一. 什么是Lambda
ek)rsxf1A 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
%t_'rv 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,
ruagJS)+ x%X3FbF] &H# l* \_.'/<aQ class filler
mL1ZSX
o! {
1R-0b{w[ public :
Y_*KAr'{P void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
@GAj%MK$ } ;
'dwsm7Xd 5L6.7}B 9*iVv)jd 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:
1N _"Mm{
[uqr Q']'KU. E7h@c>IK for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
0*:n<T9 h(q4
B~ lg-`zV3 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
(1S9+H>g >;G_o="X L`M{bRl+1 oa+'.b~ 二. 战前分析
ui8$ F
"I* 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%+-[(
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
vH6(p(l >7a
ENKOg: j*8Ze!^ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
%zc.b /* --------------------------------------------- */
!pe[H*Cy vector < int *> vp( 10 );
XKp(31]) transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
2 br>{^T /* --------------------------------------------- */
r8R7@S2V' sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
n)cc\JPQ /* --------------------------------------------- */
UV%o&tv|< int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
b^[>\s' /* --------------------------------------------- */
:F5(]g 7 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
~ xam ;]2 /* --------------------------------------------- */
)`k+Oyvi< for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
G8F;fG N e{2Za 0F!Uai1 o r ~@! 看了之后,我们可以思考一些问题:
7g8\q@', 1._1, _2是什么?
SN[yC 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。
$hJ 4=F 2._1 = 1是在做什么?
]nV_K}!w 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
jMWTNZ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
!K_<7iExI\ !U5Cwq
svo%NQ 三. 动工
h Q Att 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
GXx'"SK9 aG" )jI4]6 6UN{Vjr%` template < typename T >
(q7;/n class assignment
tre`iCH~ {
] %7m+-h@ T value;
Yo5ged]i public :
N+R{&v7=F% assignment( const T & v) : value(v) {}
+CEt:KQ template < typename T2 >
#I ,c'Vj T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
%D7^. } ;
/ORK9g KPK`C0mg@k |<]wM(GxE 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
%RIu'JXi 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
UGOe(JB 4`CO>Q (s1iYK F":dS-u&L class holder
1:h(8%H@" {
y#ON=8l public :
_n*gj- template < typename T >
i+-=I+L3 assignment < T > operator = ( const T & t) const
qk&BCkPT {
"H=fWz5z return assignment < T > (t);
VF-[O }
ojWf]$^y} } ;
l 9rN!Q| >Y3zO 2Cr PwAmnk ! 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:
a<pEVV\NB~ h1j1PRE static holder _1;
aIfB^M*c5 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
}
F*=+n IxlPpS9Wx for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
R;/LB^X] 而不用手动写一个函数对象。
2zjY|g/ D1fUEHB}A8 )A;jBfr fK4O
N'[R: 四. 问题分析
Xp|$z ~ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
Df$Yn 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。
z_&T>ME 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
x6yO2Yo 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
/X\:3P 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Z!?T&: j~ qm5} 五. 问题1:一致性
G#^6H]`[J: 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?|
w^$$'5= 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
dfeN_0`- B<!wh struct holder
/3`fO^39Ta {
#
WL5p. //
No/D"S# template < typename T >
Zvz}Z8jW T & operator ()( const T & r) const
JZNvuP D {
GsWf$/iC: return (T & )r;
BI6`@}%7> }
6nk.q|n:g } ;
oA
]F`N= # f{L; 这样的话assignment也必须相应改动:
,Hc,]TPC4
?7*J4. template < typename Left, typename Right >
P$A'WEO' class assignment
|SsmVW$B| {
CYk"
Left l;
Of$gs- Right r;
wMiRN2\^ public :
zL:k(7E assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
|VX0o2 template < typename T2 >
H`U>ZJ. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
6FI`0j=~ } ;
/%^^hr 3DrW[\ 同时,holder的operator=也需要改动:
yH@2nAn EO.}{1m=hx template < typename T >
x8h=3e$ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
FiN B$A {
Q"{Q]IT return assignment < holder, T > ( * this , t);
V_Y2 @4 }
MW.,}f cNuBWLG 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
'~Gk{'Nx" 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
ZP7wS `l}r&z(8 return l(rhs) = r;
K}Pi"Le@W 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
0bMbM^xV6 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
T+<OlXpL o,y{fv:ki template < typename Tp >
/\uW[mt class constant_t
|Q~5TL>b {
:sb+jk const Tp t;
"C%* 'k public :
;hU~nj+{ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
ZGWZ2>k template < typename T >
kv/mqKVr const Tp & operator ()( const T & r) const
A
v%'#1w<" {
h|&qWv return t;
so\8.(7n }
c"@,|wCUi } ;
N%+ C5e< [kg*BaG: 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
QW"BGg~6c 下面就可以修改holder的operator=了
0\^K\J,. Uv/?/;si template < typename T >
9ioV R assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
umj5M5oe3 {
+QVe - return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
fxk6 q$' }
DC%H(2 +aIy':P 同时也要修改assignment的operator()
>5=uq
_QY wrt^0n'r)c template < typename T2 >
erZ%C < T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
I!-5
#bxD 现在代码看起来就很一致了。
BnLE+X ;F'/[l{+ 六. 问题2:链式操作
;*EPAC+ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
lvZ:Aw
r 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。
Ni 5Su 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。
o.H(&ex| 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。
oT27BK26?h 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
p=U5qM.O :Qra9;
Y template < typename T >
o5 eFLJ6 struct result_1
Nl `8Kcv {
E; Z1HF
R typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
@#5PPXp } ;
u~a@:D/F{G VN9C@ ;'$ 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:
/SZg34% 'xY@I`x template < typename T >
Arb-,[kwN struct ref
KFMEY\ 6\h {
X>y6-%@ typedef T & reference;
b}#ay2AR } ;
K Z)p\p<1 template < typename T >
K2R[u#Q struct ref < T &>
{n>W8sN< {
pI|H9 typedef T & reference;
BWN[>H %S } ;
%@Ty,d:;= (Q09$ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
FO5'<G- Xz, sL template < typename T >
+b]+5! typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
<+c6CM$#}V {
SNK
_ return l(t) = r(t);
B}y-zj;T }
6-@n$5W0 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
;eeu 9_$ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
f#9\&-he0 5#U*vGVT 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
UF00K1dbz _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
,HQaS9vBQ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
0vRug|}k#% +5 调用divide的对象返回一个add对象。
aGz<Yip 最后的布局是:
UE9r1g`z Add
b 64~Y|8 / \
l1qWl Divide 5
a_0G4@=T / \
ES#K'Lf _1 3
}TCOm_Y/qL 似乎一切都解决了?不。
E|Lv_4lb= 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。
%r*zd0*<n1 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。
c|'hs 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:
}~RH!Q1 ,4wZ/r>
d template < typename Right >
:!f1|h assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
OW12m{ Right & rt) const
b}[W[J}` {
Sgt@G=_o return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
.{1MM8 Q }
PiRbdl 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
#'-L`])7uw 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。
v5 yOh5 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。
R3$K[Lv, 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
huau(s0um 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
^r<bi%@C$ 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?
rtz%(4aS 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:
X192Lar F_$ K+6 template < class Action >
v?7.)2XcX class picker : public Action
f&S,l3H< {
h.6yI public :
7='M&Za picker( const Action & act) : Action(act) {}
U9KnW]O%" // all the operator overloaded
;Vad| - } ;
K6.*)7$# " (+># 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。
m*BtD-{ 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:
K/y#hP 'lU9*e9 template < typename Right >
@,-xaZ[ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
$e! i4pM {
l\yFx return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
U&6!2s- }
B=/*8,u 8yH) 8:w Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
bYEq`kjzc 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
~T')s-,l,: 5s>$ template < typename T > struct picker_maker
zX!zG<<K {
A}b<Lg typedef picker < constant_t < T > > result;
otXB:a } ;
P(W7,GD,k template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
/R< Q~G|\ {
ipEsR/O typedef picker < T > result;
*fq=["O } ;
Ywf.,V |/g\N,] 下面总的结构就有了:
Zjt3U;Y 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+n1k^jC 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。
7:1c5F~M picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
EY(@R2~#J 至此链式操作完美实现。
9z,?DBMvc J*8fGR% i8nCTW 七. 问题3
$+sNjwv^F 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
N"b>]Ab] ; M[0@3"}} template < typename T1, typename T2 >
w*ig[{
I ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Ftm%@S ? {
YXJjqH3 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
'hL\xf{ }
v!ULErs gJ>?<F; 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
74%,v|
aF$HF;-y template < typename T1, typename T2 >
Z8Fbx+~" struct result_2
0 )#5_-% {
C CX\"-C typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
}abM:O
"Y } ;
Ku_`F2Q <Ja> 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?
,k/*f+t 这个差事就留给了holder自己。
p~28?lYv -lyT8qZ:( 4.7ePbk[E template < int Order >
S"w$#"EJA class holder;
kzGD* template <>
RaAi9b[/S class holder < 1 >
O'" &9 {
`7Ni bZX0 public :
dKw*L|5 template < typename T >
B5!$5Qc struct result_1
4)iSz> {
:t]YPt typedef T & result;
Fy<dk}@ } ;
koC2bX template < typename T1, typename T2 >
~xu<xy@E struct result_2
K!k,]90Ko {
JcZs\ fl9 typedef T1 & result;
?G1-X~Z8 } ;
w/N.#s^ template < typename T >
G;FY2;adK typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
q?&vV`PG5 {
-.1x! ~.jX return (T & )r;
(eN\s98)/ }
0,nDyTS^ template < typename T1, typename T2 >
F`U%xn, typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
uU6+cDp {
7[:9vY return (T1 & )r1;
c0u!V+V% }
f>5{SoM } ;
$\$5::}r b3x!tuQn template <>
8OZc:/ class holder < 2 >
U=p,drF,A {
[a5L WW public :
NZ'S~Lr template < typename T >
~jmHzFkQ struct result_1
ld4QhZia {
I1
j-Q8 typedef T & result;
R\MM2_I } ;
N/Z3 EF_ template < typename T1, typename T2 >
A--Hg-N| struct result_2
YQiTx)_ {
VLc=!W} typedef T2 & result;
mTW0_!. } ;
$TL~SVHj;{ template < typename T >
DTt/nmKAqJ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
#~q{6()e: {
mKPyM<Q return (T & )r;
L\5j"]
}` }
Ezm ~SY template < typename T1, typename T2 >
.ev'd&l. typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
^$24231^ {
'
V;cA$ $ return (T2 & )r2;
.3A66 O~zT }
I'
ej?~ } ;
\QstcsEt l[l('-f SPeSe/ 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> >。
6YQ&+4 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
1-1x,U7w 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
8k]'P*9ulz jhUab], return l(i, j) = r(i, j);
pA+W
8v#* 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
//\ORJd (+38z)f return ( int & )i;
{$ HW_\w return ( int & )j;
&|IY=$- 最后执行i = j;
^{_`jE 可见,参数被正确的选择了。
b"t!nfgo $VhUZGuG> ,;'9PsIS^ v}IkY ngcXS2S_ 八. 中期总结
jtV{Lf3< 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
j>+x|!k 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
+T+f``RcK 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
=E8lpN' 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
g9H~\w Ix^xL+Tm j Aw&5, B5IS-d B8'" ^a^&- ~C{d2i 九. 简化
~#&bDot 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
+g<2t, 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
ync2X{9D 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
v-3In\T=^ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
jmmm0,#D +-*/&|^等
bg*4Z?[dd 2. 返回引用。
G?{BVWtl} =,各种复合赋值等
l&(,$RmYp 3. 返回固定类型。
07DpvhDQ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
4$+1jjC]>~ 4. 原样返回。
8=FP92X operator,
KTD# a1W 5. 返回解引用的类型。
"~9 !o" operator*(单目)
;WC]Lf<Z^ 6. 返回地址。
29
L~SMf operator&(单目)
r+217fS> 7. 下表访问返回类型。
KcglpKV` operator[]
E5UI 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Xa.Qt.C operator<<和operator>>
p\wE})mu ~&[Wqn@MZ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
**d3uc4y 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
lV:R8^d %'nM!7w@I template < typename Left >
}xn\.M:ic struct value_return
V{p*N* {
+ O=wKsGD template < typename T >
F``$}]9KHD struct result_1
#Sr_PEo
_ {
-LJbx<' typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
I#zrz3WU } ;
%kS +n_* U,yU-8z/ template < typename T1, typename T2 >
$(H%|Oyn struct result_2
-~~"}u {
-tAdA2?G typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
mVg-z~44T } ;
<LIL{g0eX } ;
UJ1iXV[h" hW$B; n$g g$< 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
%<CahzYc6 Wp`wIe6 下面我们来剥离functor中的operator()
_(&^M[O 首先operator里面的代码全是下面的形式:
XMd-r8yYr N W :_)1 return l(t) op r(t)
vcy}ZqWBO return l(t1, t2) op r(t1, t2)
NDEltG( return op l(t)
~Jrtm7 return op l(t1, t2)
]y>)es1 return l(t) op
Q"n*`#Yt' return l(t1, t2) op
+ pZ, RW.D return l(t)[r(t)]
~0,Utqy return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
\/g.`Pe o_p#sdt" 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:
Fd*)1FQKT 单目: return f(l(t), r(t));
<[ />M return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
:^tw!U%y1 双目: return f(l(t));
j-8v$0' return f(l(t1, t2));
M>VT$!Lx 下面就是f的实现,以operator/为例
SCs@Q T3,"g= struct meta_divide
8Eyi`~cAiH {
1O>wXq7q template < typename T1, typename T2 >
\ce (/I static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
:p0|4g {
:'9%~q.D4 return t1 / t2;
HpSmB[WF }
~CgKU8 } ;
{L5!_]6 hqIYo
.< 这个工作可以让宏来做:
N=^{FZ Gx
ci #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
`mXbF template < typename T1, typename T2 > \
D1o<:jOj static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
k
#y4pF_ 以后可以直接用
;UTT>j
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
REUWK#> 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
wYQTG*&h (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。。。)
mr
dG-t(k y! he<4 r|wB&
PGW 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
P,r9< y|f`sBMM template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
aG.j0`)% class unary_op : public Rettype
2A7g}V {
99w;Q 2k Left l;
++d(}^C; public :
2?9 FFlX unary_op( const Left & l) : l(l) {}
0g}+%5]yg 64;F g/t template < typename T >
<7N8L typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
qR^KvAEQSo {
\g<9_ return FuncType::execute(l(t));
4A6D>ChB'E }
Vw.c05 x X~ |P template < typename T1, typename T2 >
)nmLgsg typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
):OGhWq {
86igP return FuncType::execute(l(t1, t2));
~CiVLSH= }
~L $B]\/A5 } ;
_i{$5JJ+K2 S`HshYlE q m99j]wr~c 同样还可以申明一个binary_op
=!u9]3) Rj 2N+59rg template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
/cHd&i,> class binary_op : public Rettype
[lZo'o {
SQ!wq Left l;
^Y z.,!B[ Right r;
Q;{[U!\: public :
gZ%wmY binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
,_;+H*H>" iJ.P&T9 template < typename T >
`X[L62D typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
R|aA6} /I {
n!=%MgF'*p return FuncType::execute(l(t), r(t));
H }w"4s }
ReE-I/n8f rvO7e cR" template < typename T1, typename T2 >
gM_z`H5[! typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
R\k=
CoJJ {
par|j] return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
gI8r SmH }
&Fo)ea } ;
vJ5` :4n" d'ddxT$GG pgT{#[=> 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
N8:?Z#z 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
P:t|'t DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
4%2QF F@ 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。
95^w" [}4Q 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
ga^O]yK 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。。。
Jis{k$4 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
-wlob`3 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)
D:'|poH 下面是修改过的unary_op
'R8VCj ?rXh
x{vD
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
`ysPEwA| class unary_op
ya{vR*
'~ {
fHYEK~!C04 Left l;
g*\u8fpRq Wcn3\v6_ public :
' ^gF ~;#J&V@D unary_op( const Left & l) : l(l) {}
+pc_KR ]oP2T:A template < typename T >
^"K struct result_1
u*{hXR-" {
?/)Mt(p typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
+[`N|x< } ;
D|9C|q d
/&aC#'B template < typename T1, typename T2 >
$4'I3{$ struct result_2
A,e/y {
%m!o#y(hD` typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
k=H{gt
} ;
}b2U o&][ \bqNjlu template < typename T1, typename T2 >
S20x typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
FIlw {
IV;juFw}G return OpClass::execute(lt(t1, t2));
inZMq(_@$ }
$iDatQ[ Y1+4ppZ template < typename T >
^i&/k typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
t*zve,?} {
AUcq\Ys return OpClass::execute(lt(t));
Q#urx^aw }
!Qjpj KRy .}kUD]pW } ;
HI#}M|4n yfiRMN"2 je9[S_Z:Y 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
qi`*4cas*A 好啦,现在才真正完美了。
?+D_*'65D 现在在picker里面就可以这么添加了:
X|L.fB= %;^[WT`, template < typename Right >
H.XD8qi3W picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
LPb43 {
MG[?C2KA/ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
idvEE6I@ }
'SYj Ehvw 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
#l2wF>0 4?><x[l2{ &E.0!BuqV 6vro:`R ? dE_BV=H{ 十. bind
]2QZ47 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
RR{]^g51 先来分析一下一段例子
:35J<oG k`Ab*M$@Xs JMuUj_^}7 int foo( int x, int y) { return x - y;}
A;1<P5lo bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
!-2nIY! bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
.=3Sm% 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。
lEQ63)Z 我们来写个简单的。
ppN96-]^0 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Bqv Oi~l 对于函数对象类的版本:
!O@qqg(> ,8;;#XR3 template < typename Func >
3lMmSKN struct functor_trait
.(VxeF(v_k {
@{@x2'-A typedef typename Func::result_type result_type;
;EW]R9HCH } ;
9Wb9g/L 对于无参数函数的版本:
d~g {[hV['Awv template < typename Ret >
7 '2E-#^ struct functor_trait < Ret ( * )() >
{{ R/:-6?@ {
cm%QV? typedef Ret result_type;
c;Hf +n } ;
$f_;>f2N 对于单参数函数的版本:
7Nh6 `
0
!E* > template < typename Ret, typename V1 >
28d: struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
lD6hL8[ {
1'"o; a]k/ typedef Ret result_type;
kR%CSLOVy } ;
<#7}'@
对于双参数函数的版本:
nrUrMnlg r5(OH3 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
6>%)qc$i struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
9:!n'mn {
_;yp^^S typedef Ret result_type;
) Y\} ,O } ;
}bIEW ho 等等。。。
-qs.'o
;2 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
FxKH?Rl FnP/NoZa> template < typename Func >
1mJBxg}( struct func_return
`;(/Wh {
s_.q/D@vu template < typename T >
M98dQ%4I struct result_1
[m|\N {
rD%(*|Y"c typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
uCNQ.Nbf C } ;
!z{bqPlFGG *;m5^i<,;S template < typename T1, typename T2 >
xHJ+! struct result_2
/6gqpzum4 {
)KaQ\WJ: typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Zu$f-_" } ;
bNFX+GA/ } ;
59$mfW
o> 7_E+y$i= e&8pTD3 最后一个单参数binder就很容易写出来了
3iV/7~
O W7l/{a
@ template < typename Func, typename aPicker >
*VIM!/YW class binder_1
e l'^9K {
6y%BJU.I Func fn;
UI<'T3b aPicker pk;
hs2f3;) public :
(vz)GrH>
:?@d\c' template < typename T >
y:iE'SRRK6 struct result_1
VpWax]' {
A8e b{qv typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
[9z<*@$- } ;
_"%d9B ^KF template < typename T1, typename T2 >
$*xnq%A struct result_2
Z#w1,n88 {
I =qd\ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
W5
fO1F } ;
R|$=Pfg~4 }&y>g0$@ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
m3F.-KPO }-V .upl template < typename T >
<Sm=,Sw typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
, j'=sDl {
AjAmV
hq return fn(pk(t));
&ad9VB7 }
MZn7gT0 template < typename T1, typename T2 >
?lR)Hi typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+SrE {
^5 F-7R8Q return fn(pk(t1, t2));
{KeHqM}e }
EK@yzJ% } ;
KP_=#KD H#m)`=nZSZ x2Y1B 一目了然不是么?
H<}<f: 最后实现bind
0>H<6Ja ItYG9a
/A_</GYs template < typename Func, typename aPicker >
A.
U< picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
]pB0b JAt {
q jDWA' return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
(66X }
gLl?e8[F pF K[b 2个以上参数的bind可以同理实现。
z+PSx'#} 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
_f|Au`7m DcSL f4A 十一. phoenix
]'~'V2Ey Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
1^!=J<`K; |]+m<Dpyr2 for_each(v.begin(), v.end(),
Arir=q^2 (
T"kaOy do_
mRj-$:}L [
rU<
H7U cout << _1 << " , "
x:xKlPGd ]
Ad@))o2 .while_( -- _1),
y\5V(Q\ cout << var( " \n " )
/y@$|DI1 )
B(Y{ );
0m7J'gm{ %[lX
H 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
r5lp<md 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
DXSZ#^,S[W operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
;NLL?6~ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
L9fhe,en H!Uy4L~> r.-NfK4 template < typename Cond, typename Actor >
=c-j4xna> class do_while
JP!$uK{u {
AJt0l|F Cond cd;
y"e'Gg2 Actor act;
1'c!9 public :
{(D$Xb template < typename T >
X]C-y,r[M struct result_1
kul&m| {
~;UK/OZ typedef int result_type;
)uwpeq$j7l } ;
{*
>$aI ^5=}Y>EJO do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
>AN`L`%2 fU>"d>6!S template < typename T >
$o/?R]h typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
J:#B,2F+^ {
VG2TiR1 do
D?@330'P9C {
KNIYar*3 act(t);
vq( @B }
"4`h -Y while (cd(t));
c#u-E6 return 0 ;
NjYpNd?g }
KSh<_`j } ;
3z\:{yl ,_u8y&<|I ThJLaNS 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
4xtbP\= 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
}k \a~<'X 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
U>:CX
XHRt 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
`U2Z(9le 下面就是产生这个functor的类:
#jA|04w |5e/ .T$ -$dnUXFsj[ template < typename Actor >
RBt"7 ' class do_while_actor
`+1*)bYxU {
S@N&W&W#~ Actor act;
3|9)A+,# public :
= ;dupz\7 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
n U$Lp` aina6@S template < typename Cond >
&IXr*I picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
sKn>K/4JZ } ;
:E4i@ O7% cU%#oEMf< uZm<:d2%) 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
<gf:QX! 最后,是那个do_
2NIK0%6 ;oob
TW{ RX?Nv4- class do_while_invoker
Zp-
Av8 {
g 4Vt"2| public :
1swh7 template < typename Actor >
/~J#c= do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
0/{-X[z {
S3)JEZi return do_while_actor < Actor > (act);
S U2`H7C* }
6M+~{9(S } do_;
*=@Z\]"? ;&Eu<%y 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
|=jgrm1yj 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
p_B,7@Jl 最后来说说怎么处理break和continue
gOgG23 x 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。
Qi6vP& 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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