一. 什么是Lambda
eoL0^cZj 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
`axQd%:AC 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,
@7X\tV.Z K*:Im#Q 1:5P%$?b ]:!8 s\# class filler
k!vHO {
X&,N}9>B public :
>vxWx[fRu void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
)BpIxWd? } ;
vVdxi9yk _KxX&THaj ku-cn2M/ 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
{[lx!QF 8& V^WQ6G1 R05T5Q1]A 6Ok,_
! for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
9JXhHAxD `>y[wa>9r 8(uw0~GO 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
*Ji9%IA Sy:K:Z|[U 9<w=),R`8 `U!(cDY 二. 战前分析
)2toL5 Q 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
*.,8,e8Vq 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
vj(@.uU) sgD@}":m hsz$S:am for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
bsMC#xT /* --------------------------------------------- */
Q>V?w gZ vector < int *> vp( 10 );
VAt>ji7c transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
QdirE4W /* --------------------------------------------- */
E4hq} sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
XWc|[>iO /* --------------------------------------------- */
69-$Wn43< int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
y^, "gD /* --------------------------------------------- */
'&/(oJ;O~ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
4fD`M(wv /* --------------------------------------------- */
:nt}7Dn' for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
*:(1K%g ?'T"?b< HoMQt3C Qk|( EFQ9 看了之后,我们可以思考一些问题:
?3n=m%W,J* 1._1, _2是什么?
qPp]K?. 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
2,+@#q 2._1 = 1是在做什么?
rdFs?hO 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
Hc>([?P%t Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
8R&z3k;!t XpOCQyFnM xL|?(pQ/BK 三. 动工
Mi<*6j0 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
i4 P$wlO $`ON!,oa B>R*
f C@g 20n%o&kG]8 template < typename T >
7%W!k zp> class assignment
zkH<aLRB {
EWSr@}2j
. T value;
{6ajsy5= public :
9'D8[p% assignment( const T & v) : value(v) {}
0H;"5 template < typename T2 >
R,uJK)m T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
oJhEHx[f } ;
hcj{%^p {E3;r7 4;08n|C 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
='KPT1dW* 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
CzK%x?~] :u,2"] X5|?/aR} 4GEjW4E class holder
Lqg7D\7j {
w6%l8+{R public :
!d/`[9jY template < typename T >
<Wp`[S]r assignment < T > operator = ( const T & t) const
9Y;}JVS {
A[K:/tB return assignment < T > (t);
\XZU'JIO }
*{HGLl|= } ;
*sIi$1vHu hg(KNvl c>M_?::)0 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
D
"JMSL4r ;]|m((15G static holder _1;
bDxPgb7N= Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
1OuSH+ +SP!R[a for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
y[TaM9< 而不用手动写一个函数对象。
FI80vV7
n\~"Wim<b }S
Y`KoC1 dP$y>%cB 四. 问题分析
Vjv6\;tt8 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。
L2:oZ&:u`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。
e,PQ)1 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
%w;1*~bH 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
ch%Q'DR_I) 下面我们可以对这几个问题进行分析。
0:~gW#lD 3 ATN?V@ 五. 问题1:一致性
#u!y`lek 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?|
@Z"QA!OK~c 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
w; yar=n G:H(IA7Z struct holder
<e@I1iL37y {
?14X8Mb8W_ //
F o--PtY`p template < typename T >
,Gf+U7'K T & operator ()( const T & r) const
RXIH(WiK {
5|{ t+u return (T & )r;
r>n8`W }
18l~4"|fk } ;
h5h-}qBA T#ecLD# 这样的话assignment也必须相应改动:
2d,wrC<'$ mE)x7 template < typename Left, typename Right >
T1Ln)CS?9 class assignment
1KfJl S+ {
-Hl\j(D7 Left l;
2nOe^X!* Right r;
9&?tQ"@x public :
q{N lF$X assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
B{=,VwaP_ template < typename T2 >
?,A8 fR T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
r-Xjy*T } ;
R$~JhcX*l' \H}@-*z+) 同时,holder的operator=也需要改动:
5k!(#@a_T 476M` gA template < typename T >
= m!! assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
'Y6(4|w
( {
KV3+}k return assignment < holder, T > ( * this , t);
GLoL4el }
.>cL/KaP *
S+7BdP
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。
*{L<BB^ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
>xk:pL*o` oQE_?">w return l(rhs) = r;
&AkzSgP 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。
Wl}G[>P 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
`pn-fk lS Kv* template < typename Tp >
QQ2OZy>W class constant_t
*>R/(Q {
l-JKcsM const Tp t;
6r?cpJV{
public :
?j
; ,q constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
OmQuAG
^\x template < typename T >
[K^q:3R const Tp & operator ()( const T & r) const
B@:XC&R^ {
`jl. f return t;
6'X.[0M }
*AJezhR } ;
!7#froh Wl^/=I4p# 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
n,R[O_9u[ 下面就可以修改holder的operator=了
QyBK*uNdV D(2kb template < typename T >
lqwJ F & assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
b]s%B.h {
e=NQY8? return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
m78MWz]Yo }
Rg!aKdDl$ }tg:DG 同时也要修改assignment的operator()
Ix l"'Q_z ~vvQz" template < typename T2 >
KfN`ZZ< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Yqj.z| }Nb 现在代码看起来就很一致了。
\1c`) [~&:`I1 六. 问题2:链式操作
_*-'yu8# 现在让我们来看看如何处理链式操作。
bU@>1>b6lE 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。
1+y6W1m^R 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。
&Cn9
k3E\R 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。
4h0jX9 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
m0q`A5!) W.7d{
@n template < typename T >
}][|]/s?42 struct result_1
"#"Fp&Z7 {
% /wP2O< typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
0zkT8'v } ;
GqF.T#| d}A2I 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:
rSFXchD/ R2Fh^x template < typename T >
clU3#8P!= struct ref
3C5D~9v {
sfBjA typedef T & reference;
t.i9!'Y ] } ;
w[n>4?"{ template < typename T >
DqC}f# struct ref < T &>
APOU&Wd {
*p<5(-J3 typedef T & reference;
($ 1<Dj: } ;
[OToz~=) Z6
|'k:R8 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
qS`|=5f `0i}}Zo template < typename T >
@=|
b$E typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
;),O*Z|"v {
%A Du[M. return l(t) = r(t);
Bo\dt@0; }
X;[zfEB 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
'%r@D&*vp 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
=xQfgj .TrQ +k> 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
"u>sS _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
QR-R5XNT[ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
pkMON}"mj +5 调用divide的对象返回一个add对象。
I3y4O^? 最后的布局是:
b"3T(#2<* Add
R@{/$p: / \
i)^ZH#Gp Divide 5
hF%~iqd / \
FT?1Q' _1 3
1VM5W!} 似乎一切都解决了?不。
NCh(-E 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。
XIW:Nk!S 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。
7bW!u*v-c 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:
}(7QJk5 j 2\8\D^ template < typename Right >
g|*eN{g]uE assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
h],%va[ Right & rt) const
/xbF1@XtL {
;.[$ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
*Zo o }
8$xKg3-3M 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
>^)5N<t? 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。
8QgL7 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。
.2- JV0 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。
8@*|T?r 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。
9^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?
VX@G}3Ck 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:
qc4"0Ap' .L|ax).D template < class Action >
(+v*u ]w4 class picker : public Action
wuC tg= {
=id $ public :
3B|-xq;]I picker( const Action & act) : Action(act) {}
cNB$g )` // all the operator overloaded
F!cAaL1 } ;
KO;6 1y: wg~`Md Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
.*ovIU8 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
ZUI\0qh+ l,2z5p template < typename Right >
V.[#$ip6: picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
~O7(0RsCN {
]6[d-$#^ko return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
w+(wvNmNEK }
NjyIwo0 <;Z3
5{ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
( #"s!!b 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
m8A_P:MQq aw~EK0yU
template < typename T > struct picker_maker
ZvKMRW {
|dzF>8< ) typedef picker < constant_t < T > > result;
~,65/O } ;
6OW-Dif^AG template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
JX<W[P>M {
%4KJ&R
(>[ typedef picker < T > result;
*w,gi.Y3 } ;
PGhZ`nl [$Bb'],k 下面总的结构就有了:
ll09j Ef 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。
9>>}-;$ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
;i?!qB>baX picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
TRok4uc 至此链式操作完美实现。
`5&V}"lB qP'g}Pc M\6v}kUY 七. 问题3
A>2p/iMc 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。
TAoR6aE z$5C(! ) template < typename T1, typename T2 >
L2$L.@ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
sYP@>tHC {
/8HO7E+5 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
OkUpgXU }
!Qzp!k9d <\EfG:e 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:
GLF"`M /g <%7
V`,*g/ template < typename T1, typename T2 >
itgO#(g$Q struct result_2
sZDJ+ {
j'x{j %U typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
o+Z9h1z%, } ;
iRtDZoiD' ,LO-!\L 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
:J-5Q]# 这个差事就留给了holder自己。
~B\: HwuPjc# e!Okc*, template < int Order >
W-QPO class holder;
9v2 ; template <>
-;-"i J0 class holder < 1 >
,RO(k4 {
.p}Kl$K] public :
-Lb^O/ template < typename T >
+N@F,3yNa struct result_1
Lc?O K"[m {
;VRR=p%, typedef T & result;
5^/[] * } ;
mIo7 K5z{ template < typename T1, typename T2 >
{jf~?/< struct result_2
ptQ(7N {
&2igX?60 typedef T1 & result;
;)a9Y? } ;
`0D1Nh"%k template < typename T >
uJ\Nga<? typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
D:EF@il {
V~Lq,oth return (T & )r;
sR.j~R }
Uroj%xN template < typename T1, typename T2 >
aB'@8[]z typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
(=/;rJ`q {
LS;anNk@.} return (T1 & )r1;
2GzpWV( }
,+9r/}K]/ } ;
gVkI=J Fo~v.+^? template <>
RkwY3s" class holder < 2 >
Y1\vt+`O {
0&@pX~h: public :
c<e\JJY5? template < typename T >
$twF93u$ struct result_1
I!D*( > {
o hlVc%a typedef T & result;
R?s\0 } ;
W
F<V2o{k template < typename T1, typename T2 >
>IjLFM+U struct result_2
<LN $[&f# {
q04Dj-2< typedef T2 & result;
|9eY
R } ;
2A+,. S_!x template < typename T >
^ni_%`Ag typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
)7J>:9h {
{[*_HAy7 return (T & )r;
EZBzQ"" }
C<XDQ>? template < typename T1, typename T2 >
cO&9(.d typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
[^~9wFNtd {
G1tp return (T2 & )r2;
K/cK6Yr }
nUHVPuQ/'T } ;
O%e.u>=4% C|LQYz-{ 2z3A"HrlA 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> >。
[hbp#I~*[ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
#57z-x[1 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Iq\oB >~~\==". return l(i, j) = r(i, j);
mM>|fHGA 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
4V8wB}y7e pr(\?\a return ( int & )i;
taaAwTtk?A return ( int & )j;
ku8c) 最后执行i = j;
':4pH#E 可见,参数被正确的选择了。
|pSoBA9U +to9].O7y !@k@7~i MDt?7c c\MDOD%9 八. 中期总结
Xm'K6JH' 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:
1H7Q[ 2E 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Dj"=kL0 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
IxBO$2 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
vW3Zu B 4'&BpFDUb ><c5Humr I=a$1%BzEX }*
JMc+!9@ a=VT|CX[ 九. 简化
x`i`]6q 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。
S\gP= .G 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
*wcoDQ b; 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:
7g+ ] 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
#SNI
dc>9\ +-*/&|^等
Fg_s'G,` 2. 返回引用。
*PU,Rc()6 =,各种复合赋值等
uiA:(2AQ 3. 返回固定类型。
l}c2l' 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
a@ }r[0O 4. 原样返回。
j],.`Y operator,
tdF[2@?+ 5. 返回解引用的类型。
F:GKnbY operator*(单目)
~la04wR28 6. 返回地址。
:Xh`.*{EX operator&(单目)
QC,(rB 7. 下表访问返回类型。
KdsvZim0> operator[]
5>Yd\(`K 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
ODA#vAc! operator<<和operator>>
q.km>XRk~ 6*33k'=;F 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。
_O9H._E 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
$OoN/^kv ld:alEo template < typename Left >
"m;]6B." struct value_return
fhx:EZ:~ {
){6)?[G template < typename T >
Kg-X]yu*0 struct result_1
i9U_r._qj; {
G<6grd5PP typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
$50"3g!Y } ;
_5 tqO5' z}2e;d 7 template < typename T1, typename T2 >
m@yVG|eP# struct result_2
_k.bGYldk {
Jd"s~n<>K typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
N4|q2Jvj6 } ;
,!u@:UBT } ;
i9k]Q(o }_l
-'t ?$4R < 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
E wsq0D zb}+ m#q 下面我们来剥离functor中的operator()
Sb4PCt 首先operator里面的代码全是下面的形式:
\OT)KVwO ^6y4!='ci return l(t) op r(t)
k|Yv8+XT return l(t1, t2) op r(t1, t2)
f.)F8!! return op l(t)
Cy:`pYxhd return op l(t1, t2)
<;E[)tv return l(t) op
m{dyVE return l(t1, t2) op
(jMAa% return l(t)[r(t)]
Cf=q_\0|W return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
TM}'XZ& ?iEXFYJG 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
dN/ "1%9) 单目: return f(l(t), r(t));
l~!fQ$~ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
6cT~irP 双目: return f(l(t));
i)PV{3v$J return f(l(t1, t2));
]N <] 下面就是f的实现,以operator/为例
%g@3S!lK \(U" _NPp struct meta_divide
T_tDpq_| {
f"<@6Axq template < typename T1, typename T2 >
PeUd static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
j*~dFGl) {
OK?3,<x return t1 / t2;
J$9xC{L4 }
AKCfoJ } ;
K0RYI69_ 8w8I:* 这个工作可以让宏来做:
Fxth>O`$ j[J@tM# #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
]{2{:`s template < typename T1, typename T2 > \
>{qK]xj static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
0ij~e< 以后可以直接用
X$|TN+Ub DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
!eAdm 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
!:O/|.+Vmf (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
OV("mNh LLn{2,jfQ p@7i=hyt`p 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
*(&ClUQQ .4C[D{4 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
>yA,@%X class unary_op : public Rettype
^A"lkV7 {
J6(
RlHS; Left l;
=Q8H]F public :
1'v !9 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
P-OPv%jyi S|q!? /jqj template < typename T >
U|Z>SE<k typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
q]i(CaKh {
P
5qa:< return FuncType::execute(l(t));
9oz (=R }
M o"JV 60aKT:KLC_ template < typename T1, typename T2 >
,8=`* typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
yw*mA1v {
>4|c7z4 return FuncType::execute(l(t1, t2));
lKV\1(` }
jq("D, } ;
x*R8^BA]pR 0ve` ( ztim 同样还可以申明一个binary_op
=2nn "YVP n,?IcDU~m template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
OSa}8rlr' class binary_op : public Rettype
,bVS.A'o {
xjK_zO*dLq Left l;
^#BGA|j Right r;
% L ># public :
lsB9;I^+x binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
1]
%W\RHxo /K,|k
EE'n template < typename T >
JIP+ !2 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
lLkmcHu {
||=[kjG~ return FuncType::execute(l(t), r(t));
Wm$`ae
}
2B9i R ovDJ{3L6O template < typename T1, typename T2 >
t8DL9RW' typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&>W (l. {
LmXF`Y$ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
xMNNXPz( }
vcw>v={x } ;
+dCDM1{_a (aJP: ^ :>P4L,Da] 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
8Q^6ibE 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
*,W!FxJ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
5oU`[&=Ob 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。
9|N"@0<B 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
g=FDm* 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。。。
5@+4 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
=& q-[JW 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)
FJ{,=@ 下面是修改过的unary_op
n^iNo N p|'7D template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
W,HH *! class unary_op
g|K6iY {
Z;GIlgK9 Left l;
80?6I%UB< .:{h{@a public :
r=~WMDCz@ 4{;8:ax&w unary_op( const Left & l) : l(l) {}
$hjP}- oUX M&qh]v gC template < typename T >
'dIX=/RZ struct result_1
v[{8G^Z}54 {
Fl_dzh,E typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
sK`~Csb
iB } ;
n#+%!HTh %RQ C9! template < typename T1, typename T2 >
x">W u2 struct result_2
m]FaEQVoE {
.KLm39j( typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
nT.L}1@ } ;
aO.\Qe+j >=-GD2WK template < typename T1, typename T2 >
h4CTTe) typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=tr1*s{ {
RzA2*]%a return OpClass::execute(lt(t1, t2));
K*R)V/B/l }
`fBG~NDw -}{%Q?rYj template < typename T >
-{X<*P4p typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ixIV=# {
0jxO |N2) return OpClass::execute(lt(t));
lx\qp`w }
0U82f1ei :+~KPn>w5 } ;
_ PXG AS tcBC!_vF =n@F$/h 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
aO8ch 好啦,现在才真正完美了。
]y3pE}R 现在在picker里面就可以这么添加了:
#TMm#?lC B4]AFRI template < typename Right >
,CJAzGBS picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
4. 1rJa {
[YC=d1F5 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
9$7&URwSDI }
Ts|--, 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
+kjzn]}f uYFMv=>j Y,k(#=wg C=fsJ=a5; Z?m
-&% 十. bind
ipG5l 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
x|]\1sb" 先来分析一下一段例子
iM:yX=>a e8$l0gzaD drW~)6Lr@ int foo( int x, int y) { return x - y;}
K K?Zm_ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
9mam ~)_ | bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
exfmq 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。
i 3m3zXt 我们来写个简单的。
gRBSt
M&hU 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
gks ==|s. 对于函数对象类的版本:
Lj}>Xy(7< ;W]D ~X& template < typename Func >
&!ED# gs struct functor_trait
?2{bKIV_ {
z< z*Wz typedef typename Func::result_type result_type;
sU\c#|BSC" } ;
25UYOK}! 对于无参数函数的版本:
/\na;GI$ v @:~mwy template < typename Ret >
kr%2 w struct functor_trait < Ret ( * )() >
XC=%H'p {
Y[2Wt%2\6 typedef Ret result_type;
&e5(Djz8t } ;
(=1)y'. 对于单参数函数的版本:
U4Z[!s$ MWiMUTZg3 template < typename Ret, typename V1 >
2@vJ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
n5|l|#c$N {
1%%'6cWWu typedef Ret result_type;
WzjL-a( } ;
yQ9ZhdQS 对于双参数函数的版本:
Mtm/}I pe9@N9_5 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
d')-7C struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
}^9]jSq5 {
l71gf.4g typedef Ret result_type;
9Gca6e3 } ;
-
ay5 等等。。。
O`WIkBV! 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
>&OUGu| #/|75
4]] template < typename Func >
zrs<#8!Y_! struct func_return
d{f@K71* {
-T7%dLHY template < typename T >
b/t struct result_1
} ^i b {
p~K9
B-D typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
6R`Oh uN.> } ;
` @8`qXg XAPYpBgm template < typename T1, typename T2 >
~4\,&HH struct result_2
VU|;: {
Wqra8u# typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
oBA`|yW{U } ;
D==Mb~ } ;
FXV`9uq}Z $J.T$0pFa k@V#HC{t 最后一个单参数binder就很容易写出来了
,_D"?o h>alGLN> template < typename Func, typename aPicker >
1G;8MPU class binder_1
JWROYED {
XF|WCZUnY% Func fn;
Q.+|xwz aPicker pk;
l?/Y public :
!Vheq3"q/ RW_q~bA9 template < typename T >
1S0pd-i struct result_1
4,G w#@ {
vfcb:x typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
jij<yM8$g } ;
dA_YL?or @m~RtC-Q template < typename T1, typename T2 >
?7jg(`Yh struct result_2
QK; T~
_k {
0)|Q6*E> typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
w%dL8k } ;
PmR* }Aw Ri#H.T<' binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
B@O@1?c[ O oSb>Y/4 template < typename T >
~>5#5!}@* typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`TtXZ[gP} {
S[,8TErz return fn(pk(t));
[u
M-0t }
}CDk9Xk template < typename T1, typename T2 >
W0XF~ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Xf
d*D {
,e`'4H return fn(pk(t1, t2));
ifK%6o6 }
PXzT6) } ;
!:CJPM6j3 jN0k9O> %O%=rUD 一目了然不是么?
\}_Yd8 最后实现bind
M+`Hg_#Q xd-XWXc 9}29&O template < typename Func, typename aPicker >
BVw Wj-, picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
2+o|A {
&|Pu-A"5~ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Xm1[V& }
cK`"lxO >T jJA# 2个以上参数的bind可以同理实现。
HKO739&n} 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。
!@A#=(4R4 fP HLXg5s 十一. phoenix
%ZP+zhn} Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
QHt4",Ij `^9(Ot $ for_each(v.begin(), v.end(),
ILwn&[A0 (
otJ!UfpR8 do_
($nrqAv4 [
~8T(>!hE1h cout << _1 << " , "
,8MLoZ_ ]
SC &~s$P; .while_( -- _1),
jJZgK$5+ cout << var( " \n " )
C'A]i5 )
1"#*)MF );
%\$;(#h B>y9fI 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
jZoNi 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
}/P5>F<H[ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
B;K`q
那么我们就照着这个思路来实现吧:
IJIzXU 8}e,%{q ul f2vD template < typename Cond, typename Actor >
6t'l(E + class do_while
f~{}zGTM: {
{yA$V0`N{ Cond cd;
Q&'}BeUbm Actor act;
JRMM? y public :
Wu6<\^A template < typename T >
A'&n5)tb struct result_1
Mwp$ {
Q7X3X, typedef int result_type;
B[4pX
+f } ;
{<>K]P~wD sOCs13A" do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
WY:&ugGx llV3ka^! template < typename T >
&sXRN&Fp typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<#GB[kQa {
COzyG.R. do
`(6r3f~XJ {
9`//^8G:= act(t);
^YdcAHjK }
Sn4[3JV $l while (cd(t));
2lKV#9" return 0 ;
?E%ELs_Dl }
R"MRnr_4K } ;
iJ' xh n jw}}^3. l1U=f] 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
JO<wK 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。
"P-lSF?T 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。
@H>@[+S# 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。
K_?W\Yg 下面就是产生这个functor的类:
>odbOi+X me6OPc;:! cRd0S*QN2 template < typename Actor >
G$0c'9d*( class do_while_actor
,j:|w+l {
v[plT2"s Actor act;
mGUO6>g public :
OA/WtQ5 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
|tR
OL9b v:Tzv^ template < typename Cond >
r_e7a6 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
(/-hu[: } ;
G0u LmW70 CC\*?BKj" 3p2P=
T 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
mbnV[ 最后,是那个do_
=[\s8XH, A1P
K >>aq,pH class do_while_invoker
N>(g?A;
Z+ {
:ISMPe3' public :
r78TE@d template < typename Actor >
P0H6mn* do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
wn_b[tdxq {
"YdEE\ return do_while_actor < Actor > (act);
8:BIbmtt5 }
?pgG,=? } do_;
w.,Q1\*rPp Le<wR 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
:1t~[-h^ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
3d<HN6&U 最后来说说怎么处理break和continue
L-B<nl 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。
M?&h~V1OI~ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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