一. 什么是Lambda
o Tvg%bX 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
F
lVG, Z 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,
AM?ZhM \GHj_r k@fxs]Y_L )r"R class filler
b:9"nALgC {
B0RVtbK public :
v "2A? void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
MX*4d{ l } ;
A
PSkW9H ,&,XcbJ _H U>T 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:
:{eYm|2- N\ <riS9 D+AkV| !|9@f$Jv for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
0xi2VN"X `!X8Cn
"uZ^zV`" 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
<>5n;- -AL^ D
Q4O 7&etnQJ{ 二. 战前分析
CNV^,`FX 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
*pO`sC> 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
bfb9A+]3' zBca$Vp hH$9GL{H for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
>8>s
K(S] /* --------------------------------------------- */
Z!q$d/1 vector < int *> vp( 10 );
.,VLQbtg transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
\1?'JdN /* --------------------------------------------- */
`+."X1 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Q-iBK*-w /* --------------------------------------------- */
@(6P L^I int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
iqoMQ7% /* --------------------------------------------- */
tw 3zw`o: for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
owa&HW/_ /* --------------------------------------------- */
uu-M7>+ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
0WZd $ ^[I>#U yz>S($u /^K-tz-R 看了之后,我们可以思考一些问题:
\0i0#Dt9 1._1, _2是什么?
;fQIaE&H 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
AH#a+<;a 2._1 = 1是在做什么?
v!DU ewz 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
y]! #$C / 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。
Lf.Ia*R: {qSMJja !t 6*1f -IbV 三. 动工
$? Z}hU 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
.LM|@OeaD! f\hQ>MLzt #xR=U" > B;YYj~f} template < typename T >
Qo]qs+ class assignment
Dm?:j9o]g {
d=\TC'd"{ T value;
lQgavP W! public :
2.{zfr assignment( const T & v) : value(v) {}
vytO8m%U template < typename T2 >
@}r
s6 G T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
o=zl{tZV } ;
wqjR-$c KAVkYL0 ~4#D
G^5 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
M`iE'x 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Q`O~ f<a bO('y@)X TQ~a5q 00-2u~D& class holder
Rw63{b/ {
J`; 9Z public :
K4RQ{fWpm template < typename T >
>CcDG assignment < T > operator = ( const T & t) const
c[3x>f0 {
klc$n07 return assignment < T > (t);
L[5U(`q[ }
benqm ~{\ } ;
b!/-9{ %ol1WG 9 GAs.?JHd 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
svt3gkR0 [tC=P&< static holder _1;
Oku7&L1 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
g%)cyri /nh3/[u for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
EKuLt*a/ 而不用手动写一个函数对象。
#<V5sgqS =|fB":vk 6B
b+f" roi,?B_8 四. 问题分析
|g!$TUS. 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。
FLG{1dS 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。
0=9$k 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
=RM]/O9 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
IQ$ 6}. 下面我们可以对这几个问题进行分析。
wZ`*C
mr m}beT~FT_ 五. 问题1:一致性
^mut-@ N9 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?|
pOB<Bx5t 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
K|D1 W%MS,zkAE struct holder
$
\!OO) {
+sq_fd ;'D //
=<TJ[,h
et template < typename T >
X #$l7I9H T & operator ()( const T & r) const
&:}WfY!hX {
J9J/3O
Q= return (T & )r;
kf95 )iLo }
cQ`0d3 } ;
s?Gv/& n0 V^/j} 这样的话assignment也必须相应改动:
Uu Zjf9} tHM0]Gb} template < typename Left, typename Right >
pUu<0a^ class assignment
jnM}N:v {
_0ZBG( Left l;
(7$BF~s:, Right r;
Nn?$}g public :
xbCQ^W2YU| assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
l?xd3Z@7[ template < typename T2 >
Bq-}BN?pz T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
V8pZr+AJ } ;
MlbcJo3 @W, <8 同时,holder的operator=也需要改动:
/*"pylm 4l>d^L template < typename T >
\lwLVe assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
:N_DJ51 {
7e#|Iq:o return assignment < holder, T > ( * this , t);
C/9]TkX}q }
e)XnS ' 3m & 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
}{&;\^i 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
CHCT
e [;~"ctf{ return l(rhs) = r;
nuA
0%K 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
*q[;-E(fZ# 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
eq<!
.Ep&O# template < typename Tp >
E},zB*5TH class constant_t
|GP&!] {
5-&"nn2*}1 const Tp t;
b0x%#trA{ public :
R.
vVl+ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
PY+4OZ$ template < typename T >
Qf'g2
\ const Tp & operator ()( const T & r) const
)NqRu+j {
8NJT:6Q7l return t;
[1z.JfC :S }
:"@-Bcln } ;
8L6b:$Y3@C g^\!> i 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
h7o.RRhK 下面就可以修改holder的operator=了
Tv
5J $ 1m}lXk template < typename T >
T)ISDK4>S" assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
M[Nv> {
h 'Hnq m return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Ua=r24fy }
xZ>j Q_} 9}4~3_gv;M 同时也要修改assignment的operator()
ip1gCH/?_+ N8J(RR9O template < typename T2 >
S a}P
|qI T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
cz|?j 现在代码看起来就很一致了。
-_O jiQR 3od16{YH 六. 问题2:链式操作
NBLjBa%eL 现在让我们来看看如何处理链式操作。
-YrMVoZl 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。
!E)|[:$XT 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
[Q/kNK 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
XBO(
*6"E 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
+!$`0v ~mMTfC~9 template < typename T >
@S>;t)\J struct result_1
64>CfU( {
#5{BxX&\ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
MpIiHKQ
G9 } ;
lXzm) !aL=R)G&e 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:
~CdW:t d9%P[(yM^ template < typename T >
- leYR`P struct ref
|f.,fVVV; {
XGjFb4Tw7 typedef T & reference;
v53|)]V } ;
RAuVRm=E template < typename T >
#l3)3k*; struct ref < T &>
Tf?`_jL {
.*.eY?,V typedef T & reference;
sH >zsc } ;
rUAt`ykTmN m
-hZ5i 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
8%xBSob{j M.:JT31>1 template < typename T >
=);@<Jp typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
j['B9vG {
Z_Y'#5o# return l(t) = r(t);
l\uNh~\ }
x($Djx 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
uU^iY$w 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Xil;`8h Wcm8,?* 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
{Qn{w%!| _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
HPJHA , _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
LIQ].VxIs +5 调用divide的对象返回一个add对象。
s{j A!T} 最后的布局是:
;-;lM6zP Add
gU NWM^n / \
mVh;=>8K Divide 5
BBv+*jj / \
"^a"`?J _1 3
~!cxRd5;F 似乎一切都解决了?不。
V
w58w`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。
8F@Sy,D 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。
m7u`r(& 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:
0z4M/WrNt ItZYOt|Hn template < typename Right >
2i1xSKRYrD assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
&ODo7@v`1 Right & rt) const
bSz7?NAp {
`u PLyS. return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
6]kBG?m0 }
Kr `/sWZ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
fFWi
3. 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。
Hrph>v 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。
6 . )Xeb" 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。
R^P>yk8 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。
"Aw)0a[j1 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?
H\\FAOj 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:
5Z5x\CcC3 |r36iUHZS template < class Action >
Id>4fF:o class picker : public Action
>xq.bG {
m8e()8lZ3 public :
Kfr1k picker( const Action & act) : Action(act) {}
P".IW.^kk~ // all the operator overloaded
4v3gpLH } ;
;ko6igx)+ F"O\uo:3 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。
eF9GhwE= 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:
VuH -> IF\ @uo` template < typename Right >
2lOUNx Q$ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
=WBfaxL} {
DuZ Zu return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Q~VM.G }
/kg#i&bP~ Gn_DIFa Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
(V]3w 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。
P)J-'2{ 't0M+_J template < typename T > struct picker_maker
6Io}3}3 {
L/`1K_\l typedef picker < constant_t < T > > result;
w D r/T3 } ;
:zLf~W template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
T<?kH {
FO:L+&hr?> typedef picker < T > result;
^\?Rh(pu } ;
.g\Oj0Cbxh K,,) FM 下面总的结构就有了:
LdN[N^n[H 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。
k0K$OX*:e picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
p'1/J:EnV picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
!4'F z[RK 至此链式操作完美实现。
v^8sL` F UeLO `Ug0; QuPz'Ut# 七. 问题3
i/1$uQ 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。
>7%T%2N yNP4Ey template < typename T1, typename T2 >
V-n{=8s ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
zqXF`MAB= {
gu[EYg return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
\AKP ea= }
j-W$)c3X dS4z Oz" 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
tHZ"o!(S Zr2!}jD9a template < typename T1, typename T2 >
( I#6!Yt9J struct result_2
Ez5t)l- {
iaeNY;T typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
fs&$?mHL){ } ;
'5De1K.\` Q47R`" 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
3C^tV 这个差事就留给了holder自己。
jqc}mI\# _lwKa,} a*U[;( template < int Order >
jTIG#J) class holder;
~$5XiY8A template <>
ng!cK<p class holder < 1 >
i\ X3t5 {
+KIz#uqF8Z public :
85q/|9D template < typename T >
YRX^fZ-b struct result_1
,v>;/qm {
}RI_k&; typedef T & result;
rxu_Ssd@" } ;
_G/R;N71 template < typename T1, typename T2 >
jgIG";:Q struct result_2
m{ !$_z8: {
!ZH "$m| typedef T1 & result;
$sda'L5^p } ;
#NYnZ^6e template < typename T >
dR1IndZl typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
*YvtT(Gt {
;'8P/a$ return (T & )r;
\2 N;VE }
%bN{FKNN template < typename T1, typename T2 >
otR7E+*3 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
|<,qnf| - {
vu\W5M return (T1 & )r1;
'kt6%d2 }
@Xl(A]w%! } ;
s.i9&1Y-! WF~BCP$OR template <>
z}u`45W+ class holder < 2 >
w
a(Y[]V {
8^y=YUT public :
s_IFl5D] template < typename T >
%"A8Af**I struct result_1
>,]a>V {
N wk typedef T & result;
)-&@8` } ;
PKrG6%
W+ template < typename T1, typename T2 >
9u{[e" struct result_2
&'W7-Z\j- {
?j.a>{ typedef T2 & result;
Q!@M/@-Ky } ;
E2>{se Z template < typename T >
K9%rr_ja! typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
04Zdg:[3-! {
rCDt9o> return (T & )r;
]?@ [Ny=0 }
DPxx9lN_rx template < typename T1, typename T2 >
;7:} iKU typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
7CH&n4v {
KJec/qca return (T2 & )r2;
cLf90|YFp }
L{%L*z9J } ;
,5;M(ft# `J,>#Y6(J >:6iFPP 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
M> WWP3 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
z.-yL,Rc`- 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Eb4NPWo ";rXCH. return l(i, j) = r(i, j);
)Su>8f[?e 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
`D[O\ VE IdAh)#)
7 return ( int & )i;
yO%^[c? return ( int & )j;
?m]vk|> 最后执行i = j;
JT0j2_*Rr 可见,参数被正确的选择了。
XYWyxx5` %eDSo9Y by
@q g: @iuX~QA[9 :k1?I'q% 八. 中期总结
-#f.}H' 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
)v_Wn[Y.H 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
';FJs&=I 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
(yP1}? 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
d9v66mpJM 8)9-*Bzj .4%z$(+6 O00;0w u i&>^"_4rc ({t^/b*8 九. 简化
+=E\sEe 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。
5`p9Xo>)yW 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Y
bJg{Sb 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:
ZcXAqep8' 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
5HOl~E +-*/&|^等
H^n@9U;[K 2. 返回引用。
wkZwtq =,各种复合赋值等
Ak@!F6~ 3. 返回固定类型。
<7U~0@<Y 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
0(-4"u>? 4. 原样返回。
CHKhJ v3+4 operator,
8C*@d_=q 5. 返回解引用的类型。
WBWW7 HK operator*(单目)
]?=87w 6. 返回地址。
,1mL=|na
operator&(单目)
-z`%x@F<&L 7. 下表访问返回类型。
qF~9:` operator[]
Mn
,hmIz 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
>1!u]R<3 operator<<和operator>>
G%bv<_R J "I,] 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。
?P0b/g 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
gvT}UNqL zz
U,0
L template < typename Left >
gP
QOv struct value_return
$}WT"K {
T)I)r239h template < typename T >
gf8o~vKX$G struct result_1
%evb.h) {
aNu.4c/5 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
I^k&v V } ;
@)h>vg 06Wqfzceb template < typename T1, typename T2 >
$4g{4-) struct result_2
o^2MfFS {
ZXb|3|D typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
F0_w9"3E~ } ;
fU|v[ } ;
.S|7$_9;b sn:VM HrOT j_g(6uZhz3 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
j ^j"w(a XF(D%ygeC 下面我们来剥离functor中的operator()
=Iop 首先operator里面的代码全是下面的形式:
|-V:#1wR.] &233QRYM return l(t) op r(t)
(y]Z *p:EW return l(t1, t2) op r(t1, t2)
L@H^?1*L? return op l(t)
jaEe$2F2 return op l(t1, t2)
bI
;I<Qa return l(t) op
MBt\"b#t return l(t1, t2) op
&'fER- return l(t)[r(t)]
pSlc (M> return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Y_[7q<L `r SOt*< 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
P0}B&B/a: 单目: return f(l(t), r(t));
Fqw4XR_`~ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
e7GYz7 双目: return f(l(t));
?:$
q~[LY return f(l(t1, t2));
Kb+SssF 下面就是f的实现,以operator/为例
vgy.fP"@ MuD
? KK struct meta_divide
phH@{mI {
sA?8i:]O: template < typename T1, typename T2 >
iKo2bC:.& static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
iz-z?)% {
q~9-A+n return t1 / t2;
QtnNc!,n }
[voZ=+/ } ;
~Fh+y+g? +ytP5K7 这个工作可以让宏来做:
q~> +x?30 Y!xPmL^]? #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
5?$MZaT template < typename T1, typename T2 > \
_R ]s1 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
&7\}Sqp 以后可以直接用
wIi(\]Q DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Dazm8_x 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
s\ C ,5 (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。。。)
NC~?4F[ H[.)&7M\ -*mbalU,J 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
)
Z3KO EmT_T3v template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
|c0^7vrC class unary_op : public Rettype
fd *XK/h {
R-m5( Left l;
%/I:r7UR{ public :
< +* unary_op( const Left & l) : l(l) {}
LA;f,CQ 2!-Q!c`y template < typename T >
c#{|sR5 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0M;g&&mF {
>s/_B//[ return FuncType::execute(l(t));
[;ZCq!)> }
s]99'Q", .9x*YS template < typename T1, typename T2 >
lU!_V%n typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`_cv& "K9f {
^|Z'}p|& return FuncType::execute(l(t1, t2));
a&JY x }
3}\ z&| } ;
z` 6$p1U PpFQoY7M h.R46 : 同样还可以申明一个binary_op
!T<,fR+8X X(/fE?%; template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
VX8rM!3 class binary_op : public Rettype
1_{ e*=/y {
}i^M<A O Left l;
*~P| ? D' Right r;
-}<Ru) public :
!k%
PP binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
o}r_+\n !IR
cv
a template < typename T >
_}[WX[Le{ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
AsE77AUA {
r1
:TM|5L return FuncType::execute(l(t), r(t));
$H+X'1 }
^J> m4` ng+sK template < typename T1, typename T2 >
<|k :% typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.b_ppieNY {
+PE-j| D return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
BC!) g+8 }
C _he=SV } ;
=SmU;t>t/ F#|y,<}< ahgP"Qz 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
1y:fH4V 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Fq~Zr;A DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
M 0}r)@ 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
]d(Z% 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Vq0X:<9 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。。。
95IP_1}? 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
N<SW
$ o 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)
=XQGg`8<LB 下面是修改过的unary_op
j_,/U^Ws|f E8av/O
VUd template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
lfb+ )s class unary_op
#akJhy@m$ {
Xbmsq,*] Left l;
e+!xy&u@u
yHE\Q public :
j xI;clr ">=E p+ix unary_op( const Left & l) : l(l) {}
c[2ikI,n[ G HQ~{ template < typename T >
QaLaw-lx struct result_1
>x%HqP#_V {
(7<G1$:z= typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
b0'}BMJ } ;
q1xSylE ;iYCeL( template < typename T1, typename T2 >
.B xQF struct result_2
6, j60`f) {
kVZs: typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Qa/1*Mb } ;
Da)p%E>Q -flcB|I` template < typename T1, typename T2 >
f{2UL ?y typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+a,#BSt {
dpE^BW v3 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
h{"SV*Xpk/ }
D8!
Y0 "Ia.$,k9 template < typename T >
J#H,QYnf(L typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
yz0#0YG7 {
g]h@U&`~u_ return OpClass::execute(lt(t));
pvl];w }
*MfH\X379 8h)7K/!\ } ;
mI<s f?. Xk!{UxQKQ 0x5\{f 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
<WWZb\"{ 好啦,现在才真正完美了。
WYRC_U7 现在在picker里面就可以这么添加了:
eK(k;$4\^Y FT>>XP8 template < typename Right >
3d;J"e+? picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
jQ7;-9/~N {
6K7lQ!#}Q return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
h3E}Sa(MQ: }
;=@O.iF;H 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
Jm)7!W%3 vK/`or3U 5h Sd,#: #s(ob `0| bZUw^{~)D 十. bind
OR+_s @Yg 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
&b,A-1`w_ 先来分析一下一段例子
QsPg4y3?D \s)$[pAF r2tE!gMC int foo( int x, int y) { return x - y;}
j0oto6z~b bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
8[,R4@ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
vv)O+xt 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。
}vx
4 6 我们来写个简单的。
\2~\c#-k 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
I+W,%)vb 对于函数对象类的版本:
ze9n}oN Ki:t!vAO template < typename Func >
S['%> struct functor_trait
]qZj@0#7n {
V/DMkO#a typedef typename Func::result_type result_type;
};}N1[D } ;
R-W.$-rF 对于无参数函数的版本:
qp*~| ,hJx3g5#n template < typename Ret >
WoNJF6=? struct functor_trait < Ret ( * )() >
JXww_e[ {
%@ >^JTkY8 typedef Ret result_type;
3&E@#I^], } ;
IDF0nx] 对于单参数函数的版本:
E0HE@pqr LZG(T$dI template < typename Ret, typename V1 >
!s$1C=z5u struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
bUy!hS;s {
dtV*CX.D.7 typedef Ret result_type;
f6SXXkO+ } ;
zV15d91GX 对于双参数函数的版本:
/W
f.Gt9[ r$M<vo6C template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
|;aZi?Ek[ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
"ivVIq2 {
t:oq't typedef Ret result_type;
BINHCZ } ;
=^ Ws/k 等等。。。
(7,Q4T 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
c3rj
:QK6I -sf[o"T,j template < typename Func >
Jk`l{N struct func_return
"g"%7jK {
/_expSPHl template < typename T >
v`'Iew } struct result_1
h(~of( {
4/\Ynb.L typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
}h/7M } ;
&\5bo=5V fTX|vy<EMI template < typename T1, typename T2 >
U4Y)Jk struct result_2
%< ;u
JP K {
vKPLh typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
%RwWyzm#\ } ;
ow`F 7 } ;
xi<}n# WSU/Z[\`H v^t oe 最后一个单参数binder就很容易写出来了
RxV
" , )eSQce7H template < typename Func, typename aPicker >
dci,[TEGu class binder_1
hWn-[w/l_ {
=<#++;!I
Func fn;
S}Z@g aPicker pk;
6v}q @z public :
T8*;?j*@ o9Mr7 template < typename T >
is%ef struct result_1
3*7 klu {
eLHhfu;k typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
`x# }co } ;
kDR5kDiS y fuH template < typename T1, typename T2 >
it>l?h7 I struct result_2
H8@z/ {
*U\`HUW typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
7FaF]G } ;
})PU`?f C!v%6[ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
BGH'&t_5 KG(l=? N template < typename T >
d}?KPJ{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
p?
VDBAx {
PRyzvc~ return fn(pk(t));
6"[,
}
m^RO*n. template < typename T1, typename T2 >
{SZv#MrK typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vkYiO]y {
g^=Ruh+ return fn(pk(t1, t2));
Ya<V@qd }
,k@iNid } ;
"ZNy*.G|[ ?<
Ma4yl</ D^t:R?+ 一目了然不是么?
LZ(K{+U/ 最后实现bind
'c/8|9jX M3d%$q)<rW x
FvKjO) template < typename Func, typename aPicker >
dgByl-8Q picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Hy'EbQ {
r M}o) return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
|w>b0aY }
CNWA!1n^Hy "N,@J-]/k 2个以上参数的bind可以同理实现。
Gt,VSpb~s 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。
o=lZl_5/u; v}!^RW'X 十一. phoenix
= 'e_9b\K Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
F,mStw: |1(L~g for_each(v.begin(), v.end(),
9RK.+2 (
I&&;a. do_
MQ'=qR [
}-Nc}%5 cout << _1 << " , "
i\4YT r, ]
S%G&{5 .while_( -- _1),
z 7cA5'c cout << var( " \n " )
.F _u/"** )
9A`^ ( );
v[DxWs8q cp`ZeLz2^ 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:
BuitM|k' 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<BG- operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Xoq - 那么我们就照着这个思路来实现吧:
;<F^&/a|yQ uaLjHR0 8|!"CQJ|H template < typename Cond, typename Actor >
(Dba!zSs class do_while
XZTH[#MqeI {
KfC{/J\
Cond cd;
mZnsr@KF Actor act;
>V%.=})K public :
).tTDZ
template < typename T >
h>z5m struct result_1
hfvC-f97L {
au+:-Khm typedef int result_type;
]%G#x } ;
[KW)z#`* zCS }i_ p do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
cw_B^f8^ x%dVD template < typename T >
eQfXUpk3@I typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
T&<ee|t@{ {
y"_rDj` do
a]8W32 {
w`/~y
act(t);
szOa yAS }
g`6I, 6G while (cd(t));
*~UK5Brf1 return 0 ;
z4]z3U<}3] }
AZ\f6r{
} ;
J'wJe, $9G".T d]?fL&jr 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
0yb9R/3. 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
YEB7X>p# 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
s`]SK^j0 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
G2=dq 下面就是产生这个functor的类:
,n UovWN07 GN+,9 n(Um/ template < typename Actor >
_Q b].~ class do_while_actor
lI9|"^n7F {
ZV-Yq !|t Actor act;
,L\KS^> public :
9S5C{~P4 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
O4^' H}* b:
I0Zv6 template < typename Cond >
tCj\U+; picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
ftV~!r } ;
@,]$FBT"5
2H~E~6G *M$$%G(4 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
E7<l^/<2S+ 最后,是那个do_
9SU/86|N LO%OH
u}] }fhGofN$e class do_while_invoker
BMn`t@ !x {
, LqfwA| public :
pA\"Xe& template < typename Actor >
L*{E-m/ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Yg;7TKy {
;;432^jD return do_while_actor < Actor > (act);
LS<*5HWX }
,jy9\n*<t9 } do_;
Q_k'7Z\g$ iW[%|ddk 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
_6aI>b#yL 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
?nM]eUAP 最后来说说怎么处理break和continue
TH~"y 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。
j:2*hF!E 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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