一. 什么是Lambda
O+j:L 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Zx 1z
hc 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,
L|w-s4L _AbEQ\P{ !
fc) dhkpkt<G8 class filler
4]
1a^@? {
2GzpWV( public :
IBh~(6 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
R!G7;m'N1 } ;
Y
sV D .`\ ^a 1?\ Y,+ 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:
]L^M7SKE6 w%n]~w=8 D0i30p`
+Bfi/ > for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
N@)~j+Pz NM.B=<Aw* `1]9(xwhQ0 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
f tDV3If q:^Cw8 >IjLFM+U Ghc0{M< 二. 战前分析
q04Dj-2< 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。
|9eY
R 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
2A+,. S_!x ,eCXT=6 @D=`iG% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
K67 ?
d /* --------------------------------------------- */
"mK (?U!A vector < int *> vp( 10 );
au*jMcq transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
7!;/w;C /* --------------------------------------------- */
Beg5[4@ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
d2sq]Q /* --------------------------------------------- */
^mQfXfuL int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
y@_?3m7B= /* --------------------------------------------- */
It-*CD9
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
LP /4e` /* --------------------------------------------- */
NhX.yLb$ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
k^jCB>b EQC f*Js= hvO [hbp#I~*[ 看了之后,我们可以思考一些问题:
#57z-x[1 1._1, _2是什么?
D[M?27 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。
Iq\oB 2._1 = 1是在做什么?
G|_aU8b|t 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。
G. TX1 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。
926oM77 g<%-n, &y\2:IyA 三. 动工
|"v{RC0 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
:`1g{8.+ &S]v+wF :X*LlN MGDv4cFE. template < typename T >
/GGu` f class assignment
TVwYFX {
vy2aNUmt T value;
ZQA
C&: public :
V.:A'!$# assignment( const T & v) : value(v) {}
Dj"=kL0 template < typename T2 >
,$$$_+m\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
wkA!Jv% } ;
l&xD3u^G I3Xh[% -! %nF\tVP3] 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
XtdLKYET 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
S]O Hv6 W[<":NX2 Ct+% o1+]6s+j} class holder
ZH_4'm!^g| {
:exuTn public :
',Pk>f]AB- template < typename T >
mXj Ljgc} assignment < T > operator = ( const T & t) const
5N<v'6&= {
q.{/{9 return assignment < T > (t);
'fFdqsXr }
+Q0-jS#d } ;
4{t$M} ?N 2tm-:CPG ~la04wR28 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:
>Fk`h=Wd QC,(rB static holder _1;
KdsvZim0> Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
:9#{p^:o l?_!eA for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
/+O8A} 而不用手动写一个函数对象。
15DK\_; 1R9?[RE w{x(YVSH Nj&%xe>]. 四. 问题分析
^|(4j_.(e 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。
pY#EXZ# 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。
;XQ lj?: 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
X>8?p'* 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Q9tE^d+% 下面我们可以对这几个问题进行分析。
qFbUM; ;o459L>sW 五. 问题1:一致性
w1(06A}/ 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?|
i9U_r._qj; 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
G<6grd5PP LlY*r+Cgl1 struct holder
}(EOQ2TI {
z}2e;d 7 //
WTs[Sud/ template < typename T >
G11.6]?Gg T & operator ()( const T & r) const
\&)W#8V {
#gJ~ {tA: return (T & )r;
8Flf,"a }
l5]oS?>y } ;
v/.h%6n? u;qMo `- 这样的话assignment也必须相应改动:
U*"cf>dB(
vD9D:vK template < typename Left, typename Right >
05I39/T% class assignment
2BA9T nxC
{
- :z5m+ Left l;
aW-o=l@; Right r;
G5y public :
<`UG#6z8 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
C_ZD<UPA\ template < typename T2 >
H-KwkH`L4 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
,Ysl$^\ } ;
,T*_mDVY L^{;jgd&T9 同时,holder的operator=也需要改动:
$_zkq@ mKQST ]5 template < typename T >
fB,1s}3Hn assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
:_,]?n {
"u8o?8+q~ return assignment < holder, T > ( * this , t);
i)PV{3v$J }
EZumJ." ;=\5$J9 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。
b_gN?F7_ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
uPC qO+f >VUQTg return l(rhs) = r;
nk|N.%E 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。
&zX 3 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
OK?3,<x J$9xC{L4 template < typename Tp >
AKCfoJ class constant_t
xZ=FH>Y6' {
8w8I:* const Tp t;
Fxth>O`$ public :
6`baQ!xc. constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Y!1^@;)^ template < typename T >
cm 9oG const Tp & operator ()( const T & r) const
VIYksv
{
0"qim0%|DF return t;
/\a]S:V-j }
!:O/|.+Vmf } ;
ml33qXW: y(3c{y@~X 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
:&0yf;>v 下面就可以修改holder的operator=了
:{i$2\DH6 eMl]td rI template < typename T >
^c0$pqZ}r assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
L+~YCat|$U {
JQ/t, v$G return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
[[0bhmG) }
ZG/8 Ds Ei9_h
同时也要修改assignment的operator()
i
B!h Ebz QTjftcu template < typename T2 >
vMZ7uO T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
L_lDFF 现在代码看起来就很一致了。
NBqV0>vR V)1:LLRW 六. 问题2:链式操作
yg+IkQDf4U 现在让我们来看看如何处理链式操作。
{~p7*j^0 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。
*)`kx 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。
:m++ iR 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。
!(]dz~sM 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
g#'fd/?Q |j~EV~AJ template < typename T >
XHZ:
mLf struct result_1
YD='M.n\ {
Vy%
:\p+ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
wsJ%*
eYf } ;
U!\2K~ l4mUx`! 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:
b%[nB EAD0<I<>
template < typename T >
u3*NO
)O struct ref
;N$ 0)2w {
u
JQaHL! typedef T & reference;
Y1fy2\<' } ;
@k+%y'Y? template < typename T >
(3N"oE.b] struct ref < T &>
.A*VLF*m {
ia^%Wg7 typedef T & reference;
Q$fRi[/L } ;
P!FEh'. z
_O,Y 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Ev+HW x~Y p]h*6nH>~ template < typename T >
i+)}aA typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
9QH9gdiw {
+dCDM1{_a return l(t) = r(t);
(aJP: ^ }
:>P4L,Da] 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。
8Q^6ibE 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
+^4BO` dSe8vA!) 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
r:c@17 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
SLdN.4idK _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Hbjb7Y?[ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
h6\3vfj^f 最后的布局是:
C(V[wvL Add
~[|V3h4v / \
Xq,UV Divide 5
BKC7kDK3H / \
cebs.sF: _1 3
MegE--h 似乎一切都解决了?不。
=f4[=C$&` 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。
\LdmGv@& 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。
wC(vr.,F 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:
'?"t<$b la\zaKC;> template < typename Right >
$hjP}- oUX assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
r zM Fof Right & rt) const
29Gwv {
~!]&>n;=G return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
0%xR<<gir }
sK`~Csb
iB 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
n#+%!HTh 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。
%RQ C9! 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。
x">W u2 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。
eVw\v#gd 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。
[j)\v^m 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?
]#Vo}CVP 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:
bBUbw *DF) lAdDu template < class Action >
1R=)17'O class picker : public Action
U1,~bO9 {
hrs#ZZ:E public :
&1z)fD2 picker( const Action & act) : Action(act) {}
M}Nb|V09 // all the operator overloaded
$!YKZ0)B'0 } ;
OUEI~b1 E?3 0J3S 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。
E rop9T1 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:
@br@[RpB 1t/dxB; template < typename Right >
b8J@K" picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Y{B9`Z {
B{7Kzwh; return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
1)TK01R8 }
x9 &-(kBU 8tb6 gZz Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
M{`/f@z( 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。
Vbg10pV0 ([:]T$0 # template < typename T > struct picker_maker
t"<s} ~ {
/> ^@
O typedef picker < constant_t < T > > result;
k?3S } ;
;i<$7MR.e template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
51I|0ly {
;mDM5.iF typedef picker < T > result;
01U
*_\ } ;
bTZ>@~$ &|v{#,ymeb 下面总的结构就有了:
h ?uqLsRl 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。
06 QU 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。
Ho3dsh) picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
duX0Mc.0P 至此链式操作完美实现。
FH)t:!# F-_%>KJS ;wJ~ha C 七. 问题3
kf<c,3A 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。
CY34X2F <,\ `Psa)N template < typename T1, typename T2 >
&^V~cJ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_i5mC,OffN {
NF6X- ,cd return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
yJ%t^ X_ }
_p\629` &!ED# gs 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:
p6`Pp"J_tr z< z*Wz template < typename T1, typename T2 >
Ls&+XlrX8 struct result_2
JkZ50L {
x&'o ]Y typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
M'kVL0p?vN } ;
R)ERxz# w{pUUo:< 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"tjDP 这个差事就留给了holder自己。
6yY.!HRkr ~@{w\%(AK] i=YXKe6fD template < int Order >
LH4>@YPGE# class holder;
{@?G 9UypA template <>
Ck: 9gn class holder < 1 >
X*i/A<Y`= {
!)N|J$FU public :
dd]?9 template < typename T >
O7%2v@j|8 struct result_1
!<&m]K {
*n8%F9F typedef T & result;
# kyl?E } ;
d')-7C template < typename T1, typename T2 >
gw"~RV0 struct result_2
o/C(4q6d {
wu A^'T typedef T1 & result;
P''X_1oMC } ;
+noZ<KFW
" template < typename T >
g?B3!,!9 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
MU'@2c {
cB#nsu> return (T & )r;
@:Di`B_{ }
$(ewk): template < typename T1, typename T2 >
syv$XeG=} typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Br}h/!NU/ {
\i!Son.< return (T1 & )r1;
9:5:`'b }
f;gZ|a } ;
'Gjq/L/x XAPYpBgm template <>
~4\,&HH class holder < 2 >
@9Q2$ {
'B_\TU0
O public :
qos`!=g? template < typename T >
9IA$z\<<w struct result_1
FXV`9uq}Z {
$J.T$0pFa typedef T & result;
nU(DYHc+l } ;
I^D0<lHl~ template < typename T1, typename T2 >
Y>BP?l struct result_2
m
41t(i {
'Hw4j:pS typedef T2 & result;
nBN&.+3t } ;
q@n^ZzTx template < typename T >
AVG>_$< typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
`2`fiKm {
JS2nXs1 return (T & )r;
*XbI#L%> }
EATu KLP\ template < typename T1, typename T2 >
3$VxRz) typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
3LDsxE=N:q {
=p@8z
/u return (T2 & )r2;
;Wc4qJ.@ }
(vc|7DX M } ;
HSN8O@dy 8!mc@$Z >`'O7.R 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> >。
e}0:"R%E 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
>xu[q\:" 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
O oSb>Y/4 A5fwAB return l(i, j) = r(i, j);
/qU>5; 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
k%P;w1 cu&,J#r% return ( int & )i;
]JE TeZ^/ return ( int & )j;
Z{R[Wx 最后执行i = j;
kS :\Oz\
可见,参数被正确的选择了。
%+-C3\' {f/ ]5x(_ Jq
]:<TQ ZDx@^P y hXn3,3f3oZ 八. 中期总结
YE}s 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:
4 =Gph 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
w!SkWS b,~ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
l&$$w!n0w 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
@
O>&5gB1u 8' K0L(3[ w,1Ii }d9 }P9Ap3? 1mH%H*# .>pgU{C`! 九. 简化
uj|BQ`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。
8FkFM^\1L 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
a%BeqSZh 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:
pV(lhDNoQ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
|J0Q,F]T +-*/&|^等
k(%QIJH 2. 返回引用。
G{9X)|d
=,各种复合赋值等
l4y{m#/ 3. 返回固定类型。
gRJfX%*F 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
|o<8}Nja6 4. 原样返回。
tMp=-" operator,
%Sk@GNI_ 5. 返回解引用的类型。
v4Ga0]VN$8 operator*(单目)
ILwn&[A0 6. 返回地址。
otJ!UfpR8 operator&(单目)
a j\nrD1 7. 下表访问返回类型。
<3okiV=ox operator[]
^pnG0(9 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Avlz=k1* operator<<和operator>>
wnLi2k/Dt< m-/j1GZ* 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。
:-`7Q\c } 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
r\`+R" Jb["4X;h template < typename Left >
H ?M/mGP struct value_return
o*g|m.SjL {
}!>=|1fY template < typename T >
5S{7En~zUE struct result_1
X"fh@. {
o>/O++7R a typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
c`*TPqw(B[ } ;
]rN5Ao}2 .lgPFr6X template < typename T1, typename T2 >
*i{Y 9f8 struct result_2
f.B>&%JRZ {
clw%B typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
A"5z6A4WB } ;
9@ 16w } ;
9Z5D\yv?H 5kNzv~4B,; X^9d/}uTa 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
fq[;%cr4 ;a{ :%t 下面我们来剥离functor中的operator()
Ez~'^s@ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
llV3ka^! Z?Hs@j return l(t) op r(t)
<#GB[kQa return l(t1, t2) op r(t1, t2)
gb=/#G0R return op l(t)
6[E| return op l(t1, t2)
F0vM0e- return l(t) op
?ULo&P[ return l(t1, t2) op
:!a2]-D} return l(t)[r(t)]
>>i@r@ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
A5'NGt R"MRnr_4K 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:
3@Z#.FV~C[ 单目: return f(l(t), r(t));
r|e-<t4.9L return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
SUKxkc( 双目: return f(l(t));
:'F}Dy return f(l(t1, t2));
38DT2<qC 下面就是f的实现,以operator/为例
cRd0S*QN2 G$0c'9d*( struct meta_divide
,j:|w+l {
+ISz?~8 template < typename T1, typename T2 >
OA/WtQ5 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
|tR
OL9b {
v:Tzv^ return t1 / t2;
r_e7a6 }
=0;}K@(J } ;
4'4\,o gBh;=vOD 这个工作可以让宏来做:
I+>%uShm AcI,N~~ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
VvFC -r,=G template < typename T1, typename T2 > \
")O`mXg- static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
VhjM>( 以后可以直接用
HHX-1+L DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
r:&`$8$ 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
:ISMPe3' (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。。。)
r78TE@d P0H6mn* b"!Q2S~ 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
"YdEE\ 8:BIbmtt5 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
?pgG,=? class unary_op : public Rettype
w.,Q1\*rPp {
Le<wR Left l;
oAWzYu(v public :
O=SkAsim unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ZxV"(\$n .s+aZwTMT template < typename T >
|#1(Z-} typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/ XnhmqWm% {
Y6,Rj:8 return FuncType::execute(l(t));
1+-_s }
+xc'1id@[ `wF8k{Pb template < typename T1, typename T2 >
WD Fjp typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
FnJ?C&xK {
dq[Mj5eC return FuncType::execute(l(t1, t2));
HV6f@ }
*(PL
_/: } ;
&Ysosy* 2z\zh[(w z'uK3ng\hH 同样还可以申明一个binary_op
HB
Iip? l;y7]DO template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
z1^gDjkZ class binary_op : public Rettype
btdb%Q* {
K\XH4kic Left l;
s
w39\urf Right r;
>``MR%E:< public :
N3u((y/ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
>#,G}xf 6#IU* template < typename T >
/axIIfx- typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ui (^k $ {
0b4R return FuncType::execute(l(t), r(t));
CR6R?R3b }
?wnzTbJN hXqD<? template < typename T1, typename T2 >
V& C/Z}\ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
u%~igt@x {
&\apwD return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
F(t=!k,4\ }
?c0xRO%y } ;
_`64gS}^ nLV9<M
Zm y*D]Q`5cag 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
Oft4-4$E 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
sP^R/z|Y DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
[s&$l G! 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。
V+I|1{@i0 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
t|~YEQ 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。。。
Gs3LB/8? 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
#v<QbA 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)
MwmUgN"g 下面是修改过的unary_op
&QhX1dT+ Qg6W5Hc template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
a33TPoj class unary_op
Duc#$YfGm {
w`q%#qRk Left l;
dnj}AVfQx F<!)4>2@ public :
/4xki_} X/N0LU(q unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Zh_|m#) ;|UF)QGa2 template < typename T >
Y(44pA&oN struct result_1
x' .:&z {
>@"Oe typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ss5m/i7 } ;
da (km+ ?JL:CBvCp template < typename T1, typename T2 >
C-iK$/U struct result_2
yRo-EP {
:O(^w}sle typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
jg?x&'u\) } ;
{J^lX/D d6W SL;$ template < typename T1, typename T2 >
c+2FC@q{l typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
b$Vz2Fzx {
:]J Ye* return OpClass::execute(lt(t1, t2));
?(R]9.5S }
G#MdfKH gdkwWoN. template < typename T >
Unsogd typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|Pg@M {
{#)0EzV6 return OpClass::execute(lt(t));
-YsLd 9^4 }
Nj?/J47?, qu|B4?Y/CR } ;
.|/~op4; "_`F\DGAZu S{Er?0wm.R 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
y~75r\"R 好啦,现在才真正完美了。
^$t7+g 现在在picker里面就可以这么添加了:
s+Q~~]HJM >Jp:O
7 template < typename Right >
r3>i+i42 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
8jyG"%WO {
Sv &[f}S return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
J9=m]R8T }
p1vp8p 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。
bR V+>;L0@ @'|)~,"bx zToq^T l&[;rh C*`mM'# 十. bind
0Q^Ikiv 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。
CxfRVL`7 先来分析一下一段例子
A\#iXOd Aj0Tfdxy 2 aL) int foo( int x, int y) { return x - y;}
mQY_`&Jq bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
A,`8#-AX bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
VqS#waNrx 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。
kcQ'$<Mz< 我们来写个简单的。
FXs*vg` 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
4n4?4BEn 对于函数对象类的版本:
HQB(* 8H_l:Z [:i template < typename Func >
D_x+:1( struct functor_trait
4T=u`3pD7l {
kV38`s>+ typedef typename Func::result_type result_type;
~j<+k4I~ } ;
i@4~.iZ8 对于无参数函数的版本:
?2oHZ%G E<c9#I= template < typename Ret >
k2AJXw struct functor_trait < Ret ( * )() >
e/^=U7:io {
#es9d3~\ typedef Ret result_type;
SXy=<%ed } ;
v.]Q$q^ 对于单参数函数的版本:
l\s U C[%OkPR,H template < typename Ret, typename V1 >
V<j.xd7 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
#H0dZ.$b0 {
u{*SX k typedef Ret result_type;
R~ZFy0 } ;
mL4] l(U 对于双参数函数的版本:
J2^'Xj_V _N@ro template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
2"B _At struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
n+PzA[ {
0D&t!$Ibf typedef Ret result_type;
SGe^ogO"v } ;
3Oi
nK[' 等等。。。
?|39u{ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
3:C oZ d.P\fPSD template < typename Func >
u07pq4Ly struct func_return
zA1lca0HK {
-*XCxU' template < typename T >
nI*v820, struct result_1
rW0FA {
'UYR5Y> typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
qu-/"w<3$ } ;
$bsG] ]X^rU`": template < typename T1, typename T2 >
t8dm)s[r8 struct result_2
IqD_GL)Ms {
M-giR:, typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
AqV7\gdOC } ;
|0%+wB } ;
X3V'Cy/sy fF V!)Zj OdB?_.+$ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
>mjNmh7 _C`K*u
6Z< template < typename Func, typename aPicker >
sUU{fNC6| class binder_1
x(eb5YS {
ruazOmnn~ Func fn;
r}jGUe}d aPicker pk;
k0Uyf~p~ public :
!H}vu]R iV eC=^1 template < typename T >
(4Zts0O\ struct result_1
/\WQxe {
<0PT"ij typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
,.qMEMm } ;
r9ww.PpNk# f?'JAC* template < typename T1, typename T2 >
k+DR]icv struct result_2
'FS?a {
:M6+p'`j typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
uI DuGrt } ;
Xt'sQ} 1rDqa(7 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
=%>oR NwZ@#D#[ Y template < typename T >
A21N|$[ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`2PLWo {
Ed
,D8ND return fn(pk(t));
|USX[jm\ }
1 %,a =,v template < typename T1, typename T2 >
b/Xbs0q typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ME=/|.}D< {
Vl2XDkhq return fn(pk(t1, t2));
Rh>}rGvCUN }
Ey4z.s'-l } ;
V@\%)J'g @`,1: Uv4`6>Ix
一目了然不是么?
Qx'`PNU9\ 最后实现bind
Y]3>7q% al[n,u 8 P>#l. # template < typename Func, typename aPicker >
oI#a_/w picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
A4]s~Ur {
xSBc-u#< G return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
eVM/uDD }
dF~8XYo >~Qr 2个以上参数的bind可以同理实现。
u3o#{~E/# 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
_Y[jyD1> 56Vb+0J' 十一. phoenix
PtTH PAKj Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
5=1^T@~#& D2,z)O%VK for_each(v.begin(), v.end(),
nM0[P6p (
[u._q:A do_
u@4V7;L [
6HlePTf8 cout << _1 << " , "
,yTjU{<" ]
<fs2fTUeqF .while_( -- _1),
s\P2Bp_{ cout << var( " \n " )
gc?#pP )
3dDX8M? );
"hdvHUz ~wVd$%7` 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:
9,^_<O@Q 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
Y!T
%cTK)a operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
MX ;J5(Ae 那么我们就照着这个思路来实现吧:
FEJ~k1z !Lh^oPT"I ;IpT} , template < typename Cond, typename Actor >
pm6>_Kz class do_while
KW7UUXL {
cDI [PJ9 Cond cd;
c?%(Dp E Actor act;
LvEnX S public :
:(H> 2xS,s template < typename T >
Zx d~c]n struct result_1
Z?O*'#yn {
{b@KYR9K typedef int result_type;
C*G=cs\i } ;
D3x /OyG( q@jq0D)g do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
t>uN'oCyC a<h1\ `H7 template < typename T >
x1BobhU~Zl typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[S@}T
zE {
0V!l,pg do
1DA1N<' {
k}#;Uy=5 act(t);
ts8+V<g }
"jaJr5Wv=y while (cd(t));
mB\C?=_ return 0 ;
MBXBog7U }
~%2pp~1K } ;
sIv)' `~W-Xx ez9q7SpA 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
h?$T!D> 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
Rtjqx6-B; 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
E[^ {w 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
M1%Dg'}G 下面就是产生这个functor的类:
_A0mxq J=dJsk UG<79"\i template < typename Actor >
]@M5& class do_while_actor
/o2P+Xr8" {
.uE Pnzi Actor act;
{vE(l' public :
aceZ3U>W do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
C8L'si +L=*:e\j template < typename Cond >
n\ Hs@. picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
>~\89E02 } ;
MJ\ eh>v& %riK+ k'PQ}
,Vb 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
d;+[i 最后,是那个do_
Zx$ol;Yd W#Qmv^StZ EbZdas!l class do_while_invoker
5p
+ZD7jK {
3or\: public :
#YSF&*
template < typename Actor >
;2m<CSv!D do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
:ah
5`nmPO {
[Ym return do_while_actor < Actor > (act);
Rl6\#C* }
$@i"un; } do_;
`.2hjO BQ jK8c< 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
1R.4:Dn_ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Cbs5dn(Y 最后来说说怎么处理break和continue
K]xa/G( 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:gH}j 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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