一. 什么是Lambda
X@\W*
nq 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
C_Ewu*T7 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,
sCFxn H&)}Z6C" +P2oQ_Fk`9 !5o j~H class filler
\_
3>v5k| {
IW0S*mO$ public :
n:%4SZn void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
9D3{[ } ;
/kbU< S<"Fp1#"l aj1]ZT\ 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:
V 95o(c.p cKt=? B{nwQC b >qmCjY1 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
;miif Q\N*)&Sd<M r=H?fTY<3E 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Q 7_5 3f[Yk#" .S/5kLul o.{W_k/n 二. 战前分析
6Wu*zY_+ 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。
e73=*~kfR 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
^m |@pp _}R[mr/ zt(lV for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
X7},|cmD_ /* --------------------------------------------- */
mM,HMrgLqK vector < int *> vp( 10 );
q>$MqKWM transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
k
QuEG5n.- /* --------------------------------------------- */
R~\R>\ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
gM&IV{k3 /* --------------------------------------------- */
K~TwyB-h int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
(~GQncqa /* --------------------------------------------- */
C^J<qq& for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Lx0nLJ\ /* --------------------------------------------- */
cS;3,#$ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
SVe]2ONd 9TW[;P2> ) D=0YLQ*rP SMEl'y 看了之后,我们可以思考一些问题:
]`/>hH>+~9 1._1, _2是什么?
%QezC+n 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。
1<YoGm& 2._1 = 1是在做什么?
qjB:6Jq4q 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。
V`Cyx^P 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。
tbFAVGcAM pU$k{^'UK sQJ\{'g 三. 动工
u m9yO'[C 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
'Gy`e-yB _U s" F]\
Sk'}& uJw?5kEbv< template < typename T >
3UZd_?JI[^ class assignment
x-BU$bx5 {
@^{`!>Vt T value;
Xs0)4U public :
M/N8bIC! Q assignment( const T & v) : value(v) {}
vO}r(kNJ template < typename T2 >
bA^uzE T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
_~<sb,W } ;
e"E8BU $.PRav A)f-r 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
,
>LJpv 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
dli(ckr (` *BZ_
(dy(.4W\ >q"dLZ class holder
Cj-s {
7Ak<e tHD public :
3s6obw$ki template < typename T >
TSB2]uH assignment < T > operator = ( const T & t) const
|Y7SP]/`gB {
+:S`] return assignment < T > (t);
cOV j @z }
yHeL&H } ;
7(Fas(j3 586P~C[ic >8f~2dH2% 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:
Ku(YTXtK h^Wb<O`S static holder _1;
zI`I
Q Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
[:8\F#KW @<\oM]jX for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
bMO^}qR` 而不用手动写一个函数对象。
gv*b`cl k@4N7} }y(t')= 9 IW~R{ ]6 四. 问题分析
.j]tzX 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。
j4$nr=d.6 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
PLCm\Oh$l 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Na0^csPm 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
+kL7" 下面我们可以对这几个问题进行分析。
aI=p_+.h 6jq*lnA% 五. 问题1:一致性
aU!}j'5Q 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?|
~y<0Cc3Vs 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
thjr1y.e Z)@vJZ*7( struct holder
on_h'?2 {
3#7V1 //
r2-iISxg+ template < typename T >
]
K$YtM^ T & operator ()( const T & r) const
7^eyO&4z {
69c4bT:b" return (T & )r;
?;XO1cs }
Rl?1|$% } ;
Z@bgJL83 -CvmZ:n 这样的话assignment也必须相应改动:
dbf<k%i6 <V ?2;Gy template < typename Left, typename Right >
_2fW/U54_ class assignment
..N6]u {
6.@.k Left l;
M':-f3aT% Right r;
V:\:[KcL^ public :
csP4Oq\g[ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
A8%
e_XA template < typename T2 >
F2N"aQ& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
"n%j2"TYJj } ;
)OI}IWDl 7-744wV}Z 同时,holder的operator=也需要改动:
f_c\uN@f o,7|=.-b template < typename T >
&~:EmLgv assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
de:@/-| {
f"Sp.'@ return assignment < holder, T > ( * this , t);
KuR]X``2 }
Y@FYo>0O l2F#^=tp 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。
,rB(WKU 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
/YJo"\7 6z\!lOVjb return l(rhs) = r;
a 0SZw 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。
MCE@EFD`\ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
q{w|`vIb |"*P`C= template < typename Tp >
<B6md
i'R class constant_t
- Jaee,P {
"6U0
!.ro@ const Tp t;
d"|_NG` vr public :
PQaTS*0SXJ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
xlv(PVdn template < typename T >
Gu$/rb? const Tp & operator ()( const T & r) const
cH_qHXi[G {
9PB%v.t5y return t;
13?:a[~=Y }
t0e6iof^o } ;
VY6G{f &M|rRd~* 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
/stvNIEa 下面就可以修改holder的operator=了
rN1]UaT h8/tKyr8( template < typename T >
bB<S4@jF8z assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
6,q0F*q {
\&F4Wl>` return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
+$C9@CZM9 }
"(=g7,I4 pA8bFtt 同时也要修改assignment的operator()
CR [>5/:M I~l
qg template < typename T2 >
sc*R:" T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
'Xik2PaO 现在代码看起来就很一致了。
h,\{s_b -r*|N.5c 六. 问题2:链式操作
#$UwJ B]_D 现在让我们来看看如何处理链式操作。
onuG 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
l%+ &V^: 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
kqB# 9 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
V Rv4p5 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
uO4
LD}A 3eY>LWx template < typename T >
'xS@cFo( struct result_1
.>W [ {
R+!U.:-yz typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
zY/Oh9`=v } ;
xd{.\!q. i$kB6B#== 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:
5WI
bnV@ d>[i*u,]/ template < typename T >
b36{vcs~ struct ref
"rMfe>;FJ {
p&I>xu8fl typedef T & reference;
A.b^?k%I } ;
k<*v6
sNs; template < typename T >
JWHsTnB struct ref < T &>
t,YRM$P {
DOyO`TJi typedef T & reference;
M4Cb(QAVP } ;
'`^~Zy?c .6MG#N 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
hTa X@=Ra YT-ua{.^ template < typename T >
i6yA>#^ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
A{>w5T {
'/`O*KD] return l(t) = r(t);
@vq)Y2)r\ }
T;DKDga 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。
XW aa`q 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
3>n&u,Xe xY?p(>( 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
@95p [ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
J4eU6W+ { _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
KKpM=MZ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
qG,h
1 最后的布局是:
TDw~sxtv& Add
E^J &?- / \
4Pr^>m Divide 5
#_^p~: / \
wfO-bzdw _1 3
xD*Zcw(vj~ 似乎一切都解决了?不。
oL9<Fi 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。
E 14DZ 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。
zwUC
L 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:
Mq~E'g4# ZC2aIJ template < typename Right >
z?13~e[D assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
y9mV6.r Right & rt) const
@~vg=(ic( {
2{RRaUoRb return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
bbq`gEV }
OybmyGHY 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
e!0xh 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。
2MB>NM<xO 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。
Mxw-f4j 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。
QeF:s|[ 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。
Ak3^en 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?
F4~OsgZ'N 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:
Lea4-Gc UG44 oKB template < class Action >
t>quY$}4 class picker : public Action
.oM- A\! {
'{0O!y[H6 public :
P'iX?+* picker( const Action & act) : Action(act) {}
g@x72$j // all the operator overloaded
<mP_K^9c } ;
0Gj/yra9MO a1_ N~4r` Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
()j)}F#Z` 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
\4qF3# 47Vt8oyh% template < typename Right >
UxMy8}w!y picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
#&uajo {
c1kV}-v return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
(XR}U6^v] }
1/\Xngd `hY%HzV= Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
B (eXWWT_ 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
X*#\JF4$i 5M> p%/ template < typename T > struct picker_maker
V}vL[=QFZ( {
/Gnt.%y& typedef picker < constant_t < T > > result;
{{gd}g } ;
k6DJ(.n'%a template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
|:SV=T: {
|Zn;O6c#L5 typedef picker < T > result;
"1""1"; } ;
e+#Oj jCj8XM{c> 下面总的结构就有了:
L$a{%]I 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。
u`B/ 9-K)y 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。
E_30)"] picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
A##Q>|>) 至此链式操作完美实现。
Dd0yQgCu ^{J^oZ'%~ U(+QrC: 七. 问题3
U1 3Lsky% 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。
!1S!)# Y#): 1C1 template < typename T1, typename T2 >
})!- ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9(X~ {
!<h9XccN return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
L})fYVX
}
LDw.2E
zZ9Ei-Q 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:
2N-p97"g 4]zn,g?& template < typename T1, typename T2 >
902A,*qq struct result_2
EhD% {
cMtUb typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
QHXpX9 } ;
s(5(zcBK ?N+pWdi 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?
_ZWU~38PM 这个差事就留给了holder自己。
eJ[+3Wh X`Lv}6}xT 4`5W] J]6 template < int Order >
%/U'Wu{* class holder;
Grw[h template <>
2fayQY
xD class holder < 1 >
%26HB
w=JF {
/ E!6]b/ public :
_;x` 6LM template < typename T >
aFnyhu&W' struct result_1
?=?*W7 {
cWQ &zc typedef T & result;
;eFV}DWW } ;
taVK&ohWx template < typename T1, typename T2 >
U/HF6=Wot struct result_2
vGH]7jht {
$rjm MSxi typedef T1 & result;
bQ?Vh@j(M } ;
g
C8deC8 template < typename T >
PHez5 }T typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
N>s3tGh {
\(?d2$0m return (T & )r;
L`:V]p }
1_xkGc-z< template < typename T1, typename T2 >
H93ug1, typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
;$*tn"- ?~ {
KB\ri&bF return (T1 & )r1;
_=[pW2p }
E^w0X,0XlE } ;
0ikA@SAq : @gW3' template <>
e'v_eD T^ class holder < 2 >
Z0~,cO8~ {
ev7A;; public :
Nb0T3\3W template < typename T >
RY,L'GtO struct result_1
EN>a^B+! {
4dz Ym+vJm typedef T & result;
(:+Wc^0 } ;
m*e8j[w# template < typename T1, typename T2 >
*xeJ4h struct result_2
6!U~dt#a {
4&L,QSJ V typedef T2 & result;
*rm[\ } ;
|jWA >S template < typename T >
/HSg) typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
DfOigLG* {
:h0!giqoQ return (T & )r;
Qc
1mR\.5 }
%
5!Y#$:{o template < typename T1, typename T2 >
: T4ap_Ycq typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
p8CaD4bE {
3=Xvl 58k return (T2 & )r2;
I=E\=UTG,5 }
;$r!eFY; } ;
Nw1 .x *z'Rl'j9[ ccW{88II7w 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> >。
#\}xyPS 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
dKPx3Y' 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
:'!_PN LKud' return l(i, j) = r(i, j);
!?B2OE 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
@nj`T{*. &4p~i Z return ( int & )i;
Ys5Iqj=mp return ( int & )j;
%CrpUx 最后执行i = j;
61b<6r0o 可见,参数被正确的选择了。
'Te'wh=Y |L)qH"Eo ?`SBGN; y0t-e x}7Xd P.2$ 八. 中期总结
0w$1Yx~C 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
',Oc+jLR 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
pAtxEaXh 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
FxX nX 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
]`@<I'?,X U,`F2yD/! BQ~\ p\ 6A} 45 y|#Fu \FIOFbwe 九. 简化
z)FGbX 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
1Dm$:),^T} 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
HxShNU 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:
({t6Cbw 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
( 2KopL +-*/&|^等
)]JQlm:H 2. 返回引用。
l'\m'Ioh =,各种复合赋值等
#fF';Y7 3. 返回固定类型。
hTAZGV( 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
A6F/w 4. 原样返回。
wo ) lkovd operator,
,Ct1)%
5. 返回解引用的类型。
\//{\d operator*(单目)
Znh<r[p< 6. 返回地址。
#|} EPD9$ operator&(单目)
PkdL] !: 7. 下表访问返回类型。
Kx,<-]4 operator[]
<(o) * Zmo 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
z`y^o*qc] operator<<和operator>>
yLvU@V@~ Qb1hk*$= OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
#$-`+P 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
H[iR8<rhQ KQrG|<J template < typename Left >
!*-|s}e struct value_return
vj<JjGP {
;[j)g,7{ template < typename T >
]A:G>K struct result_1
5SHZRF(. 2 {
5q.)K
f+ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
zAd%dbU| } ;
)>^!X$`3 "[\TL#/ template < typename T1, typename T2 >
y)+lU struct result_2
-IG@v0_w {
H*EN199 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
c0:`+>p2 } ;
m3 Rss~l } ;
D3;#: DqBiBH[%h mp>Ne6\Tu 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
8}!WJ2[R YZ^;xV 下面我们来剥离functor中的operator()
32,Y3!% 首先operator里面的代码全是下面的形式:
;[[oZ fnU;DS]W return l(t) op r(t)
#uH%J<U return l(t1, t2) op r(t1, t2)
(wZ/I(4 return op l(t)
4#wZ#} return op l(t1, t2)
T
[2l32 return l(t) op
yK:b$S return l(t1, t2) op
b*"%E,? return l(t)[r(t)]
+T]D\];D return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
X?OH//co .0'FW!;FV 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:
.L}k-8 单目: return f(l(t), r(t));
5g;i{T/6~x return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
|]x>|Z?/u 双目: return f(l(t));
</jTWc'} return f(l(t1, t2));
qgw)SuwW 下面就是f的实现,以operator/为例
77p8|63 Dt*/tVF struct meta_divide
3 etW4 {
GC^>oF template < typename T1, typename T2 >
<Is~DjIav static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
tx||<8 {
! $8 e6 return t1 / t2;
ps3jw*QZ{5 }
~k'SP(6#C } ;
#Q61c 'P3jUc) 这个工作可以让宏来做:
0ZJt OS$^>1f" #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
phqmr5s^H template < typename T1, typename T2 > \
QlK]2r9 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
{Z(kzJwN 以后可以直接用
tsN,yI]-VA DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Z+G/==%3#, 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;I}:F#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。。。)
e4(E!;Z!QF ZA6)@Mn &Z6s\r% 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
tkKiuh?m xy[aZr template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
K+@R [ class unary_op : public Rettype
Q6rvTV'vv {
R*r;`x Left l;
@pO2A6Ks public :
wOs t). unary_op( const Left & l) : l(l) {}
I7e.pm .FpeVjR'' template < typename T >
?I332,,q typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
T43Jgk, {
6_kv~`"t Z return FuncType::execute(l(t));
nb}rfd. }
0;2"X[e Y2Y)| <FH template < typename T1, typename T2 >
b]k9c1x typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
M.?[Xpa {
B6xM#) return FuncType::execute(l(t1, t2));
oZ,_ G,b^ }
sA!$}W } ;
]YWz;Z Dg
o-Os@ TNkvdE-S 同样还可以申明一个binary_op
fuF!3Q 3
G_0DS template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
6w)a.^yx7 class binary_op : public Rettype
)uu1AbT+e {
9vI<\
Xa Left l;
T1=T Right r;
ZfP$6%;_ public :
G_/DzJBF binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
z^^)n N|\Q:<!2_w template < typename T >
szC<ht?z typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
X)b@ia'"Wp {
z1S
p'h$ return FuncType::execute(l(t), r(t));
6&`hf > }
h1 pEC ce:p* template < typename T1, typename T2 >
;{89 *e*) typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
F_F02:t {
!8*lU2 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
]I'dnd3e }
Cd2A&RB } ;
-+{<a!Nb U'k 0; fs\A(]`$ 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
w;;9YFBdM 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
!QSj*)V# DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
mLm?yb: 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。
7!U^?0?/ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
`i<omZ[aT 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。。。
@|([b r|O 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
:T )R;E@ 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)
WT63ve 下面是修改过的unary_op
a(uZ}yS$ 5yk#(i7C template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
->L> `<7( class unary_op
LR#BP}\b' {
%%FzBbWAO Left l;
D9h yQ0:M/r;0 public :
Q@KCODi we8aqEomr unary_op( const Left & l) : l(l) {}
?kdan <.".,Na(J0 template < typename T >
i936+[ struct result_1
V:h7}T95 {
f~ wgMp.W0 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
f0&% } ;
Q$(Fma 4a ZeLed[J^xJ template < typename T1, typename T2 >
!|\l* struct result_2
4-m6e$p; {
OE*Y%*b typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
7@
\:l~{ } ;
'^)}"sZ@G >#VNA^+t template < typename T1, typename T2 >
Swr4De_5 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
MXiQWg$ {
R.!.7dO return OpClass::execute(lt(t1, t2));
%Ai' 6 }
_&%FGcAS T@A Qe[U'v template < typename T >
H*e +
2 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
V503 {
Y (pUd3y return OpClass::execute(lt(t));
T+e*' <!O }
_n1[(I 'o~gT ;T# } ;
(x
fN=Te,- ``%yVVg}
-9::M}^2 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
k%BU&%?1 好啦,现在才真正完美了。
.,20_<j%= 现在在picker里面就可以这么添加了:
2+_a<5l~ ,l Y4WO template < typename Right >
Xv3pKf-K picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
TJ1h[ {
"9 f+F return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
"([/G?QAG }
h+ud[atk. 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。
xHMFYt+0$G ~Up{zRD"B 4(p`xdr}K s VHk;:e>x sn"z'=ch 十. bind
xv&h>GOg 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
NBHpM}1xtU 先来分析一下一段例子
C~R
?iZ.&U f}J(nz>Sh FgL892[ int foo( int x, int y) { return x - y;}
7i!Vg V bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
T7%!JBg@ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
L$BV`JWPw 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。
"Kdn`zN{ 我们来写个简单的。
G;$;$gM 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
'qvj[lpGr 对于函数对象类的版本:
K|YB)y ,yA[XAz~U template < typename Func >
S*$?~4{R struct functor_trait
+:"0%( {
U(#JC(E-# typedef typename Func::result_type result_type;
iGkysU<wcp } ;
le]~Cy0 对于无参数函数的版本:
:eSsqt9]9 &7oL2Wf template < typename Ret >
7[w<v(Rc struct functor_trait < Ret ( * )() >
H>A6VDu {
4(8trD6 typedef Ret result_type;
Px&_6}YWy } ;
1I{8 | 对于单参数函数的版本:
"i\#L`TkzX bMxK @$G~ template < typename Ret, typename V1 >
|-G2 pu; struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
4e Y?#8 {
!nCq8~# typedef Ret result_type;
N-]/MB8 } ;
tM^4K r~o, 对于双参数函数的版本:
"L:4 7!8 &iVdqr1, template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
2 U]d1 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
r34MDUZdI {
Id##367R typedef Ret result_type;
P/dnH } ;
"X8jpg 等等。。。
- X71JU 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
)+hV+rM jp !TJ,:c]4{! template < typename Func >
C!a1.&HHZ7 struct func_return
9&5<ZC-D {
".tL+A[ template < typename T >
Ff%V1BH[ struct result_1
zD79 M {
p*&0d@'r typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
?UZt30|1 } ;
?)y^ [9 +)iMJ]> template < typename T1, typename T2 >
6:O<k2=2 struct result_2
}}{n|l+R5 {
8v4 o+wP typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Ph1XI&us9 } ;
=i&,I{3 } ;
'Vo8|?.WhX S k~"-HL| CMaph 最后一个单参数binder就很容易写出来了
*B"Y]6$ Z(T{K\)uN template < typename Func, typename aPicker >
RHg-Cg` class binder_1
. \"k49M` {
0{|HRiQH9+ Func fn;
[/UchU]DT aPicker pk;
Z0jgUq`r public :
/}(d'@8p :Ko6.| template < typename T >
`;E/\eG" struct result_1
M .b8 -`V {
4
"HX1qP typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
1!~cPD'F } ;
Y~-y\l;Tr Ve3z5d:^ template < typename T1, typename T2 >
UtQey ;w struct result_2
ir6'
\ {
FT@uZWgQ= typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
M
9t7y } ;
b.&WW rtRbr_ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
S3E,0%yo+) XiE`_%NW template < typename T >
/i'078F typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'6#G$ {
(~=.[Y return fn(pk(t));
En?V\|, }
//U1mDFT template < typename T1, typename T2 >
hMDd*<%l typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4^tSg#!V{ {
lmvp,BzC return fn(pk(t1, t2));
h'):/}JPl }
kI^*
'=: } ;
<U@N^# [y[d7V9_o u dZOg 一目了然不是么?
;Y$>WKsV 最后实现bind
&12KpEyf _\ToA9 m sjr,)|#[ template < typename Func, typename aPicker >
,50 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
~#A}=,4> {
%9J@##+ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Az`Aa0h]7 }
c=oDzAzuV\ $;qi-K3j 2个以上参数的bind可以同理实现。
6pt_cpbR 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
z)qYW6o% tS'lJu 十一. phoenix
z8Q!~NN-K Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Oj5UG* &O&HczO for_each(v.begin(), v.end(),
k$w~JO!s (
~[g(@Xt do_
t4WB^dHYp [
5p;AON cout << _1 << " , "
'o>)E> ]
K}~$h,n .while_( -- _1),
zX>W 8P cout << var( " \n " )
x sryXex; )
I`kfe`_ );
Z/#_Swv w,LtQhQ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
CLR1CGnn7 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
O
VV@ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
m[9.'@ye 那么我们就照着这个思路来实现吧:
:
\+xXb{ >XD?zF)6 Ott6y template < typename Cond, typename Actor >
5)k8(kH class do_while
uN|A}/hr] {
`g)}jo`W Cond cd;
d7OygDb < Actor act;
MMM
tB6 public :
7L{1S
v template < typename T >
`ONjEl struct result_1
m>@hh#kBg {
AM}R#86 typedef int result_type;
4xy\ } ;
bx0.(Nv/X u6qK4*eAD do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
]?eZDf~ b\k]Jx template < typename T >
)pB#7aEw typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
P6:9o}K6 {
YG "Ta|@5 do
L:R4&|E/t {
{f/qI` act(t);
f-ltV<C_ }
*c0H_8e while (cd(t));
@T'^V0!-q: return 0 ;
XH%L] }
\iuR+I } ;
lSj
gN~:z 7aG.?Ca% l& :EKh 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
tcD7OC:"6 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
;FPx 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
Pf*6/7S: 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
b/SBQ"B% 下面就是产生这个functor的类:
jk AjYR . XHr*Rs.[= w+M/VsL template < typename Actor >
{!"UBALxc class do_while_actor
*$tXm4
O[ {
3<0b_b Actor act;
)DSeXS[
e public :
+>ju,;4WK do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
fqNh\~kja [GwAm>k template < typename Cond >
!ifU}qFzK picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
|LHJRP-Z } ;
P}bIp+ LCF}Y{ j]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。
\Z-th,t 最后,是那个do_
q6
CrUn !b8V&< F'bwXb** class do_while_invoker
}K {1Bm@S {
iHa?b2=) public :
_jWs(OmJ template < typename Actor >
E$d#4x do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
5E!C?dv(z {
&5CRXf return do_while_actor < Actor > (act);
5ut| eD`3 }
nL@'??I1 } do_;
mypV[ BI'>\hX/V 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
MK&,2>m,A 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
wi(Y=?= 最后来说说怎么处理break和continue
2g.lb&3W 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。
EX8JlA\-W 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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