一. 什么是Lambda
xq{4i|d) 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
8sg *qQ 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,
V+8+ 17^ w;_ Ds WS(c0c &zT~3>2 class filler
h;lnc|Hw {
@X#m]ou public :
_PaOw%Y9 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
=Dz[|$dV } ;
]+lr LiRY-;8= J0K"WmW 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
v+OVZDf jQDxbkIuzE u2eqVrY \Q$);:=qQ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
gXQ)\MY . FruI#99 Q4x71*vy 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
ovohl<o\ PTP2QAt D%A-& = XVfQscZe 二. 战前分析
Hke\W'& 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。
b-Hn=e _ 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
=VU2# O DkIkiw{L n&fV3[m`2 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
a$GKrc,z /* --------------------------------------------- */
cwroG#jGT vector < int *> vp( 10 );
%Xl@o transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
71%u|k8| /* --------------------------------------------- */
$Yka\tS' sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
:uEp7Y4 /* --------------------------------------------- */
pIXQ/(h31 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
ox6rR
/* --------------------------------------------- */
.DQ]q o]OG for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Ojs\2('u /* --------------------------------------------- */
L:<'TXsRA for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
ke0W? D8ly8]H .EdV36$n qha<.Ro 看了之后,我们可以思考一些问题:
H,}?YW 1._1, _2是什么?
wB^a1=C 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。
PjHm#a3zg% 2._1 = 1是在做什么?
e#('`vGB 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。
{
\ePJG# 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。
4Bn+L,}. *.RVH<W=8 UXP;' 三. 动工
2KEww3.{ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
- \QtE}|4 OK 6}9Eu9 pr"flRQr# 0TpA3K template < typename T >
-}J8|gwwp class assignment
F\I^d]#,[ {
CmTJa5: T value;
=N
c`hP public :
;vitg"Zh> assignment( const T & v) : value(v) {}
~iWSc8- template < typename T2 >
S6mmk&n T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
| QA8"&r } ;
cF2/}m] <G>PPf} N[-)c,O 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
m%&B4E#3T 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
bhmjH(.t .kIf1-(<U xh0A2bw'OP s__g*%@B
b class holder
5IK@<#wE {
2. _cEY34 public :
s<b7/;w' template < typename T >
6,PLzZ5 assignment < T > operator = ( const T & t) const
3[0:,^a {
Ei-OuDM;) return assignment < T > (t);
(XJQ$n }
u W T[6R } ;
~}w 8UO H~Cfni; ^=G+]$ 8 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:
9x!y.gx keOW{:^i static holder _1;
;Y\,2b, xh Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
UZra'+Wb $w\ , ."y for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
In&vh9Lw 而不用手动写一个函数对象。
fsd>4t:"\ .Q@"];wH B*IDx`^Y 6K}=K?3Z 四. 问题分析
=HHg:" 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。
}^7V^W 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。
vEGK{rMA 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
#EUgb7 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
<Tf;p8# 下面我们可以对这几个问题进行分析。
T#7^6Ks+1 Ks(U]G"V 五. 问题1:一致性
U5"Oh I 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?|
&v,p_'k 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
U@nwSfp:G 7g9 ^Jn struct holder
Ziimz}WHF {
".f:R9- //
5g5NTm`=< template < typename T >
Umg81! T & operator ()( const T & r) const
WKsx|a]U {
n~j[Pw return (T & )r;
Sj?sw]3 }
R:?vY! } ;
`x)bw sdQv:nd'R 这样的话assignment也必须相应改动:
1#"Q' ,7 4a!7|}W template < typename Left, typename Right >
(+dRD]|T class assignment
vq1&8=
{
,np`:fBMy Left l;
^<0 NIu} Right r;
E e>j7k.G. public :
2]=I'U<E! assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
79H+~1Az template < typename T2 >
`gN68:B T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
^~ $& } ;
VY@hhr1s~ g/p9"eBpq 同时,holder的operator=也需要改动:
9'g{<(R] 2j1v.% template < typename T >
3ohcHQ/a assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
r:4IKuTR {
E2'e}RQ return assignment < holder, T > ( * this , t);
tY'QQN|| }
4&hqeY3 :
"te- 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
yMl'1W 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
:<k|u!b}y jSp&mD*xv return l(rhs) = r;
#l# [\6 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
k=2l9C3Z 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Cf[F`pFM jDXGm[U template < typename Tp >
?3,tG z) class constant_t
OB^?cA> {
5dw@g4N %^ const Tp t;
oh0|2IrM public :
D*'M^k|1 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
A>%UYA template < typename T >
h^kNM8 const Tp & operator ()( const T & r) const
GY]6#>D#7 {
}, &,Dt return t;
IC.<)I }
&iy(oM } ;
g{)H"
8L nvo1+W(% 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Ja=70ZI^6 下面就可以修改holder的operator=了
umZ
g}|C_ *jw$d8q2 template < typename T >
$1zeY6O assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
'O2#1SWe {
Q;ZHx.ye{ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
8t:h }
0$Y 9>)O ([dL:Fb 同时也要修改assignment的operator()
afiK!0col2 `W$0T;MPF template < typename T2 >
?En|
_E_C T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
&Z;8J @ 现在代码看起来就很一致了。
RG
r'<o ) Po11EZa$a 六. 问题2:链式操作
m4U+,|Fa 现在让我们来看看如何处理链式操作。
WfT)CIKs 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。
iSz@E&[X 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。
m2q;^o:J 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。
o / g+Z 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
<&s)k xT?} wF template < typename T >
_q$LrAT struct result_1
6+nMH
+[ {
8<wuH#2<y typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
dF11Rj,~ 8 } ;
^x"c0R^ 4Re@ QOZ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
4:e q{n b}&7~4zw template < typename T >
K1/gJ9+(\ struct ref
{&}/p-S {
4IP\iw#w typedef T & reference;
j)tCr Py } ;
LH/&\k template < typename T >
Ik-E4pxKo struct ref < T &>
X]pWvQ Q] {
-8Jl4F , typedef T & reference;
*- IlF] } ;
#"p1Qea$ +.(}u ,:8 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
YUVc9PV)Ws ^o6)[_L template < typename T >
3pTS@ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
g t^]32$ {
2VV[*QI return l(t) = r(t);
,KhMzE8_a }
ZA_zKJ[[7 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。
;;w6b:}-c 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
#ON#4WD? 3aE[F f[ 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
^M(`/1 : _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
R2Rstk _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
(O_t5<A*X +5 调用divide的对象返回一个add对象。
`mKlv~$1^ 最后的布局是:
uO _,n Add
p17|ld` / \
Q3Z%a|3W Divide 5
~ACP%QM= / \
3r-Vx P 5n _1 3
[}p 似乎一切都解决了?不。
_/jUs_W 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
Ku0H?qft( 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
.kbr?N,' OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
0/SC L*
khj 3; template < typename Right >
qJX+[PJ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
B3cf] S% Right & rt) const
R?bn,T> {
{8{t]LK< return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
8_<&f%/ }
esh$*)1 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
u 5Eo 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。
z{`6# 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。
zJfK4o 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。
Mm5U`mB 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。
2;%#C!TG; 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?
`CAG8D 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:
y|e2j&m |6sT,/6 template < class Action >
dXhCyr%"6 class picker : public Action
@~$F;M=.* {
c_qcb7<~. public :
--
i&" picker( const Action & act) : Action(act) {}
\'; t* // all the operator overloaded
;# R3k } ;
nIV.9#~& ;w+:8<mM}a Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
W>}Qer4 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
#aitESbT ^e aRgNz template < typename Right >
5:*5j@/S picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
:cXIO {
Avs7(-L+s return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
[}A_uOGEP }
P1)* q0 x1m8~F Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
u}-d7-= 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
J0?$v6S C
'B4 mmC template < typename T > struct picker_maker
W>p\O9BG {
5E]UI YAkV typedef picker < constant_t < T > > result;
hi ;WFyJTu } ;
wUZQB1$F template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
NK+FQ^m[ {
'^Pq(b~ typedef picker < T > result;
(j8GiJ]{L, } ;
u;+%Qh ee&nU(pK 下面总的结构就有了:
$xRo<,OV+ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
zQL!(2 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
UfK4eZx*` picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
&Q'\WA' 至此链式操作完美实现。
lQh
E]m>+ =w',-+@ WdTbt 七. 问题3
8lU;y)Z 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
-d|BO[4j 5wzQ?07T_ template < typename T1, typename T2 >
F3r S6_ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
W$z#ssr {
=gW"#ZjL){ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
YHETI~'j. }
s~'9Hv9 ?*CRa$_I| 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
8s QQK.N( &q4ox7 1 template < typename T1, typename T2 >
/QrA8 struct result_2
'fS?xDs-v {
JZ %`%rA typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
beJZpg } ;
nnfY$&3A v$t{o{3 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
2yl6~(JC+ 这个差事就留给了holder自己。
\#
7@a74 >lA7*nn ?D1x;i9< template < int Order >
+DicP"~* class holder;
gb]hOB7g template <>
@kwLBAK}@ class holder < 1 >
k!Vn4?B"k {
&[NVP&9&U public :
pt=7~+r template < typename T >
AiY|O S3R struct result_1
*GCA6X {
L&:M8xiA~$ typedef T & result;
|2qR^Hd&5 } ;
@ L\-ZWq template < typename T1, typename T2 >
5XzrS-I+X@ struct result_2
sk#9x`Rw {
jz
%;4e~t typedef T1 & result;
p9/bzT34. } ;
BD hLz template < typename T >
!$D&6M|C8l typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Bp&6x;MJf {
Xf6fH O return (T & )r;
40 Au9o }
UE"7
template < typename T1, typename T2 >
HvAE,0N typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
2y^Uk,g {
M,&tA1CH return (T1 & )r1;
;
Zh9^0 }
buRhQ" } ;
n49;Z,[~ ?x:m;z/ template <>
_i-\mR_~ class holder < 2 >
k&O C& {
$RpFxi
public :
D`V6&_.p template < typename T >
+z+F- struct result_1
a4%`" {
)y6QAp typedef T & result;
)r=9]0= } ;
b([:,T7 template < typename T1, typename T2 >
]F*|U` struct result_2
v,n); {
S<V-ZV&_:U typedef T2 & result;
<BZ_ (H } ;
1d`cTaQ- template < typename T >
Ny[QT*nV typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
(viWY {
=ntftSH return (T & )r;
j(&GVy^;? }
HB%K|&!+ template < typename T1, typename T2 >
QQ*gFP.Ao typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
6j_ 678 {
ol50d73B return (T2 & )r2;
:
-E, }
wc"9A~ } ;
u',b1 3g( 5;}2[3}[ M
Z2^@It 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> >。
Ys-^7
y_ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
-jFP7tEv 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
$Ru&>D#stK Jl\'V return l(i, j) = r(i, j);
3] N q@t 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
wXz\NGW Qy/uB$q{A return ( int & )i;
#kj~G]QA return ( int & )j;
]Z=Ij
gr$
最后执行i = j;
(/-lV&eR 可见,参数被正确的选择了。
2bkJ /u`i ;r3}g"D@ )Q~C4 C-j xF&6e&nv ]}.0el{ 八. 中期总结
w:v=se"U 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:
f#1/}Hq/I 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
{y1q7Z.M 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
b(/j\NWC 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
[M`=HhJ4 3\1#eK'TK. h
5Hr[E1 Sg_O?.r 9YAM#LBTWi *-6? 九. 简化
iM"asEU 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。
v_.HGGS 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
"$r1$mBi 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:
@$oZ|ZkZ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
0iF -}o +-*/&|^等
ndqckT@93 2. 返回引用。
eIsT!V"7 =,各种复合赋值等
)Z("O[ 3. 返回固定类型。
p=H3Q?HJ} 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
s"q=2i 4. 原样返回。
d @m\f operator,
02(h={ 5. 返回解引用的类型。
BGN9,ii operator*(单目)
G?R_aPP 6. 返回地址。
,[Ag~.T operator&(单目)
1&|
7. 下表访问返回类型。
p3 e|j operator[]
%Uf'+!4l` 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
_H8*ReFG operator<<和operator>>
Zb"jB$58 0iV;g`% OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
Yh$fQ:yi\& 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
drI\iae{^ 9)Ly}Kzx template < typename Left >
R#ya,L struct value_return
TU%bOAKF\ {
"T7>)fbu template < typename T >
NZ+7p{&AN struct result_1
GB=bG%Tb {
bJwc1AJgH typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
`0rRKlb j4 } ;
(n,N8k; $~G@ template < typename T1, typename T2 >
;
h85=l<8u struct result_2
tvGlp)?. {
[]gRfM]$& typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
2QL?]Vo } ;
\sITwPA[z } ;
dZDK7UL 85D? dgV ^&MK42,\ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
SB/3jH n+rM"Gxz 下面我们来剥离functor中的operator()
'BhwNuW\" 首先operator里面的代码全是下面的形式:
@D]lgq[ yPN+W8}f return l(t) op r(t)
"Vy WT return l(t1, t2) op r(t1, t2)
l
sr?b return op l(t)
+(&|u q^ return op l(t1, t2)
XhN{S]Wn return l(t) op
</=3g>9Z return l(t1, t2) op
Pj&A= return l(t)[r(t)]
IJ_ m return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Bzw19S6y {[P!$
/ 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:
M*(H)i;s:w 单目: return f(l(t), r(t));
\7 Gz\=\LR return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
1O0X-C,wo$ 双目: return f(l(t));
8#l+{`$z return f(l(t1, t2));
/?P!.!W& 下面就是f的实现,以operator/为例
-=mwy #x)8f3I struct meta_divide
(hN?:q?' {
#kci=2q_ template < typename T1, typename T2 >
Ha218Hy0W static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
MMd.0JuaO {
#ouE r-= return t1 / t2;
n}OU Y }
|vz9Hs$@l } ;
96}eR, 1qZG`Vz 这个工作可以让宏来做:
>pdnCv_c O:YJ%;w #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
ZLrHZhP-+ template < typename T1, typename T2 > \
GW/WUzK static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
RX>2~^ 以后可以直接用
&a6,ln:P DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
?Oc
- aa 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
kP^*hO!% (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。。。)
Y[um|M315 fEwifSp. RG}}Oh="v 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
8wmQ4){ )4m_Ap\ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
d.AC%&W class unary_op : public Rettype
(O0byu} {
p[qg&VKB Left l;
yWY|]Pp public :
J>h;_jA unary_op( const Left & l) : l(l) {}
EEwWucQ c1#+Vse template < typename T >
GHG,!C typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6|#g+&[ {
) EXJ return FuncType::execute(l(t));
]0-<> }
vaB!R 0 Y0Rg Jn template < typename T1, typename T2 >
^Xs]C|=W typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
q.T:0| {
H,K`6HH return FuncType::execute(l(t1, t2));
?1w"IjUS }
ag;dc } ;
FN\GE\H kOI
!~Qk "dtlME{Bx 同样还可以申明一个binary_op
%/pc=i|+ &*gbK6JB template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
QBihpA1; class binary_op : public Rettype
^l(^z fsZ {
^P$7A]! Left l;
HeozJ^u\? Right r;
mb{q(WEPP public :
YgimJsm binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
~ffwLgu!
Mudrg[@` template < typename T >
JA6";fl; typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:<utq|#s {
doLNz4W return FuncType::execute(l(t), r(t));
wW5Yw
i }
i/$SN-5}1 ,YB1 y)x template < typename T1, typename T2 >
|^Kjz{ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7I
>J$" {
@i1q]0 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
j^EbO3 }
qm%nIU \* } ;
>>7aw" 0 BY(
eV! 9)lZyE} 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
rQj~[Y.c 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
PGX+p+wB DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Uw <{i 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
M-Sv1ZLh 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
:Q-F9o
J 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
XU9'Rfp 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
&t3Jv{ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
DsQ/aG9c% 下面是修改过的unary_op
_yVPpA[a 4f {+pf^R template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
c0[k T class unary_op
Zi{0-m6+ {
?\Q0kr.T% Left l;
k
,fTW^ ? i!,HB|wQ public :
Ekjf^Uo _B$"e[:yX unary_op( const Left & l) : l(l) {}
=bL{i&& l &Z(K,6 template < typename T >
C*rd;+1A struct result_1
<[hz?:G"$ {
o^GC=Aca` typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
.'lN4x } ;
3dm'xetM # ZTLrq5b template < typename T1, typename T2 >
o0`q#>7!_b struct result_2
j04/[V) {
x+:zq<0| typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
MGybGbd } ;
@a(oB.i asz?p\k:bC template < typename T1, typename T2 >
}\Z5{OA typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
aYVDp{_ {
eq hAus?) return OpClass::execute(lt(t1, t2));
o](.368+4 }
Euu
,mleM `%y5\!X template < typename T >
SRf5W'4y typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.Dx2 ;lj {
I?M@5u return OpClass::execute(lt(t));
fl)zQcA }
l%<c6; X9~p4ys9{ } ;
b n-=fb( ]o*$h$? s ) 4ncutb 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
O<X
)p`,` 好啦,现在才真正完美了。
38wq ( 现在在picker里面就可以这么添加了:
sX'nn *#h;c1aP template < typename Right >
3Gd|YRtk picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
sHs g_6~ {
%wW'!p-< return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
>'Hx1; }
|yv]Y/= 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。
c&e0OV\m 7K :FeW'N -tyaE r*Z_+a8 ? s4oDi|: 十. bind
(8x
gn 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。
]!aUT& 先来分析一下一段例子
@p]UvqtB@ 8\_*1h40s qTy v.#{y int foo( int x, int y) { return x - y;}
4 J8Dh;a` bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
5/(sjMB bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
q+%!<]7X 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。
D|TR! 我们来写个简单的。
b1)\Zi 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
veO?k.u( 对于函数对象类的版本:
Z =
ik{/ f4
O]`U template < typename Func >
6[+j'pW? struct functor_trait
]_#SAhOR) {
gh61H:t kR typedef typename Func::result_type result_type;
<<<NXsH } ;
(&c,twa~ 对于无参数函数的版本:
GNZ#q)qT 7LdzZS0OM template < typename Ret >
H:MUNc8i struct functor_trait < Ret ( * )() >
yHOqzq56 {
-TZ^ ~s typedef Ret result_type;
"XB4yExy } ;
k=|K| 对于单参数函数的版本:
acae=c|X }.t^D| template < typename Ret, typename V1 >
^O \q3HA_4 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
:D4];d>1 {
8]]@S"ZM,\ typedef Ret result_type;
5Pqt_ZWy } ;
O!
(85rp/ 对于双参数函数的版本:
H &fTh nl9kYE
[ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
c(&AnIlS struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
rkIMM, {
S}mm\<=1 typedef Ret result_type;
CjV7q y } ;
D!me%; 等等。。。
D 2$^" 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
5p{25N_t #G~wE*VR$ template < typename Func >
tvCcyD%w struct func_return
f}blB?e {
6VFirLd template < typename T >
UOJ*a1BM struct result_1
kwc*is {
23k)X"5 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
q;No"_aAd } ;
m{O
Dz: MYu`c[$jZ template < typename T1, typename T2 >
ydyG}XI7V struct result_2
cdDY]"k {
SctJxY(}! typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
$>![wZ3 } ;
SdSgn |S } ;
Q[jI=$Q) R.O ?-S8yqe 最后一个单参数binder就很容易写出来了
wA1Ey:q 0}D-KvjyP template < typename Func, typename aPicker >
HoL~j( { class binder_1
y:C)%cv}* {
L9$&-A9ix Func fn;
T?#s'd aPicker pk;
nfa_8 public :
W7$s5G, ^8Z@^M&O" template < typename T >
]2PQ X4t0 struct result_1
eX@v7i,} {
ot0U-G( typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ovbEmb } ;
|SxMN%M! {x9j_/R template < typename T1, typename T2 >
Xout:dn struct result_2
[.ey_}X8 {
2'Y{FY_Z typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
PY2[S[ } ;
dK`(BA{`3 7oD
y7nV4 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
6N&|2: U ovB=Zm template < typename T >
Y}S.37|+^ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
O%52V|m}{ {
3`xsK[ return fn(pk(t));
CX]RtV! }
*!i,?vn template < typename T1, typename T2 >
JV&Zwbu typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<r_3obRC {
p%tE v return fn(pk(t1, t2));
Jb7iBQ2% }
`t%|.=R } ;
e~3]/BL C0gfJ~M) ^u3*hl}YKy 一目了然不是么?
'frWu6]<
4 最后实现bind
q ?(A!1(u }M^_Z#|, xUQdVrFU template < typename Func, typename aPicker >
'^e0Ud, picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
hI*`> 9l {
|y klT return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
'y< t/qo }
b By'v/ Ywmyr[Uh' 2个以上参数的bind可以同理实现。
JaA&eT| 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。
`(P
"u W8< @sq~I 十一. phoenix
.#"1bRWpZ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
w<Zdq}{jO !X%S)VSMU for_each(v.begin(), v.end(),
K4_~ruhr (
N`f!D>b:dn do_
Rq"VB.ef&{ [
dJloH)uJZ> cout << _1 << " , "
04P.p6 ]
c^rC8E .while_( -- _1),
*U:VM'a cout << var( " \n " )
EK^JLvyT )
s;anP0-O );
O5ucI$s u$ap 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:
uFz/PDOZ@ 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
JvKO $^ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
*@CVYJ'< 那么我们就照着这个思路来实现吧:
?){0-A4 fDL3:%D Yd[U template < typename Cond, typename Actor >
3(aRs?/O class do_while
MgHOj {
mluW=fE Cond cd;
p 7
,f6kG Actor act;
3gC\{y!8 public :
dv}8YH[" template < typename T >
$[)6H7!U) struct result_1
ThjUiuWe {
@mvIt typedef int result_type;
_2wAaJvA } ;
joxS+P5# Tnf&pu#5 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
MKV=m8G= 2r
%>]y template < typename T >
9
aY'0wa typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?$UH9T9) {
S4;wa6 do
+G<}JJ'V {
>?^~s(t act(t);
:uOZjEZi }
z`c%?_EK while (cd(t));
0PYvey }[ return 0 ;
G%xb0%oi]% }
2O?Vr"
A } ;
d&/^34gn 3X,]=f@_ &B?@@6 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
fx]\)0n 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。
~C%2t{" 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。
f+*J
ue 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。
7bctx_W&6 下面就是产生这个functor的类:
x*NqA(r d-9uv|SJ _Ngx$ template < typename Actor >
> .a+: class do_while_actor
<ED8"~_ {
O]c=Yyl Actor act;
`6|i&w:b public :
K#_~
!C4L do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
:&xz5c`"04 83mlZ1jQz template < typename Cond >
NYWG#4D picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
kA?X^nj@ } ;
Ll008.# r~8D\_=s q>Q:X3
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
k\sc }z8X 最后,是那个do_
qFV;n6&V Ly#h|) ~%olCxfO class do_while_invoker
\;nD)<)J {
6H(fk1E public :
G>
f^ 2 template < typename Actor >
CnxK+1n l do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
3$GY,B {
_<u8%\ return do_while_actor < Actor > (act);
vpZu.#5c }
1"8Z
y6t } do_;
`4q5CJ2 43vGgGW 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
\4[c}l 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
QH@Q\
@, 最后来说说怎么处理break和continue
ygmv_YLjm
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。
\[Sm2/9v 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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