2
3 P\4K {
CU\r
I typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
sWA-_ 4 } ;
1(aib^!B } ;
N^`S'FVA R,!aX"]| =AK6^v&on 最后一个单参数binder就很容易写出来了
&xj,.; z5^Se!`5 template < typename Func, typename aPicker >
jxw8jo06: class binder_1
S ="\ S {
B&3@b Func fn;
t]t(/x# aPicker pk;
eZpi+BRS6 public :
!M6Km(> Fvv/#V^R template < typename T >
I*+*Wf struct result_1
oXwcil {
g>?,,y6/w typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
wuqB['3 } ;
~:="o/wo n?^X/R.22 template < typename T1, typename T2 >
vO;:~ struct result_2
"8[Vb#=*e {
Ip,0C8T`Q typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
K]U8y$^ } ;
ui*CA^ Y :=`N2D binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
=5p?4/4 J <~5$<L4 template < typename T >
FbPoyh typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~:4Mf/Ca {
]\=M$:,RZ return fn(pk(t));
{bp~_`O }
1z8AK"8 template < typename T1, typename T2 >
@aoHz8K typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
W-"FRTI4 {
(@*#Pn|A return fn(pk(t1, t2));
j98>Jr\ }
u $T'#p1
} ;
L_YY, 'q*/P&x5 Dmk~t="Y 一目了然不是么?
~gbq^ 最后实现bind
"j+=py` ld23^r u/74E0$S template < typename Func, typename aPicker >
P-lE,X
picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
|)R{(AK- {
DO=zxdTI! return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
T$xY]hqr }
kKSn^qL* $Xo_C_:B 2个以上参数的bind可以同理实现。
\CE8S+Z% 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
DU[vLe|Z !bD`2m[Q 十一. phoenix
%xI,A '# Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
iu.+bX|b 6t6#<ts for_each(v.begin(), v.end(),
!Zf)N_k (
,ffH:3F do_
KbF,jm5 [
d\aU rsPn cout << _1 << " , "
=C2,?6! ]
TL_8c][.4$ .while_( -- _1),
t[cZ|+^] cout << var( " \n " )
-J*jW
N! )
ul3._Q );
xk5Z&z CVBy&o"6A 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:
k@ZmI^ 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
8MPXrc,9- operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
9ozUg,+Z|J 那么我们就照着这个思路来实现吧:
vSy#[9} lGZ^ 8 '|i<?]U template < typename Cond, typename Actor >
g&V1<n\b+ class do_while
$u./%JS {
}@:vq8%Q Cond cd;
ajz%3/R Actor act;
{` Lem public :
k:0HsN!F9 template < typename T >
bO%bMZWB!y struct result_1
@9^ozgg {
!bG%@{W T typedef int result_type;
/>zE$)'M } ;
a:tCdnK/ 7a}vb@ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
LHb(T`.= -HU5E>xG template < typename T >
P p[?E.]P typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
v(/T<^{cuk {
0x\bDWZ_ do
gUB%6v G\I {
-&*
4~ act(t);
SablF2doa }
q8{)27f, while (cd(t));
C-abc+/ return 0 ;
gzthM8A }
$5`P~Q'U } ;
("k.5$ @exeHcW61 gZe(aGh 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
9a5x~Z:' 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。
j ,'$i[F' 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。
6WQT,@? 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。
c3&;Y0SD 下面就是产生这个functor的类:
E}d@0C: {re<S<j& lV-b template < typename Actor >
`r:n[N=Y& class do_while_actor
3%G>TB {
0m^(|=N- Actor act;
) )q4Rh public :
8(euWS do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
c|%.B2 s=&&gC1 template < typename Cond >
Pvq74?an` picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
5
#)5Z8`X } ;
6.| {l8%r :O}= $[ ]E\o<"#t/ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
ao]Dm#HiO 最后,是那个do_
ua%$r[ SM2QF P\B ]><!ep class do_while_invoker
#MbkU]) {
RG9YA&1ce public :
ykv,>nSXLL template < typename Actor >
k[0Gz do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
$
\j/s:Y {
G'oMZb ({= return do_while_actor < Actor > (act);
x roo_ }
`;yfSoY } do_;
;N4A9/) Wp"+\{@) 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Z6eM~$Y 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
N,9W18
@ 最后来说说怎么处理break和continue
"NY[&S 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。
59;p| 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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