一. 什么是Lambda
w#^z:7fI 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
srQ]TYH , 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,
nh]}KFO h -$sVqR>_ :d=:>_[ O48*"Z1 class filler
@Yj+u2! {
yllEg9L0z public :
W|CZA void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
W,fXHYst } ;
?aWMU?S @8eQ|.q]Q *?3c2Jg=E 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
Ku`u%5< %EEQ^lm ZG$PW<73~ u:w for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Ohn?>qQ {$QkerW3 ~-f"&@){,
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
-*[:3% _lMSW6 D~b_nFD ;Q>+#5H6F8 二. 战前分析
i`^[_ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
4Kh0evZ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
bPA >xAH #?C.%kD 2y5d for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
mX5%6{], /* --------------------------------------------- */
;~-M$a
}4 vector < int *> vp( 10 );
l05'/duuJ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
*!^l
ZpF /* --------------------------------------------- */
enT[#f[{ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
'YvRkWf:KC /* --------------------------------------------- */
p(6KJK\ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
D"M[}$P /* --------------------------------------------- */
N|e#& for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
?/q\S /* --------------------------------------------- */
7 g|EqJ7 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
KBa ]s q_ F1u2SltR d1';d6.u\ Tfp^h~&u 看了之后,我们可以思考一些问题:
K~6u5 a9s 1._1, _2是什么?
RXRoMg!-P 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
txik{' : 2._1 = 1是在做什么?
i:60|ngK 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
7 T Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
722:2 { (vFO'jtcB- Hu$y8_Udw 三. 动工
B!1h"K5.($ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
{s>V'+H(F '81c>qA G^Va$ike Mp?L9 template < typename T >
hsHbT^Qm class assignment
8Dkq+H93 {
*RM 3_ T value;
L6./5`bs public :
]
@:x<> assignment( const T & v) : value(v) {}
=2@V} template < typename T2 >
tU0jFBB T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
.Ta (v3om% } ;
)&j@ ={0 89x;~D1 ?$#P
=VK 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
;EQ7kuJQ?
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
x c]#8K
<Hr~|oG G!+Mu2 GfV#^qi class holder
&dG^ M2g-F {
>hY.F/[ public :
/2'l=R5# template < typename T >
A(*c|Aj9 assignment < T > operator = ( const T & t) const
E>iN > {
rK\9#[?x return assignment < T > (t);
F+ %l=
fs }
ERy=lP~gV } ;
<HnpI tl;b~k 20# V?hX3 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:
erhez @`qB[<t8:< static holder _1;
U$46=F| Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
,KCxNdg^#- 6Ey@)p..E for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
;!A=YXB 而不用手动写一个函数对象。
Y5c[9\'\ Y/sZPG}4 5z&>NI 6Ad C 四. 问题分析
^J;rW3#N8 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
C TKeY 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
^YJ%^P 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Z~].v._YV) 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Zo,066'+[. 下面我们可以对这几个问题进行分析。
L{rd', W{c
Z7$d 五. 问题1:一致性
h5(OjlMC 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?|
)<lQJ#L86a 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
bct8~dY ~1{ppc+
struct holder
p-r[M5;-^Q {
MdN0 Y@Ll //
THARr#1b}; template < typename T >
O?O=]s
u T & operator ()( const T & r) const
mVFo2^%v {
BOWBD@y return (T & )r;
u 7:Iv }
A"z9t#dv@ } ;
*E]:VZl
+D2I~hC0' 这样的话assignment也必须相应改动:
LmytO$?2( fm L8n<1 template < typename Left, typename Right >
d8iq9AP\o class assignment
eC94rcb}i{ {
S9{A}+"K Left l;
7MGvw-Tpb7 Right r;
qtmKX public :
3YJ"[$w='( assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
w2 r template < typename T2 >
U(LLIyZv T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
+~~2OU L } ;
l6L?jiTl_ PQp =bX, 同时,holder的operator=也需要改动:
QIg'js$W 3=yfbO<- template < typename T >
ITg<u?z_ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
91]sO%3 {
k<5g return assignment < holder, T > ( * this , t);
Z #T }
Y2;2Exp^ )_1 GPS 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
2WTOu x* 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
NJ]3qH a9UXg<4 return l(rhs) = r;
kIX1u<M~ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
s<rV1D 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
l*6Zh"o: #wo
*2( template < typename Tp >
\h_q] class constant_t
[h8s0 {
%~y>9K const Tp t;
/M+Du, public :
+V Nk#Z i constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
aZ+><1TD template < typename T >
zgH(/@P const Tp & operator ()( const T & r) const
U`lK'.. {
:PtZKt;~X return t;
=#v? }JG }
mBE&>}G< } ;
?^M,Mt *yaS^k\ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
0y6M;"&~E 下面就可以修改holder的operator=了
&!OEd] *ziR &Fr! template < typename T >
yIrJaS- assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Zk`yd8C {
'E+"N'M| return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
o<G#%9j }
GB35o uE Dnl<w<}ZU: 同时也要修改assignment的operator()
Pc_aEBq wapSpSt template < typename T2 >
:aK?Dt Z T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
:8!RGtn 现在代码看起来就很一致了。
jn:_2g[ I# &r5Q 六. 问题2:链式操作
ZZ7qSyBs? 现在让我们来看看如何处理链式操作。
s2#Ia>5! 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
*8WB($T} 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。
u '7h(1@ 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。
IHYLM;@L 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Ps74SoD- An$2='=/ template < typename T >
xC,x_:R` struct result_1
s4~[GO6> {
Vv45w#w; typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
5,pNqXRp } ;
l6y}>] %VH, (}i 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
nuXL{tg6 -cM1]soT template < typename T >
^J5{quV struct ref
8.[F3Tk= {
Fq@o_bI typedef T & reference;
&CQO+Yr$l } ;
Y.\x.Hg template < typename T >
$[A\i<# struct ref < T &>
pYx,*kG:HW {
D]]wJQU2 typedef T & reference;
@kqxN\DE } ;
\xj;{xc +yp:douERi 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
.VCY|KZ pA6KiY& template < typename T >
EUi 70h+ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
yQE'!m {
MQQm3VaKS return l(t) = r(t);
R7kkth }
0RT 8N=B83 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。
{ aUnOyX_ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
x}yl Rg`[ A^>@6d $2 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
qcS.=Cj?) _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
N)H "'#- _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
XP:A"WK" +5 调用divide的对象返回一个add对象。
('tXv"fT 最后的布局是:
N2v/< Add
wSN9`" / \
IT1YF.i Divide 5
cm(*F0< / \
C/!.VMl^ _1 3
c3^!S0U 似乎一切都解决了?不。
_^r};}-} 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
9%"7~YCDas 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
U`%t&7) OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
LE\=Y;% ->8Kd1^F template < typename Right >
l1)~WqhE} assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
X0VSa{ Right & rt) const
>u?.gJm ~ {
V4n~Z+k return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
.eR1\IAm }
r3l1I} 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
P>VoA XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
) *~A|[ 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
x
b"z%.j 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
:\\NK/" 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
:&IHdf0+ 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
fQJ`&9m*BF 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
H648 [H[k s-$Wc)l template < class Action >
<+_XGOt0< class picker : public Action
>R+-mP!nj {
X
zJ#)}f public :
{^WK#$] picker( const Action & act) : Action(act) {}
@>)VQf8s1 // all the operator overloaded
;xZ+1zmL0 } ;
_MBhwNBxZ hOY@vm& Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
>}+{;d 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
xB
*b7-a #ibwD:{ template < typename Right >
fp)SZu_* picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
g2vm]j {
2n:<F9^" return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
x]{P.7IO' }
=AIFu\9#a` QK]P=pE'C Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Vu:ZG*^ 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
Q$E.G63Wl u?=mh` template < typename T > struct picker_maker
x>yqEdR=o {
%Mda<3P typedef picker < constant_t < T > > result;
(S~kyU!)0 } ;
cx\E40WD template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
r&{8/ 5" {
k=]e7~! typedef picker < T > result;
79T_9}M } ;
Uwc%'=@ Ew/MSl6} 下面总的结构就有了:
&C9IR,& 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。
iWs6 !s! 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。
;6G]~}>o picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
6g|,]{ 至此链式操作完美实现。
v$y\X3)mB T}&A-V$ hX.cdt_? 七. 问题3
/5NWV#- 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。
_3`GZeGV Jt_=aMY:7 template < typename T1, typename T2 >
6] x6FeuS ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
b)diYsTH {
^?cu9S3 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
yu;EL>G_AY }
SZWNN#w60? )Te\6qM 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:
~7:q+\ suN6(p(. template < typename T1, typename T2 >
9xQ|Uad+% struct result_2
e>MtDJ5 {
2{ F-@}= typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
uw+nll*W% } ;
>z<L 60S q,P.)\0A 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?
G_F_TNO 这个差事就留给了holder自己。
7X$CJ%6b iC#a+G*N_M '.v;/[0 template < int Order >
-H60T,o
class holder;
vMzL+D2) template <>
)G2Bx+Z;L class holder < 1 >
Ne
u$SP {
T"g_a|7Tj public :
[<@L`ki template < typename T >
dn h qg3Y struct result_1
.\b.l@O<Z {
b `P6Ox3 typedef T & result;
7!M; ?Y } ;
gq('8*S template < typename T1, typename T2 >
$<-a>~^Tp struct result_2
MT{1/A;`) {
1I2ndt typedef T1 & result;
C6e5*S } ;
hC$e8t60 template < typename T >
Es[3Ppz typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
`{#""I^_ {
AF:_&gF return (T & )r;
L'wR$ }
=c6d$ template < typename T1, typename T2 >
^tTM
7 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
}9ulHiR {
) 8xbc&M return (T1 & )r1;
c]*yo }
R~=c1bpdq } ;
z(A60b} fHaF9o+/b template <>
(Nzh1ul\} class holder < 2 >
iZ]^JPU} {
rO}1E<g
( public :
6PsT])*>DE template < typename T >
$?ss5:
S struct result_1
9"[,9HN {
%g?M?D8Ud3 typedef T & result;
v}!lx)# } ;
%RW*gUvc] template < typename T1, typename T2 >
(\qf>l+* struct result_2
5B~]%_gZr {
TFHYB9vV typedef T2 & result;
@kSfF[4H } ;
.nY}_& template < typename T >
K-'uE) typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
4l0>['K&{ {
>FeCa
hFn return (T & )r;
56Lxr{+X }
!~zn*Hm template < typename T1, typename T2 >
O
C;~ H{ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
LDegJer-v {
(%6fZ return (T2 & )r2;
O}C*weU }
6EY\ } ;
5xc e1[ "y8W5R5kL4 TTO8tT3[6} 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> >。
-[*y{K@dh 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
3_RdzW}f 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
!}}
)f/ 2?qT,pN return l(i, j) = r(i, j);
2a-]TVL3 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
jct=Nee| %S%UMA. return ( int & )i;
V1,p<>9 return ( int & )j;
wtbN@g0 最后执行i = j;
rrC\4#H[?? 可见,参数被正确的选择了。
"7-}#_!g w!`e!} BuvnY ~"*W;|) ~APS_iG[ 八. 中期总结
,OrrGwp& 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:
TQ![ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
oHfr
glGX 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}{mHLM- 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
E\}A<r _*z^PkH OeGLMDw E
6#/@C, md bi@ms@ BJ_"FG 九. 简化
gDJ} <^ 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。
InL_JobE8r 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
%4R1rUrgt| 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:
id,' + < 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
C`ZU.|R +-*/&|^等
OGW3Pe0Z' 2. 返回引用。
o]I8Ghk>/z =,各种复合赋值等
vMY!Z1.* 3. 返回固定类型。
CY=lN5!J 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
I\Y N! 4. 原样返回。
KO`dAB F} operator,
%O!xrA{ 5. 返回解引用的类型。
F7<u1Rx] operator*(单目)
AP`1hz4].- 6. 返回地址。
3{qB<*!p"G operator&(单目)
"C3J[) qC 7. 下表访问返回类型。
u-jV@Tz operator[]
-F(luRBS(W 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
K#6@sas operator<<和operator>>
"([gN: G'Wp)W;])\ 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。
]>Dbta.27 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Xn~\Vb +P9eE,WR template < typename Left >
r(>812^\ struct value_return
xxg/vaQt=s {
!Mgo~h"]# template < typename T >
EXbZ9 o* struct result_1
Txl|F\nK` {
6pb~+=3n typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
R@uA4Al } ;
\)6AzCq <l!:#u template < typename T1, typename T2 >
tZx}/&m- struct result_2
amExZ/ {
s;l"'6:_ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
&E6V'*<93 } ;
mcidA% } ;
o&M.9V?~~ uF[*@N Xe:rPxZf~ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
V$FZVG/@# NB44GP1-@ 下面我们来剥离functor中的operator()
[zq2h3r 首先operator里面的代码全是下面的形式:
T#6g5Jnsp Kwm_Y5`A return l(t) op r(t)
X.
Ur`X return l(t1, t2) op r(t1, t2)
LN.*gGl return op l(t)
EUh_`R return op l(t1, t2)
x|AND]^Q return l(t) op
.nNZdta&= return l(t1, t2) op
$y.0h( return l(t)[r(t)]
mJ(ElDG return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
7;Lv_Y"b pUqNB_ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
j( k%w 单目: return f(l(t), r(t));
Jqgm>\y return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
0 ;)Q 双目: return f(l(t));
l{]KA4 return f(l(t1, t2));
Yv)c\hm(7j 下面就是f的实现,以operator/为例
m6^#pqSL _OJfd struct meta_divide
gm-9 oA
X {
X!ldL|Ua% template < typename T1, typename T2 >
\M|:EG% static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
G; exH$y {
*"Iz)Xzc` return t1 / t2;
D
vU1+y }
hbr3.<o1lY } ;
y<m[9FC} ]t&^o** 这个工作可以让宏来做:
3 G<4rH]
@PLJ)RL #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
H2Z
e\c template < typename T1, typename T2 > \
GL-b})yy static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
}CZw'fhVWO 以后可以直接用
JC9$"0d7 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
g]N'6La 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
tcRJ1:d (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。。。)
a9 q:e oclU)f., 9c*B%A8J 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
")txFe 9LBZMQ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Dm}M8`|X class unary_op : public Rettype
zkqn>
{
4W49*Je Left l;
~#P]NWW%. public :
fI<d&5&g unary_op( const Left & l) : l(l) {}
]91QZ~4a UU[z\^w| E template < typename T >
zG/? wP" typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
k?L2LIB< {
Ndb7>"W return FuncType::execute(l(t));
Jd v;+HN[ }
'3sySsD&O $%'3w~h` template < typename T1, typename T2 >
vGPsjxk& typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
wD$UShnm9- {
=O8>[u; return FuncType::execute(l(t1, t2));
}(XKy!G6
}
8HZ+r/j } ;
h~CLJoK< 2P^qZDG 8I Wi!"Vcn 同样还可以申明一个binary_op
TXyiCS3 S-Bx`e9 ' template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
i'>5vU0?3 class binary_op : public Rettype
)cP)HbOd= {
4 83rU Left l;
'DpJ#w\81 Right r;
dkDPze9l public :
wsH _pF binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
q~W:W}z bX:h"6{=R template < typename T >
q3h&V typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
i`+bSg {
T,>L return FuncType::execute(l(t), r(t));
nfGI4ZE }
/Yg&:@L t&[<Dl/L template < typename T1, typename T2 >
>nih:5J,ja typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9^8OIv?m8 {
)i[Vq|n return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
-TG ="U }
5E~^-wX } ;
Xxd]j] >zL5*:G m_Q&zp[" 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
_!,
J iOI 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
]cmX f DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
nu-&vX 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。
:E~rve' 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
#RU8yT 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。。。
ybJ wFZ80 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
NT5'U 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)
j4#uj[A 下面是修改过的unary_op
PR$;*|@ Qs59IZ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
gOW8!\V class unary_op
Hk h'h"_r {
cgQ6b. Left l;
Myiv#rQ) 66" 6> public :
8,!Oup w(
XZSE unary_op( const Left & l) : l(l) {}
SUUN_w~ 3z2
OW@zL$ template < typename T >
|}UkVLc_^ struct result_1
!8cV."~ {
kC
6*An_f typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
^V96lKt/ } ;
hEsiAbTyF C}Kl! template < typename T1, typename T2 >
7X/t2Vih@ struct result_2
F N=WU<
5 {
$GGaR x typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
y*-_ } ;
fPPP| SZHgXl3: template < typename T1, typename T2 >
pWJEFm typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*`Vm ncv3 {
`V\?YS} return OpClass::execute(lt(t1, t2));
=D Q:0w }
p&]V!O 1hGj?L0m. template < typename T >
DR:$urU$ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}AJoF41X {
hp9U return OpClass::execute(lt(t));
A!x &,< }
a6e{bAuq bSX/)')jU } ;
mJ k\$/Kh )(-;H|]? gC/ e]7FNr 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
Uza '%R 好啦,现在才真正完美了。
]FTi2B{}H 现在在picker里面就可以这么添加了:
>5L_t ~qGW94 template < typename Right >
@CL#B98jl picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
oR=i5lAU {
Kmx^\vDs return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
U{hu7 }
8SKrpwy 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。
er)I ".| B<m0YD?>~> k_0@,b3 ty0P9.Q ;t\h"K<,| 十. bind
wAprksZL# 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。
&gY) x{ 先来分析一下一段例子
X4!7/& Rxd4{L
)n )&7.E int foo( int x, int y) { return x - y;}
qVE0[ve bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
~RuX2u-2&u bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Q[7 i 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。
E3wL n/< 我们来写个简单的。
f;zNNx<
; 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
m3lz#Pm'0 对于函数对象类的版本:
r%ES#\L6+| @>(KEjQTz template < typename Func >
&9#m]Mz struct functor_trait
6-
i.*!I 8 {
_f^KP@^j typedef typename Func::result_type result_type;
+)j ll#}? } ;
_q27
3QG/" 对于无参数函数的版本:
!EB<N<P"t ob{'Z]-V template < typename Ret >
'|^:,@8P9 struct functor_trait < Ret ( * )() >
!`Rh2g*o9 {
/;Tc] typedef Ret result_type;
([u|j } ;
s.}K?)mH 对于单参数函数的版本:
\7/yWd{N$ U+)p'%f; template < typename Ret, typename V1 >
y3dk4s77 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
`)n4I:)2 {
Pj-INc96 typedef Ret result_type;
\@:,A] } ;
YS9RfK/ 对于双参数函数的版本:
[!A[oK9i C :-k|jt template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
`R[ZY!=+ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
x.?5-3|d$ {
,JV0ib, typedef Ret result_type;
RU:Rt' } ;
e /JQ #A 等等。。。
'+cI W(F? 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
y~
=H`PAE `um,S template < typename Func >
^hC'\09=c struct func_return
MePD:;mm^ {
$>XeC}"x68 template < typename T >
tF0jH+7J- struct result_1
B ;1qy[ {
~.m<`~u typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
F3qK6Ah. } ;
/9w>:i81 !LI<%P) template < typename T1, typename T2 >
~9dpB>+ struct result_2
RwWg:4 {
"#j}F u_! typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
B )r-,M } ;
A IP~A]T } ;
.w9LJ BPba3G9H Cl}nPUoL 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Nz,yd%ua 9B: 3Ha= template < typename Func, typename aPicker >
DZ8|20b class binder_1
`
R6`"hx$ {
\2i7\U Func fn;
I0)`tQ+ aPicker pk;
w
)R5P[b public :
JbMTULA _/s"VYFZ template < typename T >
i6`"e[aT[o struct result_1
@p+;iS1} {
%iN>4;T8 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Z4j6z>q E } ;
,BU;i%G&s K9lgDk"i template < typename T1, typename T2 >
'YNaLZ20 struct result_2
I &t~o {
Eah6"j!B8n typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
OU[<\d } ;
*U?O4E9 NB"S,\M0 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
HGDrH l90mM'[ template < typename T >
%qP[+N& typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-u2i"I730 {
n+~Dc[ return fn(pk(t));
0lfK}
a }
>H2`4]4] template < typename T1, typename T2 >
vT'Bs;QR typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Aw o)a8e {
(yOkf-e2y return fn(pk(t1, t2));
1o_kY"D< }
BM%wZ:
s } ;
h+ f>#O+: E9HMhUe > VG 一目了然不是么?
H",B[
YK 最后实现bind
AZtS4]4G) a|aVc'j bLgH3[{ template < typename Func, typename aPicker >
/:&!o2&1H picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
l>?c AB[ {
^PksXfk return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
J3K=z }
7|P
kc(O U@lc1# 2个以上参数的bind可以同理实现。
tT$OnZu& 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。
l\HdB"nT aER|5!7(2\ 十一. phoenix
9(CvGzco< Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
@fL ^I&++ OZ,kz2SF# for_each(v.begin(), v.end(),
uy'ghF (
W?
iA P do_
Qw5nfg3T [
Wgq|Q* cout << _1 << " , "
OG,P"sv ]
z*y!Ml1 .while_( -- _1),
`&$8/_` cout << var( " \n " )
${+u-Wfau )
c8qr-x1HG );
!liV Y] 30Q
p^)K 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
e%4?-{( 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
TOYK'|lwM operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
z3fv}_\z 那么我们就照着这个思路来实现吧:
bf3!|Um L"L3n,%F &J[a.:.. template < typename Cond, typename Actor >
|.IH4
K class do_while
,b+NhxdZ {
R`?l.0 Cond cd;
4JSPD#%f Actor act;
mYBEjZB public :
5sD,gZ7 template < typename T >
g;IlS*Ld struct result_1
T)C@6/ {
BxY t*b% typedef int result_type;
h$>F}n
j } ;
s:`i~hjq 85{m+1O~ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
o9?@jjqH +>w]T\[1~ template < typename T >
]6&NIz`:, typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
W+nu=iQ! {
r );R/)& do
/Y Kd [RQ {
9N]Xa act(t);
7*'/E#M }
MfTLa)Rz while (cd(t));
#c!:&9oU return 0 ;
Nz{dnV{&x; }
.J#'k+> } ;
aD/Rr3v> E$d3+`` ^\)a[OWp 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
HDyf]2N*N 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。
-DDA b(2* 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。
xVvUx,t 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。
'X~tt#T 下面就是产生这个functor的类:
Vs>Pv$kW w7nt $L5 #XV=,81w template < typename Actor >
Er~ 17$b class do_while_actor
8WP>u8& {
$o6/dEKQ Actor act;
Ur j*V0^ public :
C3AWXO ^ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
> =>/~dIb ,m=F
H?5 template < typename Cond >
[+#m
THX picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
e4X
df>B } ;
rvA>khu0/ HN47/]"* WxdQ^#AE 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
)cfi@-J+# 最后,是那个do_
myx/ |-V"F #kg`rrFr [^>XRBSm class do_while_invoker
a"~o'W7 {
_8K+iqMZG public :
z,HhSW?&^ template < typename Actor >
}v(wjD do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
6*8Wtq {
V>$( N/1 return do_while_actor < Actor > (act);
"SF0b jG9C }
Y~ ~Dg?e } do_;
9#LMK 1ge ,OZ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
h\RX/C!+ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
p_r` " 最后来说说怎么处理break和continue
$QX$r N 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。
@xG&K{j 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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