一. 什么是Lambda
R~u0! 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
K|$Dnma^n 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
v w$VRPW UEmNT9V .Lz\/ OS O)C
y4[ class filler
fhqc[@Y[ {
rQT@:$) public :
.lrI|BH?z void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
{'dpRq{c| } ;
WHxq-&= 'T@K$xL8 B6r~4=w_ 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:
X}b%gblx Q`ERI5b6 c]jK
Y< y05(/NH> for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
pUby0)}t m#Rgelhk. h,B ]5Of 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
`btw*{ .[ vH_QSx;C# D-*`b&i48 dK|6p_ 二. 战前分析
!J
")TP= 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。
H
<1g 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
Gy0zh|me 3Gi#WV4$ $/;:Xb=q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
g[fCvWm#d /* --------------------------------------------- */
[.;$6C/? vector < int *> vp( 10 );
f h05*]r transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
IT&
U%hw /* --------------------------------------------- */
n1K"VjZk sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
{M:Fsay>p /* --------------------------------------------- */
cl4`FU int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
5]cmDk /* --------------------------------------------- */
n[4F\I> for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
}R5>ja0 /* --------------------------------------------- */
*qKPZb~ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
<)c/PI[j {U8Sl. 9ui_/[K QXx<Hi^ / 看了之后,我们可以思考一些问题:
nTO,d$!Kp 1._1, _2是什么?
HN,E+dQ 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。
-1t"(v 2._1 = 1是在做什么?
xZAc~~9tD 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。
B0I(/ 7 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。
6wH]W+A O o9 ePw7 =N,9#o6^ 三. 动工
mKY}+21!Q 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
vfAR^*7e >0kn&pe7#T y7aBF13Kl HHa
XK template < typename T >
cn (-{dCXM class assignment
2Jo'!|] {
Cv{>|g# T value;
0g% `L_e_ public :
tqyR~ assignment( const T & v) : value(v) {}
^qXc%hj g template < typename T2 >
'5zolp%St T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
IB#L5yN r } ;
fR<_ 4L >?K@zsv} F VBuCi?W 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
("UcjB^62 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
"w]
Bq0 R,[dEP $%!'c#
F -'btKz*9 class holder
In)8AK(Hw {
}MBxfZ 4I public :
FbB^$ ]* template < typename T >
h-u63b1"? assignment < T > operator = ( const T & t) const
[#$: X+lw {
7Pspx'u return assignment < T > (t);
JK:i- }
Lqy]bnY } ;
?EF[OyE T+p?VngF s0,c4y 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
t|q@~B
: ^g/ static holder _1;
4'JuK{/ A7 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
_bB:1l?V (VeX[*}I for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
b
'p0T1K( 而不用手动写一个函数对象。
4PG]L`J{ xgV.<^ Z,AF^,H[ X5i?Bb. 四. 问题分析
kGm-jh 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
*'D(
j#& 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
guJS;VC6U 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
"w}}q>P+sA 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
? pq#|PI) 下面我们可以对这几个问题进行分析。
?HT+| !4p \xD.rBbt 五. 问题1:一致性
\IB@*_G 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
,r\ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
O ;,BzA-n :%ms6j/B&V struct holder
*
S4IMfp {
1fwjW0t //
]6)^+(zU template < typename T >
@jb
-u S T & operator ()( const T & r) const
pC<~\RR {
1FC'DH! return (T & )r;
,S(^r1R }
eZpyDw C{ } ;
OxGKtnAjf ()K,~ 这样的话assignment也必须相应改动:
1#LXy%^tO :^~I@)"ov template < typename Left, typename Right >
+[386 class assignment
~)Z{ Yj9)S {
ia#Z$I6 Left l;
tKtKW5n~ Right r;
H+Dv-*i public :
3ZRi@=kWz assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
B->3/dp2c' template < typename T2 >
)BI6nU T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
rH@{[~p } ;
m~`d<RM/ rqJ'm?>cr 同时,holder的operator=也需要改动:
N]gJ(g hgt@Mb template < typename T >
}6zo1" assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
G Y? ?q8 {
N<&"_jzm return assignment < holder, T > ( * this , t);
>fG=(1" }
-3-*T) ?U+^ctwv7 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。
{C+blzh6 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Wtl/xA_ Zj,1)ii return l(rhs) = r;
>TZ 'V, 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。
iveJh2!#< 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
(C{l4 xz!b@5DR'% template < typename Tp >
1+wmR4o class constant_t
KVQ^-^ {
}4'5R const Tp t;
8%C7!l q public :
S#km`N` constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
@\{L%y%a0 template < typename T >
ybsQ[9_36 const Tp & operator ()( const T & r) const
@E Srj[ {
aU&p7y4C@ return t;
3$<u3Zi6 }
AT@m_d } ;
7X+SK&PX SZVNu*G!H 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
K&T[F! 下面就可以修改holder的operator=了
wm1`<r^M. *`D}voU template < typename T >
pxf(C<y6_ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Bi}uL)~rD {
M8_f{|!& return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
;U+4!N }
QT\||0V~p Ag[Zs%X 同时也要修改assignment的operator()
$7J9Yzp?L 2HA-q),6 template < typename T2 >
uJxT)m!/ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
dJYsn+ 现在代码看起来就很一致了。
"AN*2)e4 h2k"iO} 六. 问题2:链式操作
6}z-X* 现在让我们来看看如何处理链式操作。
aCxF{>n
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
+pcGxje\ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
^"lVTDsU 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
(^_j,4 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
f\p#3IwwH Sj=x.Tr\ template < typename T >
g|STeg g struct result_1
sd5%S zx {
* A<vrkHz typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
\zCwD0Z } ;
_E\Cm V{A_\ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
E`0mn7.t :mYVHLmea template < typename T >
c{"=p8F_ struct ref
{J&[JA\ {
?nf !sJ'm typedef T & reference;
=6.4 } ;
JxP&znng template < typename T >
dG8_3T}i struct ref < T &>
ww? AGd {
,J*C'#sW typedef T & reference;
l&
A8P } ;
nYFM^56>_ LE@<)}Au^ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
}}?,({T|n zf4\V F template < typename T >
/Z~}dWI typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
\\R$C {
p<Oz"6_/~ return l(t) = r(t);
ax)>rP,V }
Q9G\T:^ury 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。
?)-#\z=6G 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
|Eyn0\OA #fGI#]SG? 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
{s7
3(B" _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
`erKHZ]S _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
C@o8C%o +5 调用divide的对象返回一个add对象。
#Sc9&DfX 最后的布局是:
i)!2DXn Add
z=FOymvC / \
mb\"qD5 Divide 5
I4"(4u@P / \
`1`Qu! _1 3
969Y[XQ 似乎一切都解决了?不。
{P{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。
Tr@|QNu 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。
GQH15_ 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:
.&i_~?1[N @sdHB./ template < typename Right >
v\Y8+dD assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
zJ*(G_H Right & rt) const
9$q35e {
''Y'ZsQ; return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
`R!%k]$ }
L*#W?WMM
v 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
VbI$#;:[7 XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
|Cm6RH$( 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。
o#K*-jOfiH 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。
,{C
hHnJ%# 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。
<B&vfKO^h 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?
Nsf>b 8O 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:
~ K/_51O' `B$rr4_ template < class Action >
`s8o2"12 class picker : public Action
}vXiq T {
Tlm::S
public :
Fks #Y1rI picker( const Action & act) : Action(act) {}
JP,yRb\ // all the operator overloaded
}?)U`zF)7} } ;
p]eVby" @|PUet_pb Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
cj\?vX\V 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
Ul<:Yt&nI Y|!m template < typename Right >
koa-sy )#L picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
yz<$?Gblz {
=5;tB return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
=E
w<s5C@ }
Qv
WvS9] Q?2GwN Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
8-"D.b4 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。
HcQ)XJPK QJy1j~9x template < typename T > struct picker_maker
2,6~;R {
$%6.lQ typedef picker < constant_t < T > > result;
yvWM]A } ;
9RPZj>ezjA template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Q ~f mVWq {
Ge`PVwn typedef picker < T > result;
oZ_,WwnE } ;
LzQOzl@z 5AK@e|G$w 下面总的结构就有了:
8ZF!}kb0F 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。
}nRTw2-z 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。
}X/>WiGh: picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
D>-srzw 至此链式操作完美实现。
7<ZGNxZ~ gHtflS c'INmc
I| 七. 问题3
MCAWn
H 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。
`>- 56 % D<gd) template < typename T1, typename T2 >
J=J!)\m ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&u!MI {
-asjBSo*D return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
skYHPwJdW }
tM|/OJ7 t)5.m} 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:
if?X^j0 S6<#] 6Z template < typename T1, typename T2 >
=h70!) Z5 struct result_2
DYF(O-hJK {
{DD #&B typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
"%YVAaN } ;
kX2Z@
w` ;@*<M\O 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?
{%\@Z-9%q, 这个差事就留给了holder自己。
*nK4XgD lA`qB1x V aoqI template < int Order >
,A5}HRW% class holder;
?kK3%uJy& template <>
{9FL}Jrt class holder < 1 >
R7 rO7M! {
=M6{{lI/ public :
"A*;V template < typename T >
{"2Hv;x struct result_1
Mh2Zj {
{oS/Xa typedef T & result;
r~G amjS } ;
h$#PboLd template < typename T1, typename T2 >
1En:QQ4/ struct result_2
UIkO_/} {
&;bey4_J typedef T1 & result;
,9M2'6= } ;
h1)ny1; template < typename T >
- zUBK typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
p"6ydXn% {
g~2=he\C return (T & )r;
ma xpR>7`j }
nIZsKbnw template < typename T1, typename T2 >
E[i#8_ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
QnJLTBv {
kRr/x-" return (T1 & )r1;
eE_$ ADEf }
O6,2M[a } ;
_kc}: &7,::$cu template <>
[Op^l%BC class holder < 2 >
KF1Zy; {
}lXor~_i public :
DS9-i2 template < typename T >
2r!- zEV struct result_1
qnb/zr)p {
hE
E1i typedef T & result;
oJ tmd} } ;
;<*%BtD? template < typename T1, typename T2 >
jrxq558 struct result_2
wA"d?x {
3kT?Y7<fv typedef T2 & result;
>X*G6p } ;
505ejO| template < typename T >
Yhz Dw8f typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
iUFG!,+d {
x:Q$1&3N return (T & )r;
3ZbqZ"rE }
&JYkh > template < typename T1, typename T2 >
N{}8Zh4op typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
(J?_~(,`" {
U%0|LQk5 return (T2 & )r2;
Xy. /1`X }
i&p6UU } ;
!xBJJ/K+| Y78DYbU. }
,^p{J/ 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> >。
t>OEzUd9 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
vL;>A]oM2 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
VT-%o7%N Dc*
H:x; return l(i, j) = r(i, j);
b@Dt]6_UL 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
cml~Oepf k'*vG6! return ( int & )i;
ri-D#F)} return ( int & )j;
]rSg,Q>E 最后执行i = j;
YNl".c 可见,参数被正确的选择了。
ll[&O4.F cq 5^7. yJ`{\7Uqg y>:U&P^ `A5n6*A7 八. 中期总结
CbXSJDs 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:
[c -|`d^ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
s(ap~UCOw 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
`Kn+d~S4 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
86 9sS >6[d&SM6 $-|$4lrS {2QP6X sJ [$uKI,l B'mUDW8\D 九. 简化
:>0,MO.^~K 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。
MBLDxsZ- 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
6tjV^sjs 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:
}#;.b'` 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
K<r5jb +-*/&|^等
!Eb|AHa 2. 返回引用。
$iMLT8U =,各种复合赋值等
Qg]A^{.1 3. 返回固定类型。
!G6h~`[ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
._t1eb`m{ 4. 原样返回。
4\nGWi{2 operator,
`8tstWYa]Y 5. 返回解引用的类型。
`KE]RTq operator*(单目)
I<XYLe[_S 6. 返回地址。
I-1NZgv operator&(单目)
SjY|aW+wAL 7. 下表访问返回类型。
)m[<lJbw operator[]
QoZZXCU 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
s&'FaqE operator<<和operator>>
LEe{fc?{ 3TZ: OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
!! )W` 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
mhOgv\?
Ud2Tn*QmI template < typename Left >
:bi(mX7t struct value_return
Ml;` *; {
?=^\kXc[ template < typename T >
q9PjQ% struct result_1
l!KPgRw {
kj.9\ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
?FUK_] } ;
+]zRn 6`G8 UDK>F template < typename T1, typename T2 >
XN>bv|*q struct result_2
BjsTHS& {
fLd2{jI, typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
&cJ?mSI } ;
7&OJ8B/ } ;
{IvA 5^ NQ;$V:s) )''V}Zn.X 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
EaHJl uFb
9Ic]` 下面我们来剥离functor中的operator()
g]c6_DMfb1 首先operator里面的代码全是下面的形式:
$o;c:Kh$$ hQ!59 return l(t) op r(t)
j_~mP>el) return l(t1, t2) op r(t1, t2)
i7v=o# return op l(t)
'?Q"[e return op l(t1, t2)
&['x+vL9 return l(t) op
I} 5e{jBB return l(t1, t2) op
](8F]J , return l(t)[r(t)]
1|!)*!hu return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
%l#X6jkt P,a9B2 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:
Q4/BpKL 单目: return f(l(t), r(t));
;Zj(**#H return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
_Gaem"k| 双目: return f(l(t));
S-ZN}N{,6 return f(l(t1, t2));
w)RedJnf 下面就是f的实现,以operator/为例
_Y/*e<bU HZ}Igw.Z struct meta_divide
=J]EVD
{
A+frKoi template < typename T1, typename T2 >
ZZHzC+O#^ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Iz'Et'w8! {
sKsMF:|OT return t1 / t2;
@iXBy:@ }
a
j$& 9][ } ;
Q-F$Ryj^ *h=>*t?I2 这个工作可以让宏来做:
q86}'dFw{ vD:J!|hs( #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
n f<I template < typename T1, typename T2 > \
98O]tL+k/u static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
GCiG50Z= 以后可以直接用
u*W! !(P/ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
*]h"J] 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
2<p@G#( (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。。。)
k9<UDg_ Y _x3=i\O, ^);M}~ 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
%n8CK-> 6OAEAIh template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
B:0oT class unary_op : public Rettype
aPK:k$. {
:8@eon} Left l;
j}s/)}n| public :
<?}pCX/O unary_op( const Left & l) : l(l) {}
+:=FcsY a~a:mM>p template < typename T >
L-S5@;" typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{X{S[(| {
m&DI2he return FuncType::execute(l(t));
x{zZ%_F }
YcclO 0'.z|Jg= template < typename T1, typename T2 >
jF
j'6LT9/ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/]j{P4 {
gPc1oc( return FuncType::execute(l(t1, t2));
:4Nv6X61 }
p8@8b " } ;
<uJ
{>~ }!> \Ja<\ S9
$t9o 同样还可以申明一个binary_op
`GY3H3B Scm45"wB+ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
+!px+*)bW class binary_op : public Rettype
o<Mccj {
K@xMPB8in Left l;
X=Ar"Dx}}s Right r;
UBM#~~sM public :
rw3tU0j binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
pc@mQI y7CO%SA template < typename T >
4F0w+wJD typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7UGc2J {
77sG;8HE return FuncType::execute(l(t), r(t));
W94 u7a }
cJ@fJ| rr\9HA template < typename T1, typename T2 >
<ta{)}IN^ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+v5f-CBu {
skan1wQ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
RMpiwO^ }
:<{15:1 } ;
qxAh8RR;/ *{k{ <T)0I1S 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
E'D16Rhp 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
&{glwVKV DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Qbjm,>H/^ 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
1y6<gptx 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
ht L1aQ. 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
)4s7,R 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
!v=/f_6 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
@&&}J 下面是修改过的unary_op
!\d~9H%`B ^>!&]@ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
*S}CiwW>/ class unary_op
)m8Gbkj< {
ar,v/l>d4N Left l;
SFtcO qNHI$r' public :
l<4P">M!. N}NKQ]= unary_op( const Left & l) : l(l) {}
a?GXVQ tWzB Qx template < typename T >
$uFvZ?w& struct result_1
cr]b #z {
l/B+k typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
dMsS OP0E } ;
Bsg^[~jWJu F:#5Edo}A template < typename T1, typename T2 >
8(y%]#n struct result_2
x0{B7/FN {
zh=0zJ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
@6+_0^ } ;
'U ZzH$h 8au Gz
," template < typename T1, typename T2 >
mOHOv61
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
pCo3%( {
6'e^np return OpClass::execute(lt(t1, t2));
z)v o }
nHDKe)V ~8(Xn2 template < typename T >
;8K>]T) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'q~<ZO {
40`Qsv0# return OpClass::execute(lt(t));
a JjUy% }
Akc
|E!V LH+Bu%s } ;
RyukQY~<W 3]lq#p: RdyKd_0`Q 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
0F_hXy@K 好啦,现在才真正完美了。
sKKc_H3YSH 现在在picker里面就可以这么添加了:
V9Mr&8{S4 +_*NY~ template < typename Right >
;~$Q;m1 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
M[O22wFs {
fJ
_MuAv return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
R<Mp$K^b }
cmU0=js. 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。
BQ[R)o `W_&^>yl tl* v(ZW T|h!06 }S')!3[G 十. bind
*>zOWocxD 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。
|&-*&)iD|w 先来分析一下一段例子
eY?OUS ZBx,'ph}4 F 2zUz[ int foo( int x, int y) { return x - y;}
X6$Cd]MN bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
HOH5_E>d bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Lk$Mfm5"M 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。
KQ6][2- 我们来写个简单的。
et/l7+/' 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
A['(@Bz#7~ 对于函数对象类的版本:
ThW9=kzQW mAW(j@5sp template < typename Func >
lf
KV% struct functor_trait
XVfUr\=,T {
9
;uw3vI% typedef typename Func::result_type result_type;
BdU .;_K } ;
?G~rYETvw 对于无参数函数的版本:
bf1$:09 0LzS #J+ template < typename Ret >
tBZ?UAe; struct functor_trait < Ret ( * )() >
lFIaC} {
=HIKn6C< typedef Ret result_type;
K%/\XnCY } ;
gN(kRhp 对于单参数函数的版本:
F g):>];<9 N.]~%)K:{ template < typename Ret, typename V1 >
%"
mki> struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
lWJYT<kt {
x30|0EHYl[ typedef Ret result_type;
A0;{$/ } ;
fU%Ys9:wU 对于双参数函数的版本:
};"_Ku4#- QZ7W:%r(4 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
7.2 !g}E struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Zs3xoIW7Ai {
;QCGl$8A typedef Ret result_type;
=u0a/2u| } ;
VJW8%s[ 等等。。。
@V1FBw9S!@ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Ygg(qB1q +"WNG template < typename Func >
A(BjU:D(Oj struct func_return
?aBAmyxm {
[5-IkT0 template < typename T >
g26_#4 P struct result_1
pBBKfv {
;Z"Iv typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
iGj,B =35 } ;
rAW7Zp~KK ;H71A[M
T template < typename T1, typename T2 >
|FlB# struct result_2
RhF<{U. {
mKV31wvK} typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Pjvb}q= } ;
eL)m( } ;
iny/K/5bf Y4,p_6aKJ] _Fv6S}~Q 最后一个单参数binder就很容易写出来了
4z~;4 [rAi9LSO" template < typename Func, typename aPicker >
J?Q@f
class binder_1
@{3_7 {
GvA4.s, Func fn;
)G]J@36 aPicker pk;
Xf{p>-+DL public :
/L!
=## "iK'O =M template < typename T >
0lYP!\J3]% struct result_1
|rhB@k {
i^ILo,Q typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
&,l7w K } ;
)M[FPJP} 3w[uc ~f template < typename T1, typename T2 >
|@R/JGB^ struct result_2
&lzCRRnvt {
tN.BI1nB typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
,5t_}d|3C= } ;
@ZV>Cl@%2 - \ew,y binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Qch'C0u m)6-D-&7 template < typename T >
&js$qgY typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9nlj{(
{
$}YN`:{ return fn(pk(t));
]:?hU^H]< }
?=kH}'igq template < typename T1, typename T2 >
7Ot&]M typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-,mV~y {
[,~;n@jz return fn(pk(t1, t2));
J]48th0, }
t0:~BYXu } ;
L/bvM?B^ es+ZPX>Y L!ms{0rJ 一目了然不是么?
* "?,. 最后实现bind
OMYbCy^ NW21{}=4 m,w^,) template < typename Func, typename aPicker >
}>YEtA picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
^QHgc_oDm {
pMUUF5 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
y=SpIbn{ }
Y~lOkH[z UK@hnQU8` 2个以上参数的bind可以同理实现。
EW]8k@&g 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
`VglE?M ?$/W3Xn0% 十一. phoenix
w0<1=;_% Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
i5*/ZA_ !g~u'r'1 for_each(v.begin(), v.end(),
#Wv8+&n (
uBM%E OE do_
4QNwu7TeR [
4!'4 l=jO cout << _1 << " , "
kO/;lrwC ]
AVc|(~V .while_( -- _1),
/" &Jf}r cout << var( " \n " )
hrfSe $8 )
&&96kg3 );
'0qKb* S^i<_?nwg 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
v:9Vp{) 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
MP
Q?Q]' operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
LN'})CI8m 那么我们就照着这个思路来实现吧:
WO+>W+|N cI<T/~P c+1<3)Q< template < typename Cond, typename Actor >
eE0nW+i class do_while
g9=O<u# {
#'y^@90R Cond cd;
N\hHu6 Actor act;
h>|IA@;|f public :
P>*`<$FR template < typename T >
`DP4u\6_ struct result_1
dW|S\S'& {
5 ^tetDz} typedef int result_type;
H|;BT } ;
3J^'x jrYA5>=># do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
0IbR>zFg. oi^pU template < typename T >
@CCDe`R* typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[;7$ 'lr%D {
:&O6Y-/B do
::Di {
P"+K'B7K3 act(t);
S%Z2J)H" }
z}P1+Pm while (cd(t));
`u;4Z2Lr0 return 0 ;
dJmr!bN\; }
Z&J.8A]L } ;
8d>>r69$pa Aq &H-g]s jsw0"d( 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
D}pNsQ 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
gBy7q09r 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
;J?zD9 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
.+`Z:{:BC& 下面就是产生这个functor的类:
>=L<3W1 a0B,[i p+{*&Hm5 template < typename Actor >
hKQg:30< class do_while_actor
*Cx3bg*Gan {
tWI4x3&2 Actor act;
9,AHC2kn% public :
8lT2qqlr do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
,N2|P:x >iWw
i'T= template < typename Cond >
u-X P` picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
_R|8_#yM } ;
_/a8X:[( Ap%tm)@1 @-jI<g 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
E&2mFg 最后,是那个do_
FZJ sZeO "]1|%j 2c8e:Xgv class do_while_invoker
P&8QKX3
j^ {
#,\qjY public :
c_.4~>qw template < typename Actor >
fGDjX!3-S do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
*Zk$P.] {
H=>;Mj return do_while_actor < Actor > (act);
Xx=c'j< }
:|E-Dx4F6H } do_;
G\o*j| eTY""EWU 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
2z=aP!9] 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
0HS"Oxx' 最后来说说怎么处理break和continue
>=3ay^(Y2D 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。
CB%O8d # 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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