一. 什么是Lambda
vQLYWRXiA 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
|Jn|GnM 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,
w"?Q0bhV9y 86)2\uan ~g/"p`2-N ywJ [WfCY class filler
#epbc K {
J-tqEK* public :
Mu> void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
~BuzI9~7P } ;
w{aGH/LN %CHw+wT& Cd)g8< 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:
}
doAeTZ 3GF67] 2>9\o]ac4 .4^+q9M for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
%urvX$r4K \85%d0@3 9k ~8n9 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
'r 7[9[ :@i+yN cV ~'%d]s+q ^g*Sy, A 二. 战前分析
={%'tv` 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
)iw-l~y; 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
B`e/ / Ck
)W= Kj4BVs for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
7FoX)54" /* --------------------------------------------- */
Oq~{HJ{ vector < int *> vp( 10 );
Qw2`@P8W transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Gw3+TvwU+Q /* --------------------------------------------- */
QIMd`c sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
6:G&x<{ /* --------------------------------------------- */
GKIzU^f int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
n7bVL#Sq[ /* --------------------------------------------- */
76rv$z{g^ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
X1(ds*'Kv /* --------------------------------------------- */
Gt#r$.]W?o for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
N 62;@Z\7 ]|g2V
a~- ~ |Vqv{ qI9j=4s. 看了之后,我们可以思考一些问题:
6ioj!w<N 1._1, _2是什么?
Zzjx;SF 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
;)FvTm'"\. 2._1 = 1是在做什么?
uSR%6=$ 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。
bs|gQZG 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。
Eh8GqFEM DQY1oM)D! .zZfP+Q]8 三. 动工
*d C| X 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
5
NYS@76o7 5Jo'h] s?}qia\~m 5z0Sns template < typename T >
#B~;j5 class assignment
W,[ RB {
HDKF>S_S T value;
EM@|^47$ public :
0bh
6ay4 assignment( const T & v) : value(v) {}
THq}>QI template < typename T2 >
-Ct+W;2 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
c9[{P~y } ;
T3oFgzoO e=VSO!(rY A x8 > 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
>I@&"&d 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Q.$8>) R?)Yh.vi=t 5/P. 4<c7 D Z*c.|W class holder
Vwp>:'Pu {
9e`};DE public :
,]0BmlD template < typename T >
d3rjj4N"z assignment < T > operator = ( const T & t) const
aU;X&g+_) {
_UTN4z2aTG return assignment < T > (t);
E|9`J00 }
=)+^ y}xb } ;
(.N n|lY<i 12#yHsk O:GP uVb\ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
n>u_>2Ikkj 9<rs3 84 static holder _1;
<7`k[~)VB Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
O<p=&=TD7 p+iNi4y@ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
9`92
> 而不用手动写一个函数对象。
EgG3XhfS 00;SK!+$ _"p(/H q(~jP0pj% 四. 问题分析
/F.<Gz;w 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。
?cWwt~N9 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。
tF,`v{-up 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
;L fn&2G 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
392(N( 下面我们可以对这几个问题进行分析。
UUz{Qm% ?wkT=mv 五. 问题1:一致性
G!VEV3zT 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?|
&V
axv$v} 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
!j7mY9x+ p,z>:3M struct holder
uzQj+Po {
VOj7Tz9UD //
5GAW3j{ template < typename T >
)kjQ W&)g T & operator ()( const T & r) const
bJPKe]spJ= {
fPTLPcPP return (T & )r;
TqN@l\ }
>{Ayzz>v } ;
1^]IuPxq #7 H0I8 这样的话assignment也必须相应改动:
}0<2n~3P pWE(?d_M{G template < typename Left, typename Right >
uG'S&8i_ class assignment
a\m=E#G {
=4+2y ' Left l;
'J*'{ Right r;
+(x(Ybl# public :
U^[AW$WzU assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
i;~.kgtq4 template < typename T2 >
:-59~8& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
7p'pz8n`X } ;
5+{oQs_ /NB|N*}O) 同时,holder的operator=也需要改动:
KU"+i8" Il\{m?Y template < typename T >
Tr>_R%b K assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Zt41f PQ {
? Lxc1 return assignment < holder, T > ( * this , t);
Z~(X[Zl
: }
V G7#C@>Z 19R~&E'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。
&to~#.qc 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
b"o\-iUioe 1h`F*:nva return l(rhs) = r;
fif'ptK 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。
a'HHUii= 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
3bGU;2~} /AX)n:, template < typename Tp >
CEkf0%YJ class constant_t
p) ;[;S {
d\Up6F const Tp t;
<}&J|() public :
!b0A%1W; constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
yo_zc< template < typename T >
gZ>&cju const Tp & operator ()( const T & r) const
n=DmdQ} {
#(}{*dR return t;
p:tp|/ }
'Kmf6iK>[ } ;
i\
7JQZ cfBlHeYE 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
#Q_Scxf 下面就可以修改holder的operator=了
!j #8zN u*\QVOF template < typename T >
=saRh)EM assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
fZap\ {
=j w?* return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
zvnd@y{[ }
+`S_Gy evE:FiDm(j 同时也要修改assignment的operator()
]n1#8T&<*z 8:I-?z;S template < typename T2 >
StNA(+rT T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
+Y+fM 现在代码看起来就很一致了。
0%rE*h9+ wmbG$T%k 六. 问题2:链式操作
Mf5*Wjz.Mc 现在让我们来看看如何处理链式操作。
4Af7x6a; 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
DcRoW 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
}`0=\cKqn 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
6L~5qbQ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
b:O_PS5h \qW^AD(it< template < typename T >
T|$tQgY^ struct result_1
5<KBMCn {
b
H5lLcdf typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
u1'l4VgT } ;
Wxj(3lg/ SdI> 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:
jv29,46K bB/fU7<{)u template < typename T >
66WJ=?JV struct ref
BUL<FTg {
@Z""|H"0 typedef T & reference;
F`gK6;zp } ;
ER!s template < typename T >
jX$U)O struct ref < T &>
2S@Cj{R( {
nYC S %\" typedef T & reference;
E_D@7a } ;
T-s[na(/L `P|V&;}K 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
4e[ 0.2? _w <6o<@ template < typename T >
w2!5TKZ` typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
<gvgr4@^yR {
~O/B return l(t) = r(t);
? R[GSS1 }
>A L^y(G 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。
j=Q ?d] 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
@&E7Pg5 $ JCOL 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
qMqf7 . _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
44B9JA7u _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
[--] ?Dr +5 调用divide的对象返回一个add对象。
@[$q1Nm 最后的布局是:
n#P?JyGm1g Add
TuwSJS7 / \
ZQ\O|
n8 Divide 5
Z2]\k|%<Fa / \
ZOJ7^g _1 3
,/p.!+ 似乎一切都解决了?不。
7bM
H 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
v~!_DD
au 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
CfOhk OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
.'1]2/ad O~Dm|hP template < typename Right >
(iO/@iw assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
n5#9o},oK Right & rt) const
S U P {
u69G
# return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
:N4?W}r. }
,{RWs^W2 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
%LL?' && XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
I'R|B\ 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
)4w3$Q 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。
90Z4saSUw 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。
y8di-d3_ 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?
;ejtP #$ 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:
j{%'A 8;,(D#p template < class Action >
`C*psS class picker : public Action
ARB^] {
<5c^DA public :
@7Nc*-SM picker( const Action & act) : Action(act) {}
'yAHB* rQR // all the operator overloaded
Ve\!:,(Y_ } ;
v`"BXSmp{ <3{>;^|e 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。
#|cr\\2* 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:
G'_5UP! s(Fxi|v; template < typename Right >
S#ud<=@!9 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
2cJ3b
0Xx {
N!af1zj return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
HqA~q }
?trqe/ W^9=z~-h Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
(=D^BXtH| 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。
kkV*#IZ K./L'Me template < typename T > struct picker_maker
.|J-(J<>[. {
>D$NEO^ typedef picker < constant_t < T > > result;
ozG!OiRW } ;
lJ4&kF=t template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
B}ASZYpW> {
3%V VG~[ typedef picker < T > result;
1GgG9I } ;
z]Mu8 6Y=MW{=F 下面总的结构就有了:
p~t5PU*( functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
sCRmLUD picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
b@N*W] picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
bdyE9t 至此链式操作完美实现。
HNL;s5gq [JX=<a)U mr#XN&e 七. 问题3
'y:+w{I2o 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
/{\mV(F( ( |Xc_nC template < typename T1, typename T2 >
pH!8vnoA ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-*"Q-GO {
q+Qrc]>-f return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
JKYkS*.a} }
F,$ypGr |^kfa_d 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:
m"8Gh`Fo GH6ozWA template < typename T1, typename T2 >
DWar3+u&0 struct result_2
0%hOB: {
1ml{oqNj typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
bp(X\:zAy } ;
"+ 8Y{T 7TGLt z 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?
^U@Erc#d 这个差事就留给了holder自己。
08 aZU wWUt44:0O ;Quk%6;[N template < int Order >
y@Ga9bI7 class holder;
YumHECej template <>
tcS7 @^' class holder < 1 >
x[H9<&)D {
r081.< public :
&o*f*(C2 template < typename T >
w 7 j
hS struct result_1
g6 T /k7a {
1W2hd!J7C typedef T & result;
SAw. 6<Wy- } ;
l?LP:;S template < typename T1, typename T2 >
_0]{kB.$_ struct result_2
:f58JLX {
M%Dv-D{ typedef T1 & result;
ZA/:\6gm } ;
xp"5L8:C template < typename T >
N| L Ey typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Hb{G
RG70 {
s+yX82Y return (T & )r;
J$Nc9?|ZZ }
O
E56J-*}x template < typename T1, typename T2 >
7|eD}=jy typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
1k! xG$g0 {
_;]. return (T1 & )r1;
^qlfdf }
|LNAd:0 } ;
j?rq%rQd ,k5b,}tN template <>
B^u qu class holder < 2 >
9&uWj'%ia {
(VzabO public :
`^7ARr/ template < typename T >
LlfD>cN struct result_1
DsP FBq {
?~>#(Q typedef T & result;
(qM(~4|` } ;
=W~K_jE5lo template < typename T1, typename T2 >
w %sHA struct result_2
/_G^d1T1?L {
#RwqEZ typedef T2 & result;
?u]%T]W } ;
Z#lZn!EbK template < typename T >
4-: TQp( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
s&7,gWy}BE {
=5sUpPV( return (T & )r;
tu6Q7CjW8 }
Q]}aZ4L template < typename T1, typename T2 >
#YMU}4=: typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
N6BFs( {
|
Djgm7$* return (T2 & )r2;
Kqt,sJ }
_,JdL'[d } ;
KvrcO#-sL ^SouA[ 1Gojuey 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> >。
y-iuOzq4 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
\y
G// 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
HFL(t] wKq-|yf, return l(i, j) = r(i, j);
iX{Lc+u3 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
P`K?k< nUL8*#p- return ( int & )i;
s2-p-n return ( int & )j;
Iw0Q1bK( 最后执行i = j;
cH!w;Ub] 可见,参数被正确的选择了。
{)QSxO *MEDV1l_T n"1LVJN7 ? }2]G'7? ;*Cu >f7 八. 中期总结
0{PRv./` 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:
p/a)vN+*x' 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
V@xlm
h, 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Nuw_,-h 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Y4 Y;xK" :u7y k@ uZ-yu|1 t9zF
WdW
j'V# =vH 9Xg+$/ 九. 简化
m};Qng] 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
'o#ve72z1 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
<XV\8Y+n 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
d +Vx:`tT 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
:{d?B$ +-*/&|^等
nSL
x1Q 2. 返回引用。
_[,oP s:+ =,各种复合赋值等
'Zdjd] 3. 返回固定类型。
xi]qdiA 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
I3A@0'Vm;L 4. 原样返回。
4q`$nI Bi operator,
(\ze
T5 5. 返回解引用的类型。
P-?ya!@" operator*(单目)
y/ #{pyJ 6. 返回地址。
*jps}uk< operator&(单目)
Vn`-w 7. 下表访问返回类型。
etEm#3 operator[]
{:VUu?5-t; 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
szY=N7\S* operator<<和operator>>
k{op ,n# j#TtY|Po OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
+K3SAGm 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
/=zzym~<> S?bG U8R5 template < typename Left >
Zjz< Q- struct value_return
do2~LmeW {
N|v3a>;*l template < typename T >
n_Ht{2I struct result_1
7[wHNJ7)r {
3%<Uq%pJ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
L,&R0gxi } ;
H*DWDJxmV :RsO$@0G template < typename T1, typename T2 >
l@8UL</W struct result_2
F
j_r
n {
H1(Zzn1 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
XCNfogl } ;
K +oFu% } ;
S+Aq0B< 5YlY=J DlkHE8r\ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
m]yt6b4 Y~qv 0O6K 下面我们来剥离functor中的operator()
KKR@u(+"a 首先operator里面的代码全是下面的形式:
km;M!}D ?NZKu6 return l(t) op r(t)
P&@:'' return l(t1, t2) op r(t1, t2)
}*{@-v|_R return op l(t)
"#4p#dM0e return op l(t1, t2)
8KioL{h return l(t) op
N`tBDl"ld return l(t1, t2) op
c$)Y$@D return l(t)[r(t)]
Jl^Rz;bQ- return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
x(/KHpSWK h)EHaaf 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:
SCClD6k=V 单目: return f(l(t), r(t));
[b:$sR; return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Y"GU"n~ 双目: return f(l(t));
I*/?*p/I return f(l(t1, t2));
?j^[7 下面就是f的实现,以operator/为例
IR (6 o0Z(BTO struct meta_divide
nR7 usL {
a1;P2ikuK template < typename T1, typename T2 >
qc}r.'p static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
x&6SjlDb$K {
(vCMff/ Y1 return t1 / t2;
B/S~Jn }
\bze-|C } ;
r7z8ICX'q ,~
D_T 这个工作可以让宏来做:
,?"cKdiZ pKf]&?FX #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
|kwBb>V template < typename T1, typename T2 > \
5c btMNP static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
6&pI{ 以后可以直接用
V6.xp{[ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
3:Aw.-,i\ 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
pA(B~9 WQ (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。。。)
~429sT( <#U9ih
2 Y<U"}} 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
ew(CfW2 ~{,U%B template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
|wASeZMO2 class unary_op : public Rettype
MB9tnGO-Q {
\atztC{-L> Left l;
=yv_i]9AN public :
s? /#8 ` unary_op( const Left & l) : l(l) {}
=H T:p:S Ys@M1o template < typename T >
L-}>;M$Y) typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
box(FjrZE {
(f DA return FuncType::execute(l(t));
E|ce[|2 }
60KhwD1
Tu Q@b template < typename T1, typename T2 >
xtef1 8i> typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1Ih.?7} {
I\JJ7/S`t return FuncType::execute(l(t1, t2));
5!2^|y4r }
*Mf; } ;
oVPtA@ O j<.3U[C 8+no>%L 同样还可以申明一个binary_op
GE`:bC3 ,f`435R template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
k r0PL)$ class binary_op : public Rettype
Vvuw gJX {
+.N3kH Left l;
0MK|spc Right r;
G1 ?." public :
rixP[`!]x binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
h+e Oe} si.A"\bm template < typename T >
i)nb^ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3,~M`~B {
}`g:)gJ return FuncType::execute(l(t), r(t));
7 jq?zS| }
t+'|&b][Qi c@RMy$RTF template < typename T1, typename T2 >
$x,?+N typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
i>!7/o {
[6@{^ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
sY4sq5'! }
i"=6n>\ } ;
1O
bxQ_x Sa!r ,l ]3@6o*R; 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
pkjf5DWp 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
bWzv7#dd= DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
z=TaB^-) 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
}mRus<Ax 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
>
Y
<in/ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
`ReTfz;o 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
QJc3@ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
~b+TkPU 下面是修改过的unary_op
Qq;` 9-&j H`/QhE template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
W=T3spV class unary_op
KlMrM% ;y {
%}
WSw~X Left l;
y2k'^zE H=E`4E#k public :
[%(}e1T( ]M
AB unary_op( const Left & l) : l(l) {}
,-PzUR4_Kj Fw!wSzsk3 template < typename T >
Qmxe*@{` struct result_1
70,V>=aJ {
`oP<mLxle typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
^|^ek } ;
:34#z.O ;seD{y7! template < typename T1, typename T2 >
%4#,y(dO struct result_2
rj[2XIO {
L(a&,cdh typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
P( >*gp } ;
w=EUwt aEr<(x!|" template < typename T1, typename T2 >
h8;B +#f` typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6~8A$: {
1{N73]-M: return OpClass::execute(lt(t1, t2));
`YTagUq7 }
<
aeBhg% g z!q template < typename T >
y+f@8] typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1@Dp<Q {
12 HBq8o return OpClass::execute(lt(t));
`]^0lD=eI }
~m^.&mv3/ ~ZeF5 } ;
(9:MIP ' uvTOgP, 7'wt/9 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
&7* |rshZ 好啦,现在才真正完美了。
)i8Hdtn 现在在picker里面就可以这么添加了:
;AV[bjRE\ Va^Y3/ template < typename Right >
Z;kRQ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
)1Rn;(j9Re {
QC7Ceeh]4 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
xU$A/!oK }
Wbo{v r[2+ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
% 1Y!|306 ( ONn{12Q L[\m{gN n1OxT"tD pG?AwB~@n 十. bind
`N$:QWJ 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。
3nb&Z_/e 先来分析一下一段例子
VW^6qf/, ConXP\M- )N[9r{3 int foo( int x, int y) { return x - y;}
]v=*WK bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
X._skq bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
FqQqjA 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。
2e_ssBbb 我们来写个简单的。
WP)r5;Hv` 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
06@^knm 对于函数对象类的版本:
oBZ\mk L .?7u'%6x?{ template < typename Func >
O@;;GJ struct functor_trait
b&:>v9U {
4yhan/zA typedef typename Func::result_type result_type;
^LfN6{ } ;
H/8H`9S$ 对于无参数函数的版本:
N@D]Q&;+(T 8S2sNpLi-g template < typename Ret >
b-pZrnZ! struct functor_trait < Ret ( * )() >
'6l4MR$j&m {
^z&eD, typedef Ret result_type;
-2NXQ+m ; } ;
~WH4D+ 对于单参数函数的版本:
8:9m< ^4S( 2xBIfmR^y template < typename Ret, typename V1 >
2=Sv# struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
+<5q8{]Pk {
, &>LBdG` typedef Ret result_type;
%LBa;M } ;
S/YT
V 对于双参数函数的版本:
D$C >ZF D^cv
8 8< template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
N$1ZA)M struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
lJaR,, {
j`JY3RDD typedef Ret result_type;
/.1c<! } ;
Dqss/vwV 等等。。。
%@/"BF;r 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
v&t~0jX, YyOPgF] M template < typename Func >
h`O"]2 struct func_return
Q]j[+e {
IXE`MLc template < typename T >
?f@g1jJP struct result_1
DONXq]f:," {
rG7E[kii typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
;pk4Voo$ } ;
p,_,o3@~ 2tz%A~}4 template < typename T1, typename T2 >
p;;4b@ struct result_2
USF9sF0l {
Lhg4fuos@) typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ckR>ps[ u } ;
L $R"?O7 } ;
{ +d](+$ +NML>g#F~z ra87~kj< 最后一个单参数binder就很容易写出来了
8 xfn$ Y0nnn template < typename Func, typename aPicker >
ITcgpK6k class binder_1
MBy0Ky {
k'O^HMAn! Func fn;
*nb `DR aPicker pk;
<2b&AF{En public :
r6
k/QZT m]C|8b7Y template < typename T >
OIi8x?
.~] struct result_1
6T-h("t {
X`/3X}<$7 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
[bE-Uu7q5P } ;
Y
j[M>v L`sg60z template < typename T1, typename T2 >
Po(Y',xI[ struct result_2
ug?gVK {
UoDS)(i typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
A0mj!P 9 } ;
6"3-8orj p~(+4uA binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
m Acny$u NC]]`O2r@ template < typename T >
g.L~Z1- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^\<nOzU? {
\X3Q,\H
@ return fn(pk(t));
JONfNb+ }
X#;n Gq)5 template < typename T1, typename T2 >
4XL$I*;4 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
U.XvS''E {
G
=`-w return fn(pk(t1, t2));
k2bjBAT }
O|Sbe%[*wW } ;
KGM9
b ALcin))+B +0,'B5 (E 一目了然不是么?
UCu0Xqf 最后实现bind
.AB n$ml] 8'K~+L=} u^6@!M template < typename Func, typename aPicker >
Q#k Sp8 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
*}F>c3x] {
(Dat`: return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
3H^0v$S }
F747K);_ =g.R?H8cj5 2个以上参数的bind可以同理实现。
o7gYj\ 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。
w\V1pu^6@ h#hx(5"6 十一. phoenix
T]er_n Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
0H$6_YX4A ON(OYXj for_each(v.begin(), v.end(),
-FOn%7r#Y (
RB\
Hl do_
%fbV\@jDCX [
<K
g=?wb cout << _1 << " , "
<v=$A]K ]
vl`Qz"Xy .while_( -- _1),
i2+r#Hw#5R cout << var( " \n " )
;C^!T )
.j
et0w );
$ol]G`+ ?xa70Pb{; 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
eeVDU$*e= 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
/"+CH\)
E operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
8ln{!,j; 那么我们就照着这个思路来实现吧:
N F$k~r QJ
i5 H (6}[y\a+ template < typename Cond, typename Actor >
h 8%(,$* class do_while
&9+]{jXF {
ZZs@P#] Cond cd;
hqXp>.W Actor act;
g2LY~ public :
2Kkm-#p7 template < typename T >
!Y8+Z&^2 struct result_1
"h@=O
c {
#r|qitL3 typedef int result_type;
R\a6#u3 } ;
._E 6? =,BDd$e do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
{})d}dEC ]Cc3}+(s template < typename T >
qix$ }(P typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
lGlh/B% {
qnu<"$
do
/IxoS {
L[s`8u<_)z act(t);
Z5j\ M }
[S~/lm while (cd(t));
$+k|\+iJ return 0 ;
z|F38(%JJN }
Af"p:;^z } ;
v~*Co}0OB q"48U.}T l`bl^~xRo 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
%jE0Z4\ 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
k/Z]zZC 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
NR>&1aRbyb 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
SeV`RUO 下面就是产生这个functor的类:
8aqH;|fG} K/YXLR + _4f=\ template < typename Actor >
UVd
^tg class do_while_actor
HJi
FlL3 {
WaPuJ5;e Actor act;
{X\%7Zef+ public :
Zg*XbX do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
a'%eyN en_W4\7^ template < typename Cond >
&At9@ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
8I}ATc
} ;
"X(9.6$_ y$}o{VE{x |2Y/l~ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Gw$Y`]ipy 最后,是那个do_
4wkmgS
mP ]a}[ cq`!17"k class do_while_invoker
uv&4
A,h {
qOTo p- public :
j5gL67B template < typename Actor >
`Hx JE"/ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
_ea|E 8 {
x
MFo return do_while_actor < Actor > (act);
U>i}C_7g }
/u&7!>, } do_;
*`_2uBz BMo2t'L 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
:anR/ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
$qR<_6j 最后来说说怎么处理break和continue
Z?<&@YQS 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。
uhm3}mWv 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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