一. 什么是Lambda
AXo)(\ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
hy~KY6Ta 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,
96gaun J xo-{N[r @te}Asv jC-`u-_'j class filler
B>"-8#B[4 {
:^x,>(a public :
K)\D,5X^ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
d(5j#? } ;
?f5||^7 .Rb4zLYL*w '&]6(+I> 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:
d%!yFix;< L<Z2 ?Qpi(Czbpq %yR80mn8 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
@ L/i -H5-6w$ 3m~3l d 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
*JWPt(bnI cvpZF5mL]U (5 RZLRn &k(tDP 二. 战前分析
|>Pv2 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。
IJ{VCzi 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
*@YQr]~
; 6iEA._y {PL,3EBG for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
y}W*P#BDO /* --------------------------------------------- */
Kc3/*eu; vector < int *> vp( 10 );
;~}!P7z transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
k$,y1hH;f8 /* --------------------------------------------- */
`y1,VY sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
@d^MaXp_P /* --------------------------------------------- */
b#S-u }1PE int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
YIl,8!
z~ /* --------------------------------------------- */
%!L*ec%, for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Ds8x9v)^ /* --------------------------------------------- */
%VrMlG4hx for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
2T"[$iH!7 PJh97%7 `KP}pi\ sJ_3tjs) 看了之后,我们可以思考一些问题:
kPnuU! 1._1, _2是什么?
~ }G#ys\1 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。
{Q0DHNP(G 2._1 = 1是在做什么?
s%N6^}N 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。
Mi[,-8Sk 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。
<@v|~AO4~ b]WvKdq oIKuo~
三. 动工
kChCo0Q>1 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
uD`Z\@Z hnv0Loe.IW H|cxy?iJ 1a#R7chl template < typename T >
mldY/;-H!1 class assignment
(`f)Tt=` {
("J_< p T value;
{6wy}<ynC+ public :
WjBtL52 assignment( const T & v) : value(v) {}
w< |Lx#L} template < typename T2 >
*jy"g64j T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
S|BS;VY } ;
,\PTn7_ 1[".
z{V3* xQzXl 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
y)`q% J& 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
pf_`{2.\uO Wp=&nh XP@&I[J3sI .@Jos^rxgJ class holder
Dr#V^"Dte {
,j[1!*Z_[ public :
`$r?^|T template < typename T >
,Q8h#0z r assignment < T > operator = ( const T & t) const
/^[K {
l37l| xp~ return assignment < T > (t);
,,Vuvn }
/oU$TaB>( } ;
*zDL5
9 JjQTD-^ AyMbwCR"X 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:
`?vI_>md'! mP ^*nB@, static holder _1;
MAG/7T5 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
C2K<CDVw bzX/Zts for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
elb}]
+ 而不用手动写一个函数对象。
S!~p/bB[+I 5{M$m&$1 bg,VK1 l8N5}!N 四. 问题分析
x>[ gShAV! 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。
9CHn6 v ~) 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。
P6 mDwR 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
1);E!D[ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
G)7J$4R 下面我们可以对这几个问题进行分析。
hmtDw,j -"n8Wv 五. 问题1:一致性
>
,P,{" 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
SQf.R%cg$ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
a~`,zQ -@ %A;s3]V struct holder
259:@bi!y {
7Y*Q)DDy //
@XX7ydG5 template < typename T >
]+AgXUrbOD T & operator ()( const T & r) const
4{ exv {
@S Quc return (T & )r;
Y/34~lhyl }
\'Ca%j } ;
R&1xZFj -<q@0IYyi 这样的话assignment也必须相应改动:
=&;}#A%m T`| >oX template < typename Left, typename Right >
is=|rY9$ class assignment
_K|?;j#x0k {
FGRG?d4?h Left l;
>qynd'eToR Right r;
' ui`EL % public :
&ETPYf%# assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
8'mm<BV;sT template < typename T2 >
;5}y7#4C T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
R~XNF/QMl } ;
I$Fr8R$ K|{&SU_m 同时,holder的operator=也需要改动:
q|R$A8)L. 4S,/Z{ J. template < typename T >
D$bJ s O assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
<e' l"3+9( {
vTYgWR,h return assignment < holder, T > ( * this , t);
}{
"RgT-qG }
M9sB2Ips< H6-{(:
*< 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。
:X-\!w\ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
#.~lt8F VufG7%S{ return l(rhs) = r;
.[X"+i\ 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。
3O'X;s2\d 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
U7Pn
$l2! 8*yky template < typename Tp >
tsqWnz=) class constant_t
R{Qvpd$y {
ogKd}qTov const Tp t;
WevXQ-eKm public :
%Z6\W;
(n constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Zl`sY5{1 template < typename T >
N`i`[ f const Tp & operator ()( const T & r) const
%c,CfhEV%& {
55|.MXzq return t;
7!E7XP6,~> }
E 5bo60z } ;
~qmu?5 Rk52K*Dc 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
>dqeGM7Np> 下面就可以修改holder的operator=了
I45\xP4i ~6:y@4&F template < typename T >
p`LPO assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
cK+y3`.0 {
r=pb7=M#LN return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
vE+OL8 V }
$;%dQ!7* QCk(qlN'h9 同时也要修改assignment的operator()
Z8 _QKw> f@= lK?Pfh template < typename T2 >
IpMZ{kJlv` T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
_7 9 ?,U] 现在代码看起来就很一致了。
Y=N; Bj <E&"] 六. 问题2:链式操作
k34!*(`q 现在让我们来看看如何处理链式操作。
qfzT8-Y 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
db.E-@W.OI 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
s|=.L&" 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
=D~RIt/D 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
C:d$ #NLLlEE template < typename T >
jo8;S?+<|? struct result_1
h 66X746 {
}8qsE typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
GCEq3
^/ } ;
#T8$NZA 4$!iw3N( 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:
ec` $2u tpi>$:e template < typename T >
We*)RXm% struct ref
n/]$k4h {
Yl6\}_h` typedef T & reference;
~_Mz05J-\_ } ;
:-kXZe template < typename T >
IW'2+EGc struct ref < T &>
f@a@R$y {
R9z^=QKcH typedef T & reference;
)vFZl] } ;
(e;9,~u) P>t[35/1 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
U)N_/ 6|D,`dk3U template < typename T >
VX;tglu2 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
%Sdzr!I7* {
b(~
gQM return l(t) = r(t);
h}_1cev? }
;Q =EI%_tv 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。
/8` S}g+ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
MrA&xM !*gTC1bvB 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
e
r;3TG~ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
88ydAx#P _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
^L<*ggw +5 调用divide的对象返回一个add对象。
6uijxia 最后的布局是:
5Y&s+| Add
txwTJScg / \
ZSTpA,+6 Divide 5
~xg1mS9d / \
Q`}n;DV _1 3
QAy9RQ0 似乎一切都解决了?不。
KD~F5aS`[ 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。
NX(.Lw} 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。
d6.9]V? 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:
^vJ PeoW [T.BK: template < typename Right >
.baS
mfc assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
i%~4 >k Right & rt) const
:>[;XT< {
5)yQrS !{: return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Cu\A[6g, }
o?J>mpC 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
?)cNe:KY 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。
$[Fh|%\ 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
ntSPHK|' 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
F=hfbCF5x 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
uj-q@IKe 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
o"x&F 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
[D H@>:"dd {O,Cc$_ template < class Action >
8P 3EQY- class picker : public Action
d*lnXzQor {
URW'*\Xjb public :
.Wq`qF(; picker( const Action & act) : Action(act) {}
qu[x=LZ_ // all the operator overloaded
S`"M;%T } ;
U jC$Mi`O BV&}(9z Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
r^?%N3 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
>Tld: OX?9 3AlG template < typename Right >
>29eu^~nh picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
5CkM0G` {
-9U'yL90B return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
|Js96>B: }
m)q;eQs ~} mX#, Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
sDCa&"6+@ 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
t?v0ylN kvdzD6T
9 template < typename T > struct picker_maker
u+zq:2)H6 {
HPT9B?^ typedef picker < constant_t < T > > result;
}b
YiyG\ } ;
KW.S)+<H& template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
s&lZxnIjc {
P$@5&/] typedef picker < T > result;
mhM=$AIq } ;
q5[%B K d
`Q$URn| 下面总的结构就有了:
S {z%Q 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。
.J~iRhVOF 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。
z1LATy picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
WW;S 至此链式操作完美实现。
XTyn[n 8*)zoT*A $Tq-<FbM) 七. 问题3
2&]UFg:8Q 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。
EG0NikT? Gr#p QE2; template < typename T1, typename T2 >
UsYH#?|O ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5RTAM {
oa`,|dA" return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
;=Bf&hY& }
-Tk~c1I#` ;2}0Hr'| 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:
6[c
LbT0 $+ZO{
( template < typename T1, typename T2 >
,KIa+&vJW@ struct result_2
0ldde&!p {
8\y%J!b typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
gzP(LfI5 } ;
N`grr{*_ 0pu])[P]_[ 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?
-2tX 15, 这个差事就留给了holder自己。
Eln"RKCt}9 R6)p4#|i $RKd@5XP template < int Order >
c?eV8h1G class holder;
\GbT^!dj template <>
m{x!uq class holder < 1 >
>lyUr*4PX {
mb?DnP,z public :
k KL^U template < typename T >
(J<@e!@NE struct result_1
)u]<8 {
NeHR%a2~ typedef T & result;
,q/K&'0` } ;
G+'MTC_ template < typename T1, typename T2 >
u3 ?+Hu|*T struct result_2
$&k2m^R< {
*=S\jek typedef T1 & result;
K~@-*8% } ;
X&M4c5Li template < typename T >
=YZp,{T typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Sd^e!?bp {
,h5.Si> return (T & )r;
Roy`HU
;0a }
rQ*'2Zf'< template < typename T1, typename T2 >
ss,t[`AV{ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
-j]r\EVKS {
`U!eh1*b return (T1 & )r1;
ED"5y }
Y#{KGVT< } ;
',6QL4qV/
M5exo
template <>
2v`VtV|B class holder < 2 >
V uJth
{
Ps<)?q6( public :
{)ZbOq2 template < typename T >
Zu\#;O struct result_1
V>A@Sw {
ILF"m; typedef T & result;
A>OL5TCl } ;
xJ>hN@5}i template < typename T1, typename T2 >
c2?(.UV struct result_2
52l| {
xYM/{[ typedef T2 & result;
^lRXc.c z } ;
x}N+vK template < typename T >
fPK|Nw]b typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
&!/L^Y*+ {
Ax0u \(p<^ return (T & )r;
qg:1 }
cKF02?)TX template < typename T1, typename T2 >
lUCdnp;w' typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
%~^R Iwm {
[JMz~~F return (T2 & )r2;
}%$9nq3 }
IOTHk+w } ;
*qY`MW N##3k-0Ao $hn_4$ 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> >。
!&SUoa 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
<B$Lu4b@c 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
9S&6u1 _*bXVJ
] return l(i, j) = r(i, j);
0>Ki([3 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
;N ]ElwP 'D\(p,(Mt return ( int & )i;
r]BB$^@@V return ( int & )j;
:;{U2q+ 最后执行i = j;
qdZn9i 可见,参数被正确的选择了。
4^70r9hV9 Iy|]U&`
.yi.GRk xE;fM\7pu o0s+ roiD 八. 中期总结
X_Y$-I$qd 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:
i0p"q p 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
MV9{>xX 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Jev@IORN\ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
?@_3B]Fs 39"8Nq|e \+Qx}bS{ j*W]^uT, 5>}L3r>a; {U^mL6=&v 九. 简化
oc\rQ? 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。
}4_izKS 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
7i334iQZ 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:
te" 8ZmJ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
a4g=cs<9} +-*/&|^等
wGnjuIR 2. 返回引用。
3iH!;`i =,各种复合赋值等
`j4ukOnG 3. 返回固定类型。
C&<f YCwG 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
OX|/yw8 4. 原样返回。
Eto0>YyZ operator,
u4z]6?,"e 5. 返回解引用的类型。
uZmfvMr3 operator*(单目)
w{2V7*+l 6. 返回地址。
e
*;"$7o9 operator&(单目)
mtm BL2? 7. 下表访问返回类型。
':o.vQdJ operator[]
j]Rl1~+M 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
KMoRMCT operator<<和operator>>
tEiN(KA!5 Q(Vc/ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
t4h05 i 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
M9bb,`X>Q l4R:_Z< template < typename Left >
6],5X^*Y struct value_return
NYR^y\u {
DNki
xE* template < typename T >
[u)^QgP struct result_1
-k$rkKHZ( {
H[]j6D typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
68 - I2@& } ;
hs<7(+a *RxbqB- template < typename T1, typename T2 >
[uAfE3 struct result_2
a}jaxGy {
tJHzhH) typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
KkAk(9Q/3 } ;
l<7 b } ;
X5>p~;[9 N^mY/`2 &~$^a1D6 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
er l_Gg :Q?xNY% 下面我们来剥离functor中的operator()
& r\z9! 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Qo;$iLt jew?cnRmd return l(t) op r(t)
T=b5th} return l(t1, t2) op r(t1, t2)
[(#ncR8B return op l(t)
qr<5z. % return op l(t1, t2)
Bj%{PK return l(t) op
%\r4c*O1q return l(t1, t2) op
$ZQP f return l(t)[r(t)]
#Fu OTBNvB return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
0_"J>rMp U6.$F#n 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:
? 76jz>;b 单目: return f(l(t), r(t));
og2]B\mN4 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Fo;xA 双目: return f(l(t));
j24BB}mBB return f(l(t1, t2));
DOU\X N 下面就是f的实现,以operator/为例
5Z`f)qE
5G\vV]RR& struct meta_divide
G9Xrwk<g4 {
YdE$G>&em template < typename T1, typename T2 >
d['BtVJ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
i/)Uj-*G) {
/7P4[~vw return t1 / t2;
lXv{+ic }
"V?U^L>SF } ;
\i`/k( E8FS jLZ 这个工作可以让宏来做:
(F$q|qZ% _4.`$n/Z #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
f>p;Jh{2fn template < typename T1, typename T2 > \
=P0~=UP static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
bhuA,} 以后可以直接用
mjB%"w!S DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
||qsoF5B] 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
i'`Z$3EF) (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
]'T-6 ,VJ0J!@ =$b^X?x 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
Sfh \4h$H &:'Uh
W-t template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
\J9@p class unary_op : public Rettype
LG&~#x {
#W!@j"8eK Left l;
,/o<O jR public :
8LR_K]\ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
5&+
qX
2b kS=OX5 template < typename T >
wm8(Ju typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
P"3{s+ r {
L6 hTz' return FuncType::execute(l(t));
_E&*JX }
Z4E:Z}~'' _?O'65 template < typename T1, typename T2 >
Q> @0'y=s typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ivw2EEo, {
}@a_x,O/x} return FuncType::execute(l(t1, t2));
#.FtPR }
v0=^Hym } ;
R:i7Rb2C ^U:pv0Qz _~5{l_v|I 同样还可以申明一个binary_op
jk 9K>4W B{c,/{ =O template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
rf]]I#C7 class binary_op : public Rettype
oD~VK,. {
z#bOFVg# Left l;
ho fZpM Right r;
qrm~=yU% public :
mpXco *!_ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Td"f(&Hk& oDM}h
+ template < typename T >
3x'BMAA+ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*Swb40L^ {
&W`yHQ"JY return FuncType::execute(l(t), r(t));
rJ9a@n, }
"E8-76n V:My1R0 template < typename T1, typename T2 >
X^fMt] typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
x:@Ht TX {
(K^9$w]tf return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
VEo>uR }
n1.]5c3p } ;
;se-IDN M/R#f9W X#gZgz =' 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
nmS3 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
h"]v+u`!SM DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
3D;\V&([ 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 [ Ju%R 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
}UQBaqDH 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。。。
c%Kv"Z%f 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
m3P%E8<Q# 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)
N;<<-`i 下面是修改过的unary_op
T4o}5sq}S eP[azC"G[ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
rK}*Uwut class unary_op
:6N{~ [:4 {
H:y.7 Left l;
dl(cYP8L O<."C=1~E public :
^<[oKi;> ZDcv-6C)B unary_op( const Left & l) : l(l) {}
4TC
!P} b\dBt#mB! template < typename T >
Yz\z
Qj struct result_1
jJ|u!a {
.5KRi6 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
)bw^!w) } ;
q
( H^H 9'td}S template < typename T1, typename T2 >
&hyr""NkAm struct result_2
Y
-o*d@ {
&tHT6,Xv( typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
"2N3L8?k } ;
!)_80O1 6&$z!60 template < typename T1, typename T2 >
Lt|k}p@] typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
UH.M)br {
I_'vVbK+> return OpClass::execute(lt(t1, t2));
%L<VnY#%u }
jO<K0cc BLuILE:$ template < typename T >
gWv/3hWWB typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!T6oD]x3 {
p,$1%/m return OpClass::execute(lt(t));
{cq; SH }
o @~XX@5l I zM =?,` } ;
F+*:
>@3 n]6xrsE -Ufd+( 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
t 0nGZ%` 好啦,现在才真正完美了。
L8/o9N1 现在在picker里面就可以这么添加了:
9I+;waLlB -:*PXu template < typename Right >
#B;` T[ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
-"<H$ {
ATk>:^n return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
@C~TD)K }
N[){yaj 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。
>c5Vz^uM{4 LL#7oBJdM qYGnebn@\ MU-ie*+ cQ1oy-paD 十. bind
ce1KUwo] 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。
:sk7`7v 先来分析一下一段例子
%:YON,1b=7 ;BejFcb V0c*M>V int foo( int x, int y) { return x - y;}
3)EslBA7i bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
v^HDR 3I bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
%n=!H 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。
U$ _?T-x 我们来写个简单的。
{~[H"h537t 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
s|"V$/X(W 对于函数对象类的版本:
"|.>pD#0& f|w+}z template < typename Func >
el;^cMY struct functor_trait
[
C]=p {
-TjYQ typedef typename Func::result_type result_type;
eLL>ThMyW } ;
8 y/YX 对于无参数函数的版本:
{ZY^tTsY *{)[:; template < typename Ret >
rm1R^n struct functor_trait < Ret ( * )() >
eP(%+[g {
`jvIcu5c typedef Ret result_type;
i8Y l1nF } ;
T,`'qZ> 对于单参数函数的版本:
tA3]6SIK@ 0A9x9l9Wd template < typename Ret, typename V1 >
WFjNS'WI_ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
`P)1RTVx {
<E&1HeP typedef Ret result_type;
D$YAi%*H } ;
gmj
a2F, 对于双参数函数的版本:
jf$6{zO6j X>wB=z5PXK template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
slDxsb struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
nyw, Fu {
jF Bq> typedef Ret result_type;
bqsb (C } ;
d[kb]lC 等等。。。
*P61q\2Z 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
i"F'n0*L 4+$<G /K template < typename Func >
;=5V)1~i1; struct func_return
9hmCvQgtf {
^G~W}z?- template < typename T >
% 95:yyH 0 struct result_1
3wX{U8mrg {
=yz#L@\! typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
!|9$ } ;
(W5E\hjJ Y)hLu:P]
template < typename T1, typename T2 >
Q7N4@w;e struct result_2
uQ vW@Tt {
Gyjx:EM typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
~V`D@-VND } ;
9RE{,mos2v } ;
"SNsOf HvKueTQ XG<^j}H{} 最后一个单参数binder就很容易写出来了
p27A#Uu2} i74^J +xk template < typename Func, typename aPicker >
wTf0O@``6H class binder_1
v|?hc'Fj {
nxsQDw\hy Func fn;
mB"zyL- aPicker pk;
2^ ^;Q: public :
,b-wo k]qZOO} template < typename T >
::j'+_9 struct result_1
9(|[okB {
PUltn}M typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
#Vs/1y`() } ;
79s6U^vv" -102W{V/T template < typename T1, typename T2 >
<^~Xnstl struct result_2
j+Y4>fL$ {
u5H#(&Om typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
} <2F]UuR } ;
j72cSRv ;wL* binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
1.p?P]
. ~9kvC&/{[ template < typename T >
HoH3.AY X typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_8 vxb {
bjm`u3
A return fn(pk(t));
\#LKsQa }
,*E%D _ template < typename T1, typename T2 >
J}._v\Q7P typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
nKu`Ta*fX {
,H22;UV9 return fn(pk(t1, t2));
vEtogkFA" }
qt^%jIv } ;
$C9<{zX
Co[[6pt~ R:E6E@T 一目了然不是么?
3 [SN[faS 最后实现bind
~-']Q0Z iV'-j,-i v0"|J3 template < typename Func, typename aPicker >
+GP"9S2%R picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
X-:Ni_O\ty {
M\\TQ(B return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
2Mu-c:1 }
By3dRiM=,2 F|xXMpC.f
2个以上参数的bind可以同理实现。
@h>#cwhU 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
)6bxP&k sn5N9=\+T 十一. phoenix
Ct }"o Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
hf:n!+,C &Eidc . for_each(v.begin(), v.end(),
k`oXo% (
B|:{.U@ne do_
i$"FUC~' [
&\<RVE cout << _1 << " , "
B
susXW$ ]
o<Y|N .while_( -- _1),
+bdkqdB9 cout << var( " \n " )
)Bb :tz+ )
VZAdc*X );
OUI}jJw+ "5{Yn!-: 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:
LTzf&TZbx5 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
^ /
f*5k operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
2<ef&?ljk 那么我们就照着这个思路来实现吧:
/R|"/B0 _&
KaI }O +S;8=lzuV template < typename Cond, typename Actor >
s3J T1TX class do_while
d57(#)` {
a.%]5%O;t Cond cd;
}Q\yem Actor act;
WCR+ZXI?1 public :
elKQge template < typename T >
OR?8F5o?p struct result_1
]\#RsVX {
ni~45WX3 typedef int result_type;
oC4rL\d{ } ;
(/ k, q (]7@0d88 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
X\1D[n: ngm7Vs template < typename T >
{F@;45)o typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
zh/+1 {
Rx`0VQ do
QO#ZQ~ {
l\$C)q6O act(t);
QRdb~f;<hj }
n8:2Z> while (cd(t));
.-RW lUe;, return 0 ;
q8kt_&Ij }
"hy#L
0\t } ;
"H G:by e}K;5o=I zR{TWk] 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
gvcT_' 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。
f^$\+H"W 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
\s~W;m 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
zcxG%? Q 下面就是产生这个functor的类:
OVj,qL) <m@U`RFm F&cA!~ template < typename Actor >
:"QRB#EC% class do_while_actor
@kqy!5)K {
X='4N< Actor act;
2ZE4^j| public :
.Bi7~*N do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
m|f|u3'z$ \[>Rt template < typename Cond >
{|rwIRe picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
IL>g- } ;
Wq,UxMz *-P@|eg B"Fg`s+]U 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
-C8awtbC 最后,是那个do_
>Zr/U!W*? Pc4sReo' )L#I#% class do_while_invoker
97Q!Rot {
'fVk1Qj^ public :
GGLVv) template < typename Actor >
~+T~}S do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
[xE\IqwM {
w6wXe_N+M return do_while_actor < Actor > (act);
OKf/[hyu }
ol:_2G2xQ } do_;
r;Dl aqyXxJS8 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
P,># 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Wg$MKc9Vy[ 最后来说说怎么处理break和continue
pkxW19h*0 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。
0&mz'xra 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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