一. 什么是Lambda
BV#78,8( 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Iw<i@=V 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,
tptN6Isuh OTDg5:> A:l@_*C.. JM- t<. class filler
kOo~%kcQ' {
@&|l^ 1 public :
~@.%m"<. void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
3&&9_`r&_ } ;
d;mx<i=/ ^z6_ Uw[ D,qu-k[jMI 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:
v[e:qi&fG )B,|@ynu Z[__"^} 91>fqe for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
2owEw*5jl/ o]:3H8 o6
E!IX+ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Jc&y9]
lKZB?Kk^w\ &`0/CV \.YS%"Vz 二. 战前分析
4lhw3,5 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。
@Z>ZiU,^ 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
I$N8tn+E t58e(dgi <Rh6r}f for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
r}[7x]sP /* --------------------------------------------- */
J:&[59 vector < int *> vp( 10 );
26T "XW'_ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
]e.JNo /* --------------------------------------------- */
5%sE]Y# sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
2MZCw^s> /* --------------------------------------------- */
{:@tQdM:i8 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
w2_bd7Wp< /* --------------------------------------------- */
b)(?qfXWP for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
>h0-; /* --------------------------------------------- */
M9zfT!- for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
>D201&*G% NM]s8cK_ QYa(N[~a gzBy?r> r 看了之后,我们可以思考一些问题:
"VkTY|a 1._1, _2是什么?
BYO"u6 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
/CuXa%Ci^ 2._1 = 1是在做什么?
lY~4'8^ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
%ObLWH' Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
-RO7
'm0 j<2m,~k`V 3uZJ.Fb 三. 动工
'eo
KZX+ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
nB%;S Q:|l`*.R eh4gQ^l '" X_B0k template < typename T >
{cB+mh;mJ> class assignment
%q!8={J8 {
\A#1y\ok T value;
ZDD..j public :
rsF\JQk assignment( const T & v) : value(v) {}
5DXR8mLoaJ template < typename T2 >
/;7y{(o T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
y"6y! } ;
s[K^9wz ] GHt" 4Sm]>%F': 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
6`0mta Q 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
3' ~gviI Mn$]I) $ t^xTFn aM@z^<Ub class holder
\k]x;S<a {
y kW [B public :
Rx*BwZ template < typename T >
p}|.ZkyN assignment < T > operator = ( const T & t) const
!eAo {
KjFK/Og. return assignment < T > (t);
!IC-)C,q }
$xOI 1|d } ;
LAP6U.m'd /erN;Oo%< UWZa|I~:J 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
mCs#.%dU j
,)P9V static holder _1;
R g?1-|Tj Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
rUlS'L;$" b1gaj"] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
0x11
vr! 而不用手动写一个函数对象。
TDg@Tg0 }m/RZP~= ~
^>417> [w0/\]o 四. 问题分析
GyW.2 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。
IcrL 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。
&(zfa&j| 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
zf.-I 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
9'DtaTmGW 下面我们可以对这几个问题进行分析。
ewuXpv%vwW 'q>2t}KG 五. 问题1:一致性
`k;KBW 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?|
(f_g7B2&y 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
.6m "'m0; aup6?'G; struct holder
E RdL^T> {
RGIoI]_ //
?\/qeGW6G template < typename T >
Jz:r7w{4eB T & operator ()( const T & r) const
kvGCbRC {
D6~+Y~R return (T & )r;
pilh@#_h }
T#!lPH :&h } ;
QM5 .f+/ \OC6M` / 这样的话assignment也必须相应改动:
s$DrR
6P`)%zj template < typename Left, typename Right >
Nt:8ogk/ class assignment
p T[gdhc {
1%J.WH6eQ Left l;
U>S`k6 Right r;
!umEyd@ " public :
_2hXa!yO assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
`C_'|d<HA template < typename T2 >
`nJu?5 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
k_GP>b\"k } ;
8[bkHfI (LJ@SeM; 同时,holder的operator=也需要改动:
f+Dn9t ~VTs:h template < typename T >
uXQ >WI@eF assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
?mRE'# {
o%y;(|4t > return assignment < holder, T > ( * this , t);
C:\(~D*GS }
cs_}&!c{ beZ(o?uK 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。
t7F.[uWD 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
(E($3t8 h3Fo-]0 return l(rhs) = r;
6J%iZ 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。
,#'7)M D8 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
0,FC
YTtj$ [cU,!={ template < typename Tp >
EZ#gp^$ class constant_t
LxJ6M/". {
}uX|5&=~f const Tp t;
m/USC'U% public :
<>4!XPo%J constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
#Ws53mT template < typename T >
o;J;*~g const Tp & operator ()( const T & r) const
d,'!.#e {
:%_q[}e return t;
Li`hdrO'ii }
#*%fu } ;
K&pM o. T$b\Q 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
/jrY%C 下面就可以修改holder的operator=了
B.-A $/ {y );vHf$ template < typename T >
o+)A'S assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Xt(!
a {
]G1R0 Q return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
3sC:jIp }
1
Nk1MGV O@`J_9 同时也要修改assignment的operator()
S|2VP8xY9 U6i~A9; template < typename T2 >
ATO
5 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
:QA@ c|(PF 现在代码看起来就很一致了。
!d4HN.a7+u ib50LCm 六. 问题2:链式操作
A c:\c7M; 现在让我们来看看如何处理链式操作。
cqg=8$ RB 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。
vb}/@F,Q5 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。
fu>Qi)@6a1 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。
S1C^+Sla] 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
3L fTGO pYGYy'%A' template < typename T >
8on[%Vk struct result_1
q6)p*}- {
{_ 6t4h} typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
nL\ZId } ;
*K!7R2Rat %QE5<2k 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:
qnTi_c 0Q*-g}wXfS template < typename T >
x?>!UqgkY struct ref
T:@7S {
oYg/*k7EDX typedef T & reference;
(l;C%O7* } ;
iiehrK&T! template < typename T >
zK /f$} struct ref < T &>
\SzGzCJ {
hqWPf typedef T & reference;
6o9sR)c
? } ;
xrX?ZJ x{QBMe` 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
o>$|SU!a IF$^0q template < typename T >
_H/67dcz, typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
w1.MhA {
tbRE/L< return l(t) = r(t);
zdT ->% }
t3Qm-J}wSB 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。
3P3:F2S R 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
zv|M*Wu \/X{n*Hw? 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
0\ZaMu # _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
a5>)?m _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
>9(7h&[Y +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Kyyih|{ 最后的布局是:
S]5VEn;pV Add
okVp\RC / \
/bu'6/!` Divide 5
x$*E\/zi<! / \
(v|ixa _1 3
fuQ4rt[i 似乎一切都解决了?不。
zZ<ns+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。
y4 dp1<t% 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。
3"f)*w7d 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:
5#yJK>a7 @*bvMEE template < typename Right >
(QA-"9v#i, assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
g&|4 Right & rt) const
[vZfH!vLP {
xYT#!K1* return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
87&KQ_ }
9k(*?!\; 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
3"HGEUqA 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。
( [K2:n\ 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。
Y]D7i?3N 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。
E_ o{c5N 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。
}R7sj 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?
!G+n"-h9' 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:
}<6oFUZ 7KvXTrN!9 template < class Action >
({D}QEP class picker : public Action
>cGh| _9 {
TBoM{s=. public :
^4y(pcD picker( const Action & act) : Action(act) {}
Z/XM`Cy // all the operator overloaded
2r PcNh9 } ;
/}h71V! i6meY$l 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。
S3j]{pZ(z 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:
Z;|0"K
B[)
[fE template < typename Right >
aF;]7i@ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
5Z4(J?n {
n"^/UQ|#j return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
LUe>)eqw }
&cv@Kihq( ,7n;|1` Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
i6!T`Kau 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。
Q1O_CC} zIAu3 template < typename T > struct picker_maker
l|R<F;| {
!s#'pTZk4 typedef picker < constant_t < T > > result;
Rye~w6 } ;
cJ7{4YK_#/ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
%
K9;
qJ5 {
!I~C\$^U typedef picker < T > result;
E3FW*UNg[y } ;
lRa
3v Ng ]Omb : 下面总的结构就有了:
w(vE2Y ? 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。
Vid{6?7kh 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。
${E[pT picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
#x4h_K
Y 至此链式操作完美实现。
P/C+L[X= g|v1qfK !yV,|)y5F 七. 问题3
,E/Y@sajn+ 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。
|5<&r]xN He0N template < typename T1, typename T2 >
HX /GLnY/X ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
[6&CloY3 {
&0th1-OP_ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
E1{:z" }
9A *?E 5Sm 5jRr 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:
; $ ?jR
c IQk# template < typename T1, typename T2 >
@o3R`ZgC]\ struct result_2
:EQme0OW {
cAKoPU>U typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
j
J`Zz } ;
>XXMIz: N?2#YTjR 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?
<<W.x)#: 这个差事就留给了holder自己。
"z#?OV5 v]`A_)[ ${I@YSU template < int Order >
?2;n=&ZM class holder;
,SJK template <>
\yX !P1 class holder < 1 >
\@}$Wjsl {
Hh/
-^G public :
TOPPa?=vk template < typename T >
?`l=!>C4s struct result_1
R26tQbwE {
)QSt7g|OF typedef T & result;
?CT^Zegmr } ;
xv#j 593 template < typename T1, typename T2 >
|B{$URu struct result_2
,~j$rs`Z {
l5y#i7 q typedef T1 & result;
|jaY[_.@ } ;
A_(+r template < typename T >
wx"6",M typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
"!6 B5Oz {
oRbYna?J return (T & )r;
z$BnEd.y=: }
SAll9W4 template < typename T1, typename T2 >
d a?th typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
0)`lx9&h {
MMA@J return (T1 & )r1;
> ^v8N }
u<y\iZ[
} ;
9-E>n) /6+%(f}7l template <>
^qus `6 class holder < 2 >
?n9$,-^v {
Obc3^pV& public :
*ckrn>E{h template < typename T >
BL5 struct result_1
vK.4JOlRF {
&G,o guo typedef T & result;
qQ
DFg` } ;
'5,,XhP template < typename T1, typename T2 >
WJSHLy<a struct result_2
qp_ `Fj: {
j5Wx*~@( typedef T2 & result;
i+x6aQ24 } ;
XsN#<"f;i template < typename T >
--%2=.X= typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
|p4OlUq {
hYZ:" x return (T & )r;
qCkg\)Ks5I }
So 6cm|{ template < typename T1, typename T2 >
Okg8Ve2 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
v|RaB {
=i5:*J return (T2 & )r2;
!BikF4Y1L& }
,M h/3DPgE } ;
'sQO0611S BG8)bhk;/ |ShRxE3@' 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> >。
iY'hkr w 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
n03SXaU~V 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
z+D,:!yF ~0'l, return l(i, j) = r(i, j);
P"~T*Qq-R 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Lpbn@y26< 7%}3Ghc% return ( int & )i;
LXF%~^^@d return ( int & )j;
H.[&gm}p> 最后执行i = j;
\q1%d.\X 可见,参数被正确的选择了。
nkj'AH"2 d lLk4a+ RTY4%6]O =l'_*B8 QIV~)`; 八. 中期总结
X/7_mU>aKT 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:
eRy'N|' 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
nJ})6/gK 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
RcM0VbR"EU 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
~%K(ou=2 5nq-b@?L E
d/O\v@ I3$vw7}5Y 3}1+"? s SfFR 九. 简化
]b| @<E7Y 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。
BmF>IQ`M? 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
1O7ss_E 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:
(4{9
QO 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
2U+p@}cQUA +-*/&|^等
E+Mdl* 2. 返回引用。
^ 6|"=+cO\ =,各种复合赋值等
w|o@r%Q#l 3. 返回固定类型。
9d}nyJ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
l>?vjy65 4. 原样返回。
<Pt\)"JA operator,
)II,HT-LY 5. 返回解引用的类型。
deY<+! operator*(单目)
pdiZ"pe 6. 返回地址。
ppP?1Il`kb operator&(单目)
2`m _"y
7. 下表访问返回类型。
mXaUWgO operator[]
<F
& hfy 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
s7}
)4.vO operator<<和operator>>
Vp^sER e'VXyf 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。
ScKfr 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Tou~U[V+ t O>qd#I template < typename Left >
q~_jF$9SX struct value_return
,SwaDWNO {
e'&{KD,-T template < typename T >
o2jB~}VMl struct result_1
lGhUfhk {
wJkkc9Rh'( typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
.&.CbE8K[ } ;
*?fBmq[j )~(_[=' template < typename T1, typename T2 >
s%|J(0 struct result_2
CNYchE,} {
z\
pT+9& typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
_0E,@[ } ;
@CDRbXoFk } ;
6^Vf 5W{ @7'gr>_E ek!N eu> 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
^yTN(\9 /p"R}&z 下面我们来剥离functor中的operator()
a!]%@A6p 首先operator里面的代码全是下面的形式:
h+(s/o?\ 9~I WGj? return l(t) op r(t)
e?WR={ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
2Wtfx"
.y return op l(t)
7Y:s6 R| return op l(t1, t2)
RP9||PFS~~ return l(t) op
-j,o:ng0 return l(t1, t2) op
</QSMs return l(t)[r(t)]
Jo@9f(hq return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
8ZDq
KQ1; bOdD:=f 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
y8@!2O4 单目: return f(l(t), r(t));
sBwgl9 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
`g~-5Z~J 双目: return f(l(t));
AXCJFqk; return f(l(t1, t2));
J,7\/O(`A 下面就是f的实现,以operator/为例
vY6|V$ K2QD&!4/T2 struct meta_divide
By9/tB {
`*a,8M% template < typename T1, typename T2 >
i]v!o$7 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
?0x;L/d]) {
OZ6%AUot return t1 / t2;
z$NLFJvy_- }
tj3p71% } ;
VbjFQ@[l! w'!gLta 这个工作可以让宏来做:
~U|te _l 3A5" % #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
sXWMXQ3 template < typename T1, typename T2 > \
g;pFT static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
"Xqj%\ 以后可以直接用
dj=n1f+;[ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
rZEu@63 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
Jj!T7f*-GX (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。。。)
\0$?r4A wa C%o%fD 0czy:d,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
>nxtQ b+3pu\w` template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
2+enRR~ class unary_op : public Rettype
,RZktWW_ {
3Wiu`A Left l;
,oCr6 ] public :
=k'dbcfO$9 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
7Q`4*H6 [;(|^0 template < typename T >
X7G6y|4;w typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7G/"!ePW6` {
^^Ius ] return FuncType::execute(l(t));
p"T4;QBxQ }
8wBns)wy @ ukw'$Yt2 template < typename T1, typename T2 >
%63<Iz" typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
j_}e%,} {
u*M*WpY return FuncType::execute(l(t1, t2));
7
MfpZgC }
0<Y)yNsV } ;
1G\ugLm yCz?V[49 MG~^> 同样还可以申明一个binary_op
S4 Rv6{r: e0 D;]
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
dLAElTg class binary_op : public Rettype
RGiA>Z:W {
&t4j px Left l;
X\ h]N Right r;
Y4 i-Pp? public :
NE(6`Wq` binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
a9"Gg}h\ TPkm~>zD. template < typename T >
MPT[f typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
F
Hv|6zUX {
+%FGti$[ return FuncType::execute(l(t), r(t));
>%7iL#3% }
w_9:gprf sI~{it# template < typename T1, typename T2 >
*u-TNg typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
kcQ
|Zg {
Q
i? return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
^*iZN
=\ }
f$P pFSY4 } ;
QtRKmry{ t.]oLG22r ?bbguwo~F 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
/9[nogP 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
; LTc4t DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
75{QBlf<
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。
D.elE: 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
wmbjL=f
Ia 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。。。
04>dxw)8 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
<$!^LKKzA 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
CMn&1 下面是修改过的unary_op
cz<8Kb/XV NfqJ>[}I+ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
<8Y;9N|94! class unary_op
"e.QiK {
8 Yfg@"Tn Left l;
l`D^)~o8 ."9t<<! public :
IH|PdVNtg JRQ{Q"`) unary_op( const Left & l) : l(l) {}
rF C 6"_ O9y4.`a" template < typename T >
Vp{e1xpY struct result_1
Khd" {
(`h$+p^-y typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
*{/
ww9fT } ;
v_-S#( + <AD template < typename T1, typename T2 >
{*WJ"9ujp] struct result_2
\z>Re$: {
*K#7,*Oz typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
r~ gjn`W } ;
za{z2#aJ LB*qL template < typename T1, typename T2 >
V
mxVE=l typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Ckd=tvL {
x;A"S return OpClass::execute(lt(t1, t2));
gD&/k
}
,M@LtA3g ~&-8lD];LM template < typename T >
fh~"A`d typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Fe8JsB- {
EX^}#|e*h return OpClass::execute(lt(t));
];BGJ5^j }
01v7_*'R >s#[dr\ww } ;
eeIaH
> 27mGX\T !O=?n<Ex" 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
=@%;6`AVcp 好啦,现在才真正完美了。
B&^WRM;7t 现在在picker里面就可以这么添加了:
ke.{wh\0 jIY
template < typename Right >
V=yRE picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
gp07I{0~m {
v@zpF)| return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
"E`;8SZa }
%ux%=@% 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
QoZ7l]^ -dX{ R_* |Z%I3-z_DS 3#fu;??1. 7P3PQ%: 十. bind
b=:$~N@Y 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。
(!FUu 先来分析一下一段例子
ftBbO8e =gI;%M\' 8`bQ,E+2 int foo( int x, int y) { return x - y;}
|$[WnYP bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
a[TR_uR bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
IT,d(UV_ 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
?39B(T 我们来写个简单的。
_?UW,5=O 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
DG_tmDT4 对于函数对象类的版本:
~ou1{NS ^qNh)?V?]I template < typename Func >
w k1O*_76 struct functor_trait
!eb}jL {
P'o:Vhm_H typedef typename Func::result_type result_type;
C;m 7~R } ;
mKWfRx*UdG 对于无参数函数的版本:
!3~VoNh, +r EqE/QF template < typename Ret >
D&1*,` struct functor_trait < Ret ( * )() >
*"rgK|CM$ {
OkSJob typedef Ret result_type;
3Cq/
o' } ;
Izrf42 >k 对于单参数函数的版本:
/Mq]WXq[V D>& ;K{! template < typename Ret, typename V1 >
-fF1vJ7L struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
[~&C6pR {
npcB+6 typedef Ret result_type;
uQy5t:! } ;
%9.]
bd|%F 对于双参数函数的版本:
tCnx:1 99Xbp P55 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
a
}6Fj&hj struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
KM$5ZbCF: {
?VM# Nf\ typedef Ret result_type;
z-(#Mlq:! } ;
.H1kl)~V 等等。。。
nnBgTtsC] 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
V\axOz! hK=\O) template < typename Func >
ESOuDD2< struct func_return
<0[{Tn {
<:#O*Y{ template < typename T >
1VW;[ ocQ struct result_1
AF{k^^|H {
K`.wj8zGY typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
}qUNXE@ } ;
6bL+q`3> 7?6?`no~JJ template < typename T1, typename T2 >
)k5lA=(Yr+ struct result_2
3#>;h {
U^_'e_) typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
yQwj[ } ;
c"aiZ(aP } ;
j!r4 p, |_l\. Qy ;
M:q 最后一个单参数binder就很容易写出来了
T!6H5>zA D
.3Q0a6 template < typename Func, typename aPicker >
!Ju?REH class binder_1
yHW=,V. {
I\R5Cb<p Func fn;
zUn>
)#ZC aPicker pk;
eqbxf#H! public :
l ' ]d& yI9~LTlA3 template < typename T >
7Dy\-9:v struct result_1
5qco4@8 {
b6D}GuW typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
K?')#%Z/{# } ;
RL>Nl ow RVN"lDGA template < typename T1, typename T2 >
2,Y8ML< struct result_2
N"|^AF {
`Rj<qz^7 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
mi|O)6>8n } ;
?{#P.2 bwM>#@H binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
HtOo*\Ne jY-i`rJN template < typename T >
qF6YH typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}~lF Rf {
bo&!oY# return fn(pk(t));
owe362q }
k/nOz* template < typename T1, typename T2 >
{! RW*B typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
JH2?^h|{ {
cL*D_)?8 return fn(pk(t1, t2));
ssW+'GD }
6w K= } ;
-tT{h4 Tgp}k%R~ /vPh_1 一目了然不是么?
rtDm<aUh 最后实现bind
p}.P^`~j TyMRm ?8Cxt|o> template < typename Func, typename aPicker >
)rD] y2^< picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
!@-j!Ub {
oaI7j=Gp return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
7\^b+* }
Ns9cx !U#kUj:4I 2个以上参数的bind可以同理实现。
`"[VkQFB/ 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。
aPB %6c= o_U=]mEDY 十一. phoenix
~fsAPIQ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
0TSj]{[ xc R for_each(v.begin(), v.end(),
s)yEVh (
+3vK=d_Va do_
?[Q;275 [
Z~g~,q cout << _1 << " , "
=HP_IG_ ]
HKP\`KBCj .while_( -- _1),
G Q&9by=} cout << var( " \n " )
3a#637% )
%Zx/XMs}e );
@{.rDz yuswWc' 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:
TEB%y9
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
?7G?uk]3,@ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
xXZ$#z\Z, 那么我们就照着这个思路来实现吧:
{Cs~5jYz G5zZf~r <_MQC template < typename Cond, typename Actor >
%-]j;'6}cX class do_while
!'ajpK {
5@j?7%_8 Cond cd;
U*/ Actor act;
a#! Vi93 public :
'O]_A57 template < typename T >
|x{:GWq struct result_1
m&,d8Gss^ {
8,Yc1 typedef int result_type;
F$ Us! NN } ;
)aquf<u@ u4$d#0sA do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
dT,X8 " i[d-n/) template < typename T >
KBzEEvx/$ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=0,")aa! {
{exF"ap do
bEbO){Fe {
>?M:oUVDU act(t);
B/E1nBobC }
gbr|0h> while (cd(t));
S7wZCQe return 0 ;
"rc}mq }
{_3ZKD(\ } ;
uVDB;6
30FYq? RNoS7[& 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
]S,I}NP 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。
*v:+AE 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。
UN|"D]>/ 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。
]ZO^@sH 下面就是产生这个functor的类:
!i_5XcH lhQ*;dMj%" 2|EHNy! template < typename Actor >
BAmH2" class do_while_actor
6$SsdT|8B {
]lQhIf6)k Actor act;
'4HwS$mW3 public :
U@D=.6\B do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
}'kk}2ej` 9]|[z{v'>l template < typename Cond >
HtY\!_Ea picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
XFYCPET } ;
:BMU c-[ j@UW[,UI t]eB3)FX 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
} M'\s 最后,是那个do_
9jaYmY]~ s26s:A3rh iv#9{T class do_while_invoker
28X)s!W' {
}}grJh>tGg public :
f(D?g template < typename Actor >
"793R^Tz do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
9AB~*;U {
SL%4w< return do_while_actor < Actor > (act);
zCO5`%14 }
*PL+)2ob } do_;
zd#qBj]g 3p!R4f)GN 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
_3A$zA 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
$C#~c1w 最后来说说怎么处理break和continue
axU!o /m> 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。
aeSy,: 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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