一. 什么是Lambda
eNlE]W,= 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
H_'i.t 'SS 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,
YJw 9 d] oZ1#.o{ ;lST@> d 7A08l{ class filler
pRtxyL"y {
}>JFO:v& public :
-ob_]CKtJ~ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
ZdEeY|j } ;
u93=>S TB] %?L: lrjlkgSN 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:
0lNVQxG 7z
\I\8 B$k<F8!% 8T'=lTJ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
L!E/ )#{ =R#K`H66j MN2# 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
cL&V2I5O Q5e ,[1 %t0Fx omM*h{z$$ 二. 战前分析
buo_H@@p{s 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。
yhe$A<Rl= 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
.~V0>r~my :X[(ymWNE 8uoFV=bj\ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
b
r)o Sw /* --------------------------------------------- */
@v9PI/c vector < int *> vp( 10 );
C
#ng`7 q transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
S .rT5A[ /* --------------------------------------------- */
U">D_ 8 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
TX]4Y953D /* --------------------------------------------- */
PY:
l int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
SoODss~X /* --------------------------------------------- */
i^(_Gk for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
;C%40;Q /* --------------------------------------------- */
wKhuUZj{ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
4KE"r F lIO.LF3 R2Fh
WiL Qi|jL*mj& 看了之后,我们可以思考一些问题:
buGW+TrWY 1._1, _2是什么?
3%m2$\ 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。
w[z^B& 2._1 = 1是在做什么?
!v|j C 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。
bD<[OerG 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。
9|T%q2O nMD^x ahkSEE{ 三. 动工
M#on-[ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
qUSImgg Pze$QBNoRd < pI2} _3h(R`VdWO template < typename T >
s
z/7cLo class assignment
x^}kG[s {
/Dj6Bj
} T value;
gF1qZ=< public :
L,.Ae
i9 assignment( const T & v) : value(v) {}
AwB ]0H template < typename T2 >
aksyr$d0V< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
C$\|eC j } ;
[AQ6ads) ;A~S){ oju7<b9Ez 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
XJsHy_6
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
=)m2u2c M UiA\J &TE=$a:d& 9 )u*IGj class holder
7*y_~H {
J&S$F:HM public :
q2 D2:0^ 2 template < typename T >
@HJ&"72$< assignment < T > operator = ( const T & t) const
=6imrRaaV {
-,Cx|Nl return assignment < T > (t);
9_[TYzpB! }
}6.R.*Imz } ;
X>2_Gol! B;[{7J] y5iLFR3z 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:
= ^:TW%O [=9-AG~} static holder _1;
j[gX"PdQ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
7+JQaYO`" 4&)*PKq for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
]uX'[Z}t 而不用手动写一个函数对象。
*}Zd QJL v0 |A
N `h_,I R< >>=lh 四. 问题分析
}N(-e$88 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
E"bYl3 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
+:?-Xd:p 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
8I$B^,N 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
*W,"UL6U8y 下面我们可以对这几个问题进行分析。
E~ _2Jf\U Bp6jF2 五. 问题1:一致性
#9}E@GGs 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?|
|Y"q. n77 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
5b3Wt7 $n& alcU struct holder
!p4w
8 {
$[5ihV$u //
*qYcb}
] template < typename T >
%)8`(9J* T & operator ()( const T & r) const
,i#]&f`c;5 {
$q]((@i. return (T & )r;
{MU>5\ }
.2/(G{}U } ;
9r@r\- :pcKww|V 这样的话assignment也必须相应改动:
}UZ$<81= 6Lz{/l8 template < typename Left, typename Right >
-X5rGp++ class assignment
<splLZW3k {
JLm0[1Lzd Left l;
12DMb9_rp Right r;
[t5:4
Iq public :
S{{D G assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
#sdW3m_% template < typename T2 >
FiJJe T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
:.f =>s] } ;
pa Uh+"y> |Y|{9Osus 同时,holder的operator=也需要改动:
B;Ab`UX#t k1i*1Tc template < typename T >
2<)63[YO assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Fh9`8 {
.,(bDXl? return assignment < holder, T > ( * this , t);
e4u$+ }
qCOv4b` &e@2zfl7 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
mza1Q~< 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
r<c yxR~ b+yoD return l(rhs) = r;
J/8aDr(+ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
ViQxOUE 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
7lY&/-V l;}D| 6+_W template < typename Tp >
)VQ:L:1t( class constant_t
==`K$rM {
d$8rzd const Tp t;
;!DUN zl public :
+b1(sk=4z constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
xcwyn\93) template < typename T >
?~uTbNR const Tp & operator ()( const T & r) const
rcMVYSj0 {
1U.se`L return t;
PF*<_p" j }
JVf8KHDj } ;
`DIIJ<;g ^-cj=on=Q 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
hNmC(saMGm 下面就可以修改holder的operator=了
A
U9Y0< &}@U#w]l template < typename T >
R<{bb' assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
C%t~?jEK~^ {
B-ReBtN return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
SdBv?`u|g }
N[d*_KN.! [
\ LA 同时也要修改assignment的operator()
EWNh:<F? zm)
]cq template < typename T2 >
db$Th=s[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
.pNWpWL. 现在代码看起来就很一致了。
)dgXS//Y A-1Wn^,>* 六. 问题2:链式操作
=z'- B~ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
_HX1E 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。
Z0g3> iItM 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。
]N_(M 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。
5p}Y6Lc\j 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
v~e@:7d i *T$o"*} template < typename T >
nx`!BNL'V struct result_1
\{@s@VBx[ {
/R^Moj< typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
H !Z=}>TN } ;
_7#Ng@#\ ]3wg-p+ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
V|KYkEl
r1 Ke '? template < typename T >
$D
+6=m[ struct ref
34k<7X`I {
#y%bx<A typedef T & reference;
0b+OB pqN } ;
r/'9@oM template < typename T >
cP%mkh_ri struct ref < T &>
W&ya_iP~C {
!c[(#g typedef T & reference;
MKLnt X } ;
a_XM2dc% S%<RV6{aiM 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
'uS!rKkQlu LHU^%;L template < typename T >
6Ae <W7 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
87P{vf# {
ac"Pn?
q return l(t) = r(t);
3XdN\xc }
%5V!Fdb 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。
?F]Yebp^ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Xd/gvg{??0 \GS]jhEtn 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
(G $nN*rlu _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
aKXaor@0f. _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
eKi/Mt
+5 调用divide的对象返回一个add对象。
n_\VG[f 最后的布局是:
U<{8nMB Add
?nJ7lLQA / \
;cd{+0 Divide 5
Yn4c6K / \
<
.&t'W _1 3
[` ~YPUR* 似乎一切都解决了?不。
sG`|| Kb;n 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
6wC|/J^ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
u}Vc2a,WV OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
s8Kf$E^?e. 'b#RfF,7H} template < typename Right >
yE[ -@3v assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
ga&l.:lo Right & rt) const
wU,{5 w {
^_ <jg0V return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
#mwV66'H }
R2WEPMH% 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
T.O^40y 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。
',j'Hf 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。
wr{03mQHxp 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。
f>\OT
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。
D|m6gP;P 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?
hV|pH)Nu{ 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:
#TZf\0\! 9XWHr/-_@ template < class Action >
)w];eF0c class picker : public Action
''Fy]CwH( {
UH/) 4Wg public :
#R$d6N[H picker( const Action & act) : Action(act) {}
k%-_z}:3V // all the operator overloaded
TJFxo?
gC" } ;
_h>S7-X R r! PU Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
ofbNg_K> 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
@/h_v#W %}jwuNGA template < typename Right >
9k8ftxB^ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
-BUxQ8/, {
x)0g31 49 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
9t@^P^}=\m }
?hUC#{ 4GWt.+{J$ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
&os9K) 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。
92_F8y*D # D"TY-$.= template < typename T > struct picker_maker
<"w;:Zs {
V\^rs41$; typedef picker < constant_t < T > > result;
/.<%y8v } ;
D>M
a3g template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
3Tze`Q 9 {
nN" Y~W^k typedef picker < T > result;
q !\Ht2$b } ;
d%_v
eVIe L4`bGZl55 下面总的结构就有了:
pOP`n3m0 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。
}Kc[pp|9< 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。
H&jK|]UXoO picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Sx)b~ * 至此链式操作完美实现。
$3>k/*= ,JIjAm*2 {a`t1oX( 七. 问题3
tWR>I$O8F 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。
>Ia{ZbQV H~%HTl template < typename T1, typename T2 >
&ywAzGV{s ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Nq'Cuwsp {
j<H`<S return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
lx*"Pj9hho }
~_ss[\N USfpCRj9 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:
@igGfYy YT\x'`>Q template < typename T1, typename T2 >
pQ%~u3 struct result_2
hZNS$ {
7=C$*)x typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
*izPLM}+ } ;
*sK")Q4N
O\y#|=d 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
QA?e2kd 这个差事就留给了holder自己。
^ FNvVbK|` 5&a4c"fU M{I8b<hY template < int Order >
ipU,.@~# class holder;
SA_5.. template <>
=au7'i |6 class holder < 1 >
kBolDPvBG {
0'y9HE'e public :
,grdl|Dg template < typename T >
lc1?Vd$ struct result_1
DM"nxTVre {
>zcR ?PPs typedef T & result;
{n9]ej^
} ;
SXX6EIJr| template < typename T1, typename T2 >
/V@~Vlww struct result_2
mU.(aLHW {
\|
qr&(PG typedef T1 & result;
\49LgN@\ } ;
R3+y*<<e template < typename T >
2qV.`d typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
5dc24GB>_ {
:SFcnYv0 return (T & )r;
UjLZ!-} }
MT{7I" template < typename T1, typename T2 >
)>,;
GVu" typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
.ko8`J%%M {
1_JtD|Jy return (T1 & )r1;
df@I C@`pB }
W,&z:z> } ;
P.^%8L #B7_5y^ template <>
lx9tUTaus/ class holder < 2 >
<aps)vF {
gC^4K9g public :
M$&aNt; template < typename T >
=xwA'D9] struct result_1
xb/L AlJ {
E__^>= typedef T & result;
UeNa } ;
SF$'$6x} template < typename T1, typename T2 >
H}m%=?y@ struct result_2
L
;5R*)t {
q{D_p[q typedef T2 & result;
b0W~*s [4 } ;
)Los\6PRn template < typename T >
i}SJ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
DY2r6bcn` {
\-(.cj)? return (T & )r;
')C%CAYW }
^6&?R?y template < typename T1, typename T2 >
x3ds{Z$,>( typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
GFM$1} {
r&F(VF0
6 return (T2 & )r2;
'iy &%? }
c_$9z>$ } ;
gG"W~O)yv 4wp5ghe vLQ!kB^\W 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> >。
:4 9ttJl 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
R.n:W;^` 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
EC[2rROn\ 2c?-_OCy; return l(i, j) = r(i, j);
s7j#Yg 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
aju!A q54G Gao8!OaQ return ( int & )i;
q2Xm~uN`) return ( int & )j;
]fc9m~0N,\ 最后执行i = j;
#1-y[w/ 可见,参数被正确的选择了。
aD
yHIh8 5Fh?YS = a<AT;Tc o$dnp`E CX](^yU_ 八. 中期总结
CKJ9YKu{W 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:
lwS6"2q 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
k-5Enbkr 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
0*?/s\>PS; 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
n_G< /8 FPM@%U 6Y!hz7D 1J8okBhZ 8?ig/HSt2 C@!C='b, 九. 简化
z}I4m 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。
,E&PIbDL1 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
P'Q|0lB 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:
S $wx>715 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
N>,`l +-*/&|^等
lMpjE 2. 返回引用。
bWc3a =,各种复合赋值等
qJq49}2 3. 返回固定类型。
UhQsT^b_ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
{(mT,}`4 4. 原样返回。
rn1^6qy) operator,
sW/^82(dM 5. 返回解引用的类型。
1pe eecE operator*(单目)
DP E NYr 6. 返回地址。
IyTL|W6 operator&(单目)
t__UqCq~h 7. 下表访问返回类型。
nC Mv&{~
operator[]
A`E7V}~ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
qU!*QZ^y& operator<<和operator>>
*=]hc@ 1~!
4 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
:Ny.OA 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
*5( h,s3& /mMRV:pd template < typename Left >
DDdMWH^o7 struct value_return
b"U{@ {
')pXQ template < typename T >
u nE h struct result_1
i:ar{ q {
:W'Yt9v) typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
J23Tst#s } ;
F
Qtlo+3 1r6>.&p template < typename T1, typename T2 >
>Mml+4<5 struct result_2
<DG=qP6O {
bLMN9wGOgK typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Rv9oK-S } ;
YE<_a;yh1 } ;
V!!E)I J}?F4 *P4G}9B|9: 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
y,$kU1yH7 fmH"&>Loc 下面我们来剥离functor中的operator()
:r0?[#r?N, 首先operator里面的代码全是下面的形式:
m.ib#Y)y y%.^|
G return l(t) op r(t)
an+`>}]F return l(t1, t2) op r(t1, t2)
I[|5 DQ return op l(t)
rCGyr}(NC return op l(t1, t2)
(_^pX return l(t) op
20[_eu) return l(t1, t2) op
:S
Tj
< return l(t)[r(t)]
B+:'Ld]( return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
jYAD9v% KiXXlaOs 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:
_YVp$aKDR 单目: return f(l(t), r(t));
#KA,=J return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
?)=A[
双目: return f(l(t));
g~FA:R return f(l(t1, t2));
ya7/&Z
)0 下面就是f的实现,以operator/为例
g70B22!y
<^j,jX struct meta_divide
]IQTf5n {
B%HG7 template < typename T1, typename T2 >
8BnI0l=\ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
_tE`W96J {
PprCz" return t1 / t2;
<"I#lib }
N}0-L$@SL } ;
eNN)2-96 ?+S jt 这个工作可以让宏来做:
D[)
Z$+D4f c`]_Q1'30w #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
{Lj]++`fB] template < typename T1, typename T2 > \
k@1\ULo static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
NFT&\6!o 以后可以直接用
M1><K: DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Gi})*U]P| 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
%X(iAoxbj (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
c#eV!fl>& 0rbMT`Hy 1`1U'ibhe 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
H.sHXuu JTuU}nm+ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
VUF^ r7e class unary_op : public Rettype
P qFK*^)s {
}:UNL^e? Left l;
w i,}sEoM public :
__Kn 1H{ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
| /,XdTSy e 5hq>K template < typename T >
N%Gb typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
RJ/4T#b"+ {
(UWV#AR return FuncType::execute(l(t));
@ToY,@]e }
a6AD`| U8 rt+%&%wt template < typename T1, typename T2 >
\v(}@zcB| typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
XW]'by {
$RxS<_tj return FuncType::execute(l(t1, t2));
&6-udZB- }
@ i$jyc } ;
;eYm+e^?. 29R_?HBH V gLnpPOQ 同样还可以申明一个binary_op
"F
nH>g- qV^Z@N+, template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
E/MD]ox class binary_op : public Rettype
w'NL\> {
Opc, {,z6 Left l;
.t\#>Fe Right r;
}Gmwm|`* public :
|E/r64T binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
n&V \s0 L+s3@C;b template < typename T >
&s.S)'l4l typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
NRU&GCVwu
{
|tl4I2AV return FuncType::execute(l(t), r(t));
cE3g7(a }
Bf37/kkf( 1n+C'P" template < typename T1, typename T2 >
$n |)M+d typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0[(TrIpXl {
!g=2U`j^ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
V^9c:!aI }
p*F.WxB)4 } ;
ygiZ~v4P/ J&mZsa)4 6_`9
4+ 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
QDO.&G2 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
#~(J
J DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
koQ\]t'*As 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。
6M({T2e 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
x<_uwL2a 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。。。
O}Y& @V%4k 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
aj>6q=R 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)
0E[&:6#Y 下面是修改过的unary_op
3aL8GMiu >)E{Hs template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Npq_1L class unary_op
/l o;:)AiP {
v(5zSo Left l;
:Fe}.* t 5Q$6~\ public :
PtR8m=O q]}fW)r unary_op( const Left & l) : l(l) {}
W!@*3U]2R Ct-^-XD template < typename T >
g<ZB9;FX % struct result_1
5,H,OZ} {
HB+{vuN*L typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Y
6B7qp } ;
QU&LC J0{;" template < typename T1, typename T2 >
u">KE6um struct result_2
,OGXH2!h {
uvbXsO"z]] typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
PH6!T/2[ } ;
ElBpF8xJ|o puE!7:X7 template < typename T1, typename T2 >
'JA<q-Gn typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
nQy %av$ {
)SJ18 no|l return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Ft} h&aYP }
?4G/f<ou >fX_zowX template < typename T >
9Tju+KcK typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3m2hB%SNb {
$F^p5EXkc6 return OpClass::execute(lt(t));
Gp&o }
mpcO-%a g!<=NVhYt } ;
;:2:f1_ aaa6R|>0 Z4@%0mFll 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
#`kLU: 好啦,现在才真正完美了。
^)\z 现在在picker里面就可以这么添加了:
@fjVCc; *Fb|iR template < typename Right >
@nPXu2c?u7 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
+;@p'af!9 {
1$A7BP return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
5;:P^[cH9 }
eyUhMjd 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。
P&3Z,f0 ^seb8o7 AEUXdMo OE{PP9eh ;|a,1#x 十. bind
fWutB5?P 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。
#.Q8q 先来分析一下一段例子
/*$B N^Bjw?3 [pAW' : int foo( int x, int y) { return x - y;}
,m"0Bu2 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
e#R'_}\yj bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
]ULE>a 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
T/9`VB%N 我们来写个简单的。
&O&;v|!9 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
G]NnGL<xk 对于函数对象类的版本:
sTmY'5ry /E%r@Rui3$ template < typename Func >
Uu}a! V struct functor_trait
K
|Z] {
z8n=\xL typedef typename Func::result_type result_type;
liU/O:Ap } ;
IRq@~vdt) 对于无参数函数的版本:
f>i" j S(&]?! template < typename Ret >
>I*Qc<X91 struct functor_trait < Ret ( * )() >
*{#l0My {
=x QLf4> typedef Ret result_type;
\R}`S`fIw` } ;
*'BA#
/@ 对于单参数函数的版本:
xllk hD4F <aScA`\B# template < typename Ret, typename V1 >
M@TXzn!&o struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
@0v%5@ {
$>Mqo typedef Ret result_type;
W)OoHpdw } ;
dI$U{;t 对于双参数函数的版本:
H.H$5(?O IegZ)&_n template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
I"_``*/1 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
76'vsg {
jO5R0^w typedef Ret result_type;
`8D)j>Yh~ } ;
^y1P~4w? 等等。。。
+CQ$-3 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
7?[{/`k~? o5;V=8T; template < typename Func >
8Ev,9 struct func_return
[Y%H8} {
@a[Y[FS template < typename T >
.5ItH^ struct result_1
s{30#^1R {
0}:wM':G typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
|K7zN\
Wq } ;
}BR@vY'd bAd$
>DI[ template < typename T1, typename T2 >
Ie<`WU K struct result_2
p%?VW {
/&T"w,D typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
vz^w%67& } ;
)ld !(d= } ;
Gv$}>YJ :SUU)jLq p1mY@[A 最后一个单参数binder就很容易写出来了
~A X@o-WU 6q8b>LG| template < typename Func, typename aPicker >
\_#Z~I{ class binder_1
5Vj t!%?r {
fNh0?/3) Func fn;
_$f XK aPicker pk;
uy
t' public :
/1!Wet}f d9E'4Zm template < typename T >
"=/YPw^0 struct result_1
qFpRY7eq {
B(z?IW& typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
o`EL)K{ } ;
<-3_tu>l Z~WUILx, template < typename T1, typename T2 >
>
]()#z struct result_2
EAE\'9T&g {
*fIb|r typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
*It`<F| } ;
R{X@@t9@ u*:;O\6l binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
L6jD4ec8 2y"|l template < typename T >
HuCzXl typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$v#\bqY {
VEtdp*ot return fn(pk(t));
MD62ObK! }
$vQ#ah/k template < typename T1, typename T2 >
|oL}c!0vs typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.8I\=+Zi {
T*'?;u return fn(pk(t1, t2));
%~$P.Zh }
>3J?O96|f } ;
>w}5\4j E/Ng B>!OW2q0D 一目了然不是么?
G[[hC[}I 最后实现bind
i`F8kg`_K #$ Q2ijT0 -76l*=| template < typename Func, typename aPicker >
5VXI/Lw# picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
zt23on2 {
];n3H~2 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
7[)IP:I> }
R54wNm@
Q9!T@ 2个以上参数的bind可以同理实现。
, (Bo .(] 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。
c-dOb.v0 -#e3aXe 十一. phoenix
|d@%Vb_ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
#"6O3.P c[h{C!d1 for_each(v.begin(), v.end(),
DviR D[+q" (
;#goC N. do_
3a_=e
B [
Rb8wq.LqD cout << _1 << " , "
8pEiU/V ]
Tw{}Ht_Qq .while_( -- _1),
v_7?Zik8E cout << var( " \n " )
[J`%iU )
^/H9`z; );
:MIJfr>z u3Qm"? $` 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
5,;>b^gXY` 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
Z/p>>SCak operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
AxbQN.E 那么我们就照着这个思路来实现吧:
C(Bh<c0@ .h0@Vs v *pN~}5 template < typename Cond, typename Actor >
&ml7368@ class do_while
+Ui @3Q {
fC \Cx;q- Cond cd;
\N[Z58R !z Actor act;
ZYi."^l public :
ev$\Ns^g$3 template < typename T >
XlPi)3m4/S struct result_1
_(R1En1 {
p#yq 'kY typedef int result_type;
L93PDp4v } ;
"Q>gQKgL ]rpU3 3 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
}#0i1]n$D \m\E*c
): template < typename T >
PqhR^re0. typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6hW ~Q {
WaaF;|,( do
2EU((Q`>=( {
6w )mo)<X act(t);
[i&EUvo }
lHTW e' while (cd(t));
Pa8E.<> return 0 ;
^ |xSU_wa }
}r+(Z.BHM } ;
./iC b#17N2xkT u@ "nVHgMJ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
;E!(W=]*F 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。
>l!#_a 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。
++HHUM 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。
\Y4>_Mk 下面就是产生这个functor的类:
yqY nd<K4 i$[wkQ>$ Al0
i{.V template < typename Actor >
'#;%=+=; class do_while_actor
;$\?o {
KliMw*5( Actor act;
-_p +4tV public :
h^)R}jy+f do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
pKnM= N1f ,"@Tm01os template < typename Cond >
R?/!7 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
vZ
rE9C } } ;
?3#W7sF
[b=l'e/ c6;326aDq 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
3p%B 最后,是那个do_
qId-v =L
C,;hNg[ ]z%X%wL class do_while_invoker
5Dhpcgq<< {
{D6E@a public :
kwcH$w<I template < typename Actor >
"\n,vNk do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
(F<VcB {
aT]G&bR? return do_while_actor < Actor > (act);
n{b(~eL? }
;j#(%U]Vp } do_;
_0v+g1x |9Gng`) 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
^"U-\cx 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
&?#,rEw<x 最后来说说怎么处理break和continue
mr4W2Z@L 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。
lJ'.1Z& 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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