一. 什么是Lambda
"G`8>1tO_ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
y3vm+tJc{ 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,
15 ^5yRXC kwd)5J h*GU7<F:a DfQD!}= class filler
kbkq.fYr {
|r=.}9
- public :
ib%x&?|| void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
M :Aik& } ;
JKsdPW<? b|HH9\ TGJ\f 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:
zUhJr$N$ ?~5J!|r# Xqac$%[3 S(f V ,;Z for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
8?7gyp!k_f :>t?^r( ]'/ZSy, 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
}w)`)N nBVknyMFNF !7K-Kqn xf.2Ig 二. 战前分析
>xt*( j&} 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
MXxE)"G*a 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
P00pSRQHD K{&b "Ba1 42m}c1R for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
/j1p^=ARV /* --------------------------------------------- */
O<x53MN^ vector < int *> vp( 10 );
+RO=a_AS transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
[,|Z< /* --------------------------------------------- */
[n_H9$ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
DgLSDKO! /* --------------------------------------------- */
> HL8hN'q' int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
=/Dp* /* --------------------------------------------- */
!I? J^0T for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
FDAREE\j /* --------------------------------------------- */
X; gN[ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
0P_Y6w+ QJG]z'c+ 63$ R') 2ju1<t,8) 看了之后,我们可以思考一些问题:
}fo?K|Xx 1._1, _2是什么?
79^on8 k} 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。
swDSV1alMB 2._1 = 1是在做什么?
!!c.cv' 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。
[\ JZpF 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。
`f^`i~c\ N[$(y}
!s T_}\ 三. 动工
vR?L/G^. 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Z6b3gV XKsG2>l-W .~5cNu'#m m,u?
^W template < typename T >
>oc7=F<8lS class assignment
Lh &L5p7 {
c3lfmTT6^ T value;
*ihg' public :
w?AE8n$8 assignment( const T & v) : value(v) {}
Oz9k.[j( template < typename T2 >
ubhem(p# T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
+{/zP{jH } ;
r,6~?hG] EMH?z2iGd !UUh7'W4u 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
@T1>%oi 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
p;n )YY$ U6=m4]~Z e<^tY0rR& 0nAeeVz| class holder
Iw"?%k\U {
H[x 9 7r public :
9wKz p template < typename T >
q<JI!n1O assignment < T > operator = ( const T & t) const
q9Y0Lk {
nWZrB s
_ return assignment < T > (t);
YKh%`Y1< }
}7$\F!R } ;
aG|)k, !9o8v0ZI )K2n!Fbd 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
NUL~zb hJ:Hv.{`)W static holder _1;
p,D/ Pb8 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
yB.6U56 c2"eq2'BS for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
kXX RMR 而不用手动写一个函数对象。
raJyo>xXb5 5<w0*~Zd~ of& vQ nTu" 四. 问题分析
oS_p/$F, 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。
kd\yHI9A 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。
`hlyN]L 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
z|P& 8#txM 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
wU#Q>ut'% 下面我们可以对这几个问题进行分析。
GW
$iK@ <{-DYRiN 五. 问题1:一致性
6!Isz1.re 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
{8jG6 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Q|G[9HBI '`o+#\,b^% struct holder
m@c2'*&Y {
;pB?8Z //
E/GI:}YUy_ template < typename T >
DTIy/ T & operator ()( const T & r) const
m dC. FO- {
t%dPj8~ return (T & )r;
G#%
=R`k/ }
56':U29.] } ;
Nq~bO_-I hrAI@.Bo 这样的话assignment也必须相应改动:
eB]ZnJ2^= E0oJ|My template < typename Left, typename Right >
^$#Q_Y| class assignment
Y66 vJ<lM {
o!H"~5Trv! Left l;
E>V8|Hz; Right r;
5!cplx=< public :
t1~*q)!Mo assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
#-VKk template < typename T2 >
lMO0d_:b1 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
z(%Zji@!N } ;
aVtwpkgZ 4*dT|NU 同时,holder的operator=也需要改动:
"1#,d#Q $ |n&6z template < typename T >
h'jnc. assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Lq&xlW
j {
} M~AkJL return assignment < holder, T > ( * this , t);
(?3(=+t }
?NwFpSB2 ,,iQG' * 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。
r-V./M@L 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
'/p5tw8 l`u*,"$ return l(rhs) = r;
eeX)JC0A 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。
G37_
`C 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
-J6}7>4^8} g+CHF?O template < typename Tp >
}gn0bCJy class constant_t
<=`@`rm{ {
F%|(pHk const Tp t;
x-W0 h public :
C'$U1%:
j constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
CRf^6k_;( template < typename T >
{M$8V~8D const Tp & operator ()( const T & r) const
%q!nTGU~ {
m 8f_w return t;
3whyIXs }
FPMW"~v } ;
fGfv{4R P"#^i<ut@T 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Av[jFk 下面就可以修改holder的operator=了
C^~iz
in uJ$"2<O template < typename T >
Yk5kC0B assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
mU_O64 {
"N;|~S)w! return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
qnlj~]NV }
Xgm7>=l )Qc$UI8L 同时也要修改assignment的operator()
Psv!`K r5"/EMieh template < typename T2 >
{xr]xcM'b T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
E5dXu5+ye 现在代码看起来就很一致了。
;Cy@TzO/| 8?$2;uGL 六. 问题2:链式操作
pqe
tYu 现在让我们来看看如何处理链式操作。
f0F$*"#G 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。
B?M+`; 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。
?-f>zx8O 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。
7PMZt$n 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
|bk*Lgkzw zaZnL7ZJX template < typename T >
fin15k struct result_1
|);>wV" {
0b4OJ[ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
,jn?s^X6Dj } ;
/F_
:@#H ^WNJQg' 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
S|[UEU3FpB g{%'; template < typename T >
_=8+_OEk struct ref
WdT|xf.Q& {
I ?>#neHc6 typedef T & reference;
+@Y[i."^J } ;
Bag#An1 template < typename T >
ueR42J%s struct ref < T &>
_a&|,ajy> {
P5>CSWy% typedef T & reference;
+RkYW*|$S } ;
G
DV-wPX 6fkr!&Dy7 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Cu:Zn% U]|q4!WE template < typename T >
IfcFlXmt2 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
,<1* {
ju#63 return l(t) = r(t);
e@OA> }
CC\z_C*P-p 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。
K\b O[J 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
+HX'A C +]-KzDsr"V 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
lIz_0rE _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
))`Zv=y" _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
@m V C +5 调用divide的对象返回一个add对象。
{rT`*P~ 最后的布局是:
u3vmC:bV Add
q3F5\6aN / \
^mi4q[PM Divide 5
A-5+# / \
+&OqJAu _1 3
Q(UGwd1 似乎一切都解决了?不。
S F>D:$a 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
LzRiiP^q 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
O@iW?9C+ OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
CWp1)%0= E0Q"qEvU template < typename Right >
R(sM(x5a` assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
0?SLRz8 Right & rt) const
Jdn*?hc+ {
d 4]%Wdvf return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
g5Rm!T+@I< }
`?JgHk 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
(L$~zw5gr 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。
|8 bO5l: 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。
{ah=i8$ 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。
*Xoscc 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。
It4z9Gh 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?
U$)Hhn|X 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
C8E C?fSQ /\rq$W_ template < class Action >
<(4#4=ivP class picker : public Action
,SF.@^o@a {
Eap/7U1Q public :
y.p6%E_` picker( const Action & act) : Action(act) {}
fm%RNAPvc // all the operator overloaded
V=&,^qZ } ;
abeSkWUL( DYlvxF` 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。
T-C#xmY( 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:
toqzS!&.v .dT;T%3fO template < typename Right >
xGfDz*t picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
87KrSZ {
c^O#O return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
z,FTsR$x }
_I_?k+#WFe 1~DD9z Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
1G%PXrEj8 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。
l&*)r;9 \bm6/fhA: template < typename T > struct picker_maker
=`~Z@IbdI {
c%@~%IGF typedef picker < constant_t < T > > result;
{|Ki^8 h/p } ;
&_d/ciq1f template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
GWhAjL/N {
[Cj}nld typedef picker < T > result;
U}w+`ZLN } ;
-,VhS I _sR9 下面总的结构就有了:
1/ pA/UVO 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。
_]xt65TL 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。
RR!!hY3 K picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
]<T8ZA_Y; 至此链式操作完美实现。
l (,;wAH ;{f?? G ZuvPDW% 七. 问题3
V.ji
_vX 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。
] 5v4^mk qmA2bw] template < typename T1, typename T2 >
7TkxvSL X ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&
8'( {
U`8|9v return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
G4Kmt98I }
5!F\h'E ZBmXaP[9 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:
#RM3^]h F|l`YtZZd template < typename T1, typename T2 >
x8?x/xE struct result_2
5 n+ e {
{kPe#n>xT typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
pzq;vMr } ;
{HHh.K r1ok u0 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?
$54=gRo^ 这个差事就留给了holder自己。
g&+Y{*Gp 5m^Hi}S_ tB7K&ssi template < int Order >
n2d8;B# class holder;
N3gNOq& template <>
0UGiPH,() class holder < 1 >
-nk#d%a\ {
TcD[Teu public :
FU\/JF.j template < typename T >
)!k_Gb`#X struct result_1
vZE|Z[M+< {
9G#8%[W typedef T & result;
b>QM~mq3^I } ;
tyuk{*Me: template < typename T1, typename T2 >
3gG+`{< struct result_2
"65||[=8 {
*:9 >W$0u typedef T1 & result;
H5Ux.]y } ;
.vN%UNu template < typename T >
SgpZ;\_ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
>AQ)x {
(@ fa~?v>@ return (T & )r;
@1v3-n= }
1t~FW-: template < typename T1, typename T2 >
Y . typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
dXiE.Si {
1xO!w+J# return (T1 & )r1;
)d}H>Qx= }
ut4r~~Ar } ;
v._Egk0 %9T~8L
@. template <>
]bTzbu@ class holder < 2 >
j9URl$T: {
-J"qrpZ^ public :
QSHJmk 6L template < typename T >
V)0[`zJ struct result_1
s]y-pZ {
t/KcXM typedef T & result;
5=Kq@[(4 } ;
C}mYt/ template < typename T1, typename T2 >
eC6>yD6D struct result_2
-(\1r2
Y {
K`Bq(z?/ typedef T2 & result;
[x!i*
rW3 } ;
(;0$i?3\ template < typename T >
.4Qb5I2# typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
EqD^/(,L2 {
j?:`-\w5 return (T & )r;
4l lD6&% }
AqV09 $ template < typename T1, typename T2 >
sULIrYRA typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
;OOj[%. {
+`;+RDKY* return (T2 & )r2;
7hB#x]oQo }
59{;VY81 } ;
-7>^
rR V {TyCj?3 B 1.'(nKoq 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> >。
|DN^NhtE 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
K;oV"KRK 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
o]Z
_@VI Hf VHI1f return l(i, j) = r(i, j);
z)4UMR#b& 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
;>NP.pnA) 9wL!D3e
{Q return ( int & )i;
5;W\2yj return ( int & )j;
Hm>-LOCcl 最后执行i = j;
$hh+0hs 可见,参数被正确的选择了。
8h2D+1,PZC OmB
TA=E< ,H>W:O XZ.7c{B< wJ6_I$> 八. 中期总结
sffhPX\I 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:
-i#J[>=w{C 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
@-0Fe9 n= 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
9khjwt 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
{!L=u/qs" d9O:,DKf cZqfz *kP;{Cb` 8tU>DJ}0 mge#YV:: 九. 简化
n_v02vFAHT 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。
lM>.@: 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
'|Qd0,Z 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
rfYP*QQY 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
/vHYM S +-*/&|^等
d$pYo)8o({ 2. 返回引用。
^f9>l;Lb =,各种复合赋值等
Gb;99mE 3. 返回固定类型。
Cl,9yU)1n 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
elu=9d];@ 4. 原样返回。
)1WMlG operator,
".gNeY6)x 5. 返回解引用的类型。
4Rx~s7l operator*(单目)
6Lb{r4^ 6. 返回地址。
Uo~T'mA" operator&(单目)
>?z:2@Q)B 7. 下表访问返回类型。
H
nK!aa operator[]
u$C\E<G^ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
PSPTL3_~ operator<<和operator>>
@Tm`d ?^ }3Qc 24` 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。
FH.f- ZU 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
1I ""X]I_ "# !D|[h0 template < typename Left >
CphFv!k'Z struct value_return
_ Hc%4I {
_BbvhWN&+ template < typename T >
n+2%tW struct result_1
vDsF-u1 {
C8ZL*9U typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
SAR=
{/ } ;
k0JW[04j H9U.lb template < typename T1, typename T2 >
{Ur7#h5 struct result_2
gljo;f: {
w8p8 ;@ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
O5zE {# } ;
H(b)aw^(% } ;
jXixVNw YScvyh?E eeM?]J- 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
8] `Ru5nd / 2xSNalC 下面我们来剥离functor中的operator()
:|rPT)yT] 首先operator里面的代码全是下面的形式:
)n>+m|IqY( YlTaN,?j return l(t) op r(t)
c;9.KCpwx return l(t1, t2) op r(t1, t2)
4ZwKpQ6 return op l(t)
\w%@?Qik return op l(t1, t2)
"N 3)Qr return l(t) op
<`)iA-Df;9 return l(t1, t2) op
L_Q S0_1 return l(t)[r(t)]
(!3;X"l return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
E;9>ePd@ ]W/>Ldv 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:
9gy(IRGq/ 单目: return f(l(t), r(t));
le8 #Z}p return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
2Q@Y^t
双目: return f(l(t));
ygzxCn|# return f(l(t1, t2));
s9 @Sd 下面就是f的实现,以operator/为例
.fp&MgiQ [*Uu#9 struct meta_divide
~W-cGb3c {
5!(?m~jJ template < typename T1, typename T2 >
:QPf~\w? static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
.XS9,/S {
>&Y-u%}U return t1 / t2;
'1Y\[T* }
1_hW#I\' } ;
cG{L
jt eM2|c3/ 这个工作可以让宏来做:
'RbQj}@x * ?]~
# #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
=^tA_AxVw template < typename T1, typename T2 > \
iX "C/L|JN static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
g9~]s9 以后可以直接用
@kxel`,$e DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
D d,2;#_ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
@1:0h9% (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
iOCqE 5d3 H
C0w;MG) xr%#dVk 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
Zsx3/} R[jEvyD>( template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Kr-G{b_Pp class unary_op : public Rettype
2VoKr) {
,|h)bg7. Left l;
"@/62b public :
Hy_;nN+e unary_op( const Left & l) : l(l) {}
mJ}opy!{; C\*4q8( template < typename T >
+>\id~c( typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
. (}1%22 {
U;q];e:,=} return FuncType::execute(l(t));
t#i,1aHA }
!?!C'-ps =
ieag7! template < typename T1, typename T2 >
4\M.6])_ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
c>"cX& {
Y>+y(ck return FuncType::execute(l(t1, t2));
>>{FzR }
tmUFT } ;
oXXC@[??}N 2L?!tBw?1 TuDE@ gq( 同样还可以申明一个binary_op
^-z=`>SrS" \QE)m<GUe template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
cWyW~Ek class binary_op : public Rettype
{gbn/{ {
}a
AH Left l;
0tg8~H3yy Right r;
0&_UH}10 public :
MY#
binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
L2Pujk DwHF[]v' template < typename T >
9}a_:hAy/ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!`41q=r {
}v:jncp return FuncType::execute(l(t), r(t));
.
\ }
D^%^xq)E r%:+$aIt template < typename T1, typename T2 >
^V$Ajt typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
a<}#HfC;' {
b306&ZVEk return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Wjhvxk }
<1%f@}+8 } ;
+)o}c"P! AKMm&(fh% ;4N;D 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
5p.rwNE 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
#Zrlp.M4 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
oy<WsbnS 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
a:QDBS2Llv 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
b[V^86X^ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
A\8}|r(>9E 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
K2%w0ohC 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
,^#yo6- 下面是修改过的unary_op
KM^ufF2[ B,,D7cQC template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
qOIW(D class unary_op
q.,JVGMS {
23~Sjr
Left l;
Xy5e5K 8Q_SRwN public :
R<OI1,..r sc,Xw:YO unary_op( const Left & l) : l(l) {}
o=0]el^A =s<( P1|" template < typename T >
HRB<Y
mP@ struct result_1
Z+@2"%W {
E Cyyl typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
U8
nH;}i } ;
+TXX$)3% K tNY_&xd template < typename T1, typename T2 >
r Tz$^a}/ struct result_2
OpHsob~ {
C*P7-oE2rh typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
B(M6@1m_ } ;
..rOsg{ l\C.",CEcc template < typename T1, typename T2 >
=UV`.d2[ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
u*hSj)vr1 {
~6p[El#tS return OpClass::execute(lt(t1, t2));
CHz+814 }
_4g.j eUg~)m5G template < typename T >
K'GBMnjD typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/~3r;M {
H)n9O/u return OpClass::execute(lt(t));
aA,!<^&} }
'q`^3&E cFJY^A } ;
E~6c -Lw vh$%9ed A{A\RSZ0 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
?!+MM&c-n 好啦,现在才真正完美了。
[UH||qW 现在在picker里面就可以这么添加了:
NX}<*b/ 0=?<y'= template < typename Right >
@Z12CrJ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
P
Y {
|j,"Pl}il^ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
=uS9JU^E }
;n
7/O5M| 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。
w4gJoxY-` 'ET~ : 2EDjW 2 O%`G+\) ;5)P6S.D 十. bind
]?(-[ 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。
6ZP"p<xX 先来分析一下一段例子
Q637N|01 `G}TG( (=om,g} int foo( int x, int y) { return x - y;}
P09;ng67 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Hg=";,J bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
ZusEfh? 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。
P(f0R8BE 我们来写个简单的。
/#)/; 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
y2^Y/)
对于函数对象类的版本:
jWrj?DV,2N ye,>A. template < typename Func >
R21b!Pd\ struct functor_trait
Kkm>e{0)AY {
++^l]8 typedef typename Func::result_type result_type;
M
r5v< } ;
c_4[e5z 对于无参数函数的版本:
^y<<>Y'I y#3j`. $3p template < typename Ret >
?k(7 LX0j struct functor_trait < Ret ( * )() >
;;#qmGoE {
)% ~OH typedef Ret result_type;
a m|F?|1 } ;
73/P&hT 对于单参数函数的版本:
*Qg _F6y >LOjV0K/
template < typename Ret, typename V1 >
_I:/ZF5 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
A\HxDIU {
`ojoOB^L typedef Ret result_type;
u=`L) } ;
\nPEyw,U 对于双参数函数的版本:
~Vr.J}]J $\X[@E S0 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
sT}.v* struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
rustMs2p {
Z$/xy" typedef Ret result_type;
[PNT\ElT } ;
?#}N1k\S 等等。。。
=A83W/4 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
pHLB = r hEKf6# template < typename Func >
Z{]0jhUyNh struct func_return
7$CBx/X50) {
@$[?z9ck" template < typename T >
NQJq6S4@ struct result_1
[OC5l> {
E2R&[Q"% typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
6ZP(E^. } ;
MygfT[_ jIC_[ template < typename T1, typename T2 >
%C|n9* struct result_2
'"SEw
w {
l`#4KCL( typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
y1dDO2mA } ;
n*[XR`r} } ;
;:\<gVi:
<G|(|E1 fF7bBE)L/| 最后一个单参数binder就很容易写出来了
1v.c 6~ Rwz0poG`WG template < typename Func, typename aPicker >
*U&0<{|T class binder_1
:~Wrf8UQ {
L^@'q6*} Func fn;
oX30VfT aPicker pk;
~*z% e*EL public :
RtTJ5@V( |$8~?7Jv template < typename T >
c;Pe/ d struct result_1
7z JRJ*NB {
^c- typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
k_
& :24Lj } ;
mr*JJF0Z ON=@O template < typename T1, typename T2 >
(^TF%(H struct result_2
,|y:" s {
WrQD X3 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
hI]Hp3S } ;
B-ngn{Yc ?XrQ53 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
;oW6 NJ
mF*2#]%dx template < typename T >
0D\#Pq
v typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
m$}R% {
Wh+{mvu# return fn(pk(t));
I&}L*Z?` }
e!N:,`R
5 template < typename T1, typename T2 >
BTGvN% typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ZSjMH .Ij" {
yu!h<nfzA return fn(pk(t1, t2));
Ugu[|, }
l{I6&^!KS } ;
($au:'kU
x$5) ^ud? ~zCEpU|@N 一目了然不是么?
-JMdE_h 最后实现bind
{XR6>] ]
o*#t `Q|*1 template < typename Func, typename aPicker >
5D\f8L picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
?pr9f5 {
IUE~_7 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
j9eTCJqB }
`q}I"iS zM bN;tu 2个以上参数的bind可以同理实现。
i
UCXAWP 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
D!{Y$; "& ])lz[u 十一. phoenix
CR8/Ke Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
1"zDin!A @e(o129 for_each(v.begin(), v.end(),
+giyX7BPJ (
{@6=Q 6L do_
G`SUxhC k [
K0-ypU*P cout << _1 << " , "
HePUWL' ]
>80;8\ .while_( -- _1),
HW3 }uP\c cout << var( " \n " )
LLk(l#K* )
77C'*tt1] );
o3Yb7h9 .`HYA*8_ 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:
fol,xMc& 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
=5J7Hw&K operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
0Vlk;fIh 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Lm*e5JnV F"&~*m^+ [B+yyBtx template < typename Cond, typename Actor >
JJP08oP class do_while
S>h;K` {
15%w 8u Cond cd;
'8Q]C*Z Actor act;
Bc+w+ public :
qaY1xPWz" template < typename T >
veMH struct result_1
/qMG=Z {
"@%7 -nu typedef int result_type;
0H6(EzN } ;
i!J8 d" S=5<^o^h3 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
%-)H^i~]% )2Wi`ZT template < typename T >
7|{}\w(I typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;nep5!s;< {
"fG8?)d; do
wN@oYFoL {
2/vMoVT, act(t);
-=%@L&y1 }
QqFR\6 while (cd(t));
(\\eo return 0 ;
pOGeruu? }
v=0(~<7B } ;
GR&z, .:@Ykdm4I fKeT,U`W 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
'C`U"I 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。
kh
{p%<r{ 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。
4]yOF_8h 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。
wG~`[>y ( 下面就是产生这个functor的类:
k3u"A_"c G0/4JSH Mmxlp.l template < typename Actor >
5*+!+V^?X class do_while_actor
(zgW%{V@ {
~<O7$~ Actor act;
<oR a3Gi(% public :
q;R],7Re do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
;|pBFKx ,=UK}*e" template < typename Cond >
E0Y-7&Fv picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
wfNk=)^$ } ;
RX>xB dYG,_ji v'U{/ ,x 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
x}_]A$nV 最后,是那个do_
Zo|.1pN !ipR$ dM Q3
u8bx|E class do_while_invoker
qlb-
jL {
4.Q} 1%ZN public :
q@Zn|NR template < typename Actor >
9f2UgNqe9 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
G~Hzec{#tg {
eFaO7mz5V% return do_while_actor < Actor > (act);
u])b,9&En }
W~zbm] } do_;
TOkp%@9/ lhYe;b( 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
IAw{P08+ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
kddZZA3` 最后来说说怎么处理break和continue
B
P2=2)Q 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。
Ka[t75~; 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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