一. 什么是Lambda
fKW)h?.Kd 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
.b?Aq^i8 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,
yv|`A2@9 ?C`r3 *XOLuPL>6) X;1yQ|su class filler
Ms#rvn!J {
p ,.6sk public :
aJQzM void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
fC".K
Yjp } ;
!nsx!M %:v<&^oDlm "~mY4WVG 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:
a4[t3U Q5b9q$L$ >xXC=z+g] KM+[1Ze$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Z(t7QFd !FwNq'Q8$ 4f&"1: 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
? G`6}NP )$ h!lAo $J):yhFs e )8!*,e=4 二. 战前分析
W7. + 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
R@-x!*z
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
/xSFW7d1 @QMy!y_K~m L~%7=]m for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
%!r.)Wx|2 /* --------------------------------------------- */
pC]XbokES vector < int *> vp( 10 );
Re2&qxE transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Qvty;2$o@ /* --------------------------------------------- */
T 5F) sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
%fnG v\uI /* --------------------------------------------- */
Y1ks'=c> int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
SpImd IpD /* --------------------------------------------- */
j9rxu$N+ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
B
6z 'Q /* --------------------------------------------- */
/Kh, for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
{-lpYD^k3 kno[ !A7_6 }i{qRx"4 O}w%$ mq 看了之后,我们可以思考一些问题:
I tb_ H 1._1, _2是什么?
zE<Iv\Q 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。
dr(-k3ex 2._1 = 1是在做什么?
14"+ctq 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{]dh+) 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。
d@ >i=l [ *NG\3%}%|@ b50mMWtG 三. 动工
xKl1DIN[ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
/z_]7] zO---}[9a h5rR44 BN `2UVH template < typename T >
:G6aO class assignment
|Iw glb!k {
T-#4hY` T value;
`/Rqt+C public :
,/%'""`w assignment( const T & v) : value(v) {}
<=V{tl template < typename T2 >
@TQ/Z$y T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
F}7sb#G } ;
@gfW*PNjlP lKB9n}P l^d' 8n 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
>[Wjzg 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
0k{\W b"Q8[k |d Aj|->Y |g.CS$'#Nt class holder
33EF/k3vW {
Av?R6 public :
<zL_6Y2 template < typename T >
3LT~-SvL assignment < T > operator = ( const T & t) const
w|6/ i/X {
q"
f65d4c return assignment < T > (t);
lcm3wJ'w }
E*u*LMm } ;
?].MnwYo :dh; @kp p<{P#?4 g 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:
tsJR:~
oX8EY l static holder _1;
mEbI\!}H0 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
eb}P/ *!ng)3# for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Ps>:|j+ 而不用手动写一个函数对象。
l'/`2Y1 *V%"q|L8 (jA5`4>u L2,2Sn*4i 四. 问题分析
Z3weFbCH 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。
gu!!}pwV9 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。
c)LG+K 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
`hZh}K^ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
L7Hv) 下面我们可以对这几个问题进行分析。
v@soS1V! o0]YDX@T 五. 问题1:一致性
nj'5iiV`] 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?|
5XUm} D$ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Ga5*tWj xy]O8>b struct holder
~t~[@2?WG {
h AAh //
*qm|A{FQR template < typename T >
CYLab5A T & operator ()( const T & r) const
N.vWZ7l8 {
zXx/\B$&d* return (T & )r;
N?ccG\t }
R\5,H!V9n } ;
&F
uPd}F Ai1"UYk\\Y 这样的话assignment也必须相应改动:
J<;io! XZb=;tYo template < typename Left, typename Right >
o6px1C: class assignment
6qHD&bv\%C {
y\Aa;pL)RQ Left l;
Tc/^h4xH Right r;
u"=]cBRWL6 public :
j*<J&/luYZ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
<7VLUk} template < typename T2 >
xeSch?} T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
W|m(Jh[w] } ;
\Q|-Npw ZK8)FmT_<O 同时,holder的operator=也需要改动:
]JjS$VMauX X|T|iB,vT template < typename T >
!xfDWbvHV assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
#\w N2`" W {
.Qx5,)@9 return assignment < holder, T > ( * this , t);
M5ZH6X@5 }
x.*^dM@V KsP2./N 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。
<E4(KE 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Tse#{ GIM/ T4!) return l(rhs) = r;
q$:7j5E 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
a#=d{/ab 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Y7.+
Ma#| `s}L3bR] template < typename Tp >
iz# R)EB/g class constant_t
b^$`2m-?@f {
o>r
P\
const Tp t;
&T,|?0>~=J public :
ZOEe -XW constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
E+lR&~mK= template < typename T >
&SE}5ddC7 const Tp & operator ()( const T & r) const
bg i_QB#k\ {
no3yzF3Hi return t;
>+a\BK"k }
;_I>`h"r } ;
]&%KU)i? {Nl? 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
v`Jt+?I 下面就可以修改holder的operator=了
"Xv} l@ 9 8|sWI3B template < typename T >
o1ZVEvp assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
%^@l5h.lqB {
^YLC {V return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
o99ExQ. }
<{kPa_`' _u[tv, 同时也要修改assignment的operator()
1?Y>Xz )XDBK*! template < typename T2 >
YRlf U5 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
KEOk%'c, 现在代码看起来就很一致了。
+>#SNZ[ 2T&MVl!% 六. 问题2:链式操作
GQtNk<?$I 现在让我们来看看如何处理链式操作。
;d6Dm)/( 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。
$xWwI(SaB 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
eL}w{Hlk
T 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
}=/zG!+ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
@:}c(j y|6n:<o template < typename T >
.G[/4h :. struct result_1
G?$@6 {
Ab@G^SLX typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
irAXXg } ;
0F |t@?S Kyh>O)"G^% 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:
]bY|>q e'K~WNT template < typename T >
MT-Tt struct ref
F@u7Oel@m {
]Lub.r typedef T & reference;
}3{eVct#| } ;
m.K cTM%j template < typename T >
9r? Z'~,Za struct ref < T &>
bTum|GWf {
#dZs[R7h typedef T & reference;
1C<cwd;9 } ;
CeYhn\m5K0 4-yK!LR 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
.$&^yp 62sl6WWS3 template < typename T >
PQ4mNjXN typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
RsZj {
sUG!dwqqd return l(t) = r(t);
3(WijtH }
+HS]kF H 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。
eN=jWUoCh 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
3YvKHn|V" ~m6=s~Vn 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
gK rUv0&F _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
= QBvU)Ki _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
!/}3/iU +5 调用divide的对象返回一个add对象。
nQiZ6[L 最后的布局是:
8ZY]-% Add
E8!`d}\# / \
v)+g<! Divide 5
bXs=<`> / \
$%~JG( _1 3
}^&S^N7 似乎一切都解决了?不。
izl6L 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。
'S_i6K 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。
%hVR|K|J 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:
1[!:|= g6,D Bkv2 template < typename Right >
|[.-pA^ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
8%9 C<+.R Right & rt) const
/.SG? 5t4 {
MKBDWLCB return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
c2P}P* _ }
JXc.?{LL 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
3uuIISK 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。
UY(T>4H+h 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。
;xwcK-A 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。
$XF$ n#ua 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。
?\o~P 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?
Xq 135/d 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:
cwmS4^zt8 ME)Tx3d template < class Action >
qfDG.Zee# class picker : public Action
tAv3+ {
4mvR]:G public :
QC+
Z6WS; picker( const Action & act) : Action(act) {}
joe)b // all the operator overloaded
d/; tq } ;
"`% ,l|D [M\ an6h6O 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。
3x[Cpg, 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:
t7]j6>MK3q F rckA template < typename Right >
& P-8_I picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
*JJ8\R&P0 {
jYp!?%! return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
?%6oM }
4zyQ "?A~ 1iF=~@Nz_ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Pe_O( 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。
,jY:@<n yT7$6x template < typename T > struct picker_maker
'I$FOH {
J0!V ( typedef picker < constant_t < T > > result;
ng%[yY } ;
p>tkRA?lk template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
.iy4
(P4 {
H,(vTthd typedef picker < T > result;
'n'>+W: } ;
^-"Iwy "9caoPI0~ 下面总的结构就有了:
AT&K> NG 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。
eAlOMSL\ 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。
\;&;K'
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
&E&~9"^hQL 至此链式操作完美实现。
Pe@#6N` Y9^l|,bm5 /PwiZA3sA 七. 问题3
%/A>'p,~ 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。
KfiSQ!{ ?#z$(upQ template < typename T1, typename T2 >
Py; 5z ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6}6Q:V| {
*)E${\1' < return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
d"FB+$ }
G0
)[(s V?Jy 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:
$S#Z>d*1! 4A2}3$c9 template < typename T1, typename T2 >
\ptO4E struct result_2
DkWp {
J+P<zC typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
tW UI?\ } ;
<wSJK "-&K!Vfs 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?
y RxrfAdS 这个差事就留给了holder自己。
jSp&\Wj b Qf~>5(,h M{jXo%C template < int Order >
uMQI Aapb class holder;
dL0Q8d\^T template <>
6&$.E! z class holder < 1 >
B/4M;G~ {
_pTcSp3 public :
<odi>!ViH template < typename T >
XM:BMd| struct result_1
"L~Oj&AN[ {
bLg!LZ|S0s typedef T & result;
)V1xL_hx/ } ;
.
Vb|le(7 template < typename T1, typename T2 >
@[;'b$T$ struct result_2
64u(X^i {
G=cRdiy`C typedef T1 & result;
t<v.rb } ;
:`N&BV template < typename T >
TanWCt4r typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
ZO%^r%~s {
LQ~|VRRX< return (T & )r;
0
P YYG }
D)-LZbPa template < typename T1, typename T2 >
Jt[ug26 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
|?88EG@05 {
Ge2Klyi return (T1 & )r1;
0S5xmEzop }
fJ*^4 } ;
(9u`(|x k{+cFG\C& template <>
q9vND[BQ class holder < 2 >
zx$YNjeV {
b\"F6TF: public :
(u 7Lh>6% template < typename T >
6y^
zC? struct result_1
*F( qg%1+ {
'UX^] typedef T & result;
eX$KH;M } ;
toY_1 template < typename T1, typename T2 >
^&<M""Z struct result_2
Dl/ C?Fll {
D/E5&6 typedef T2 & result;
AOg'4 } ;
&| (K#|^@ template < typename T >
"pDU v^ie typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
?6_]^:s {
&oMEz 0 return (T & )r;
i431mpMa }
T:Cq}4k< template < typename T1, typename T2 >
&oG>Rqkm typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Pn9". {
Vo"G@W)lZ return (T2 & )r2;
"e-Y?_S7R8 }
.JKH=?~\ } ;
Tt~4'{Bc yP]>eLTSd /H<{p$Wd 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
q?LOtN? o 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
3V]dl)en% 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
V=ll 9M 9y7hJib return l(i, j) = r(i, j);
w,IJ44f ^% 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Vs"b
P.YT/ return ( int & )i;
5mAb9F8@ return ( int & )j;
+k6`
tl~* 最后执行i = j;
7u"Q1n(h/ 可见,参数被正确的选择了。
%i\rw*f CNRSc4Le XgxO:"B 7Q!ksp [7><^?t
V 八. 中期总结
diXWm-ZKL 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
#f(a,,Uu' 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
"7sv@I_j 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
: ?f+* 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
QP(d77n _gVihu ;.jj>1=Tnl R_j.k3r4d yM 7{v$X0 L$Z! 九. 简化
Nd( I RsH( 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
/5E0'y,|P 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
>4ex5 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
<Ch9"1f3, 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
l'l&Zqd +-*/&|^等
uV gA <*0 2. 返回引用。
FtJaX])b =,各种复合赋值等
!Mw/j`* 3. 返回固定类型。
,xU#uyB 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
v^eAQoFLhN 4. 原样返回。
>C,0}lj operator,
rZ,qHM 5. 返回解引用的类型。
MZ%J
]Nd operator*(单目)
i@:^b_ 6. 返回地址。
-$!r+4|q operator&(单目)
2l,>x 7. 下表访问返回类型。
N]yT/8 operator[]
e_!h>=$%8 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
nOyG7: operator<<和operator>>
JA{kifu0+ 1!1,{\9% 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。
8@vq.z} 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
:#vA5kC 1o5kP,) template < typename Left >
W.4R+kF< struct value_return
"#Z e3Uy\ {
:[l}Bb, template < typename T >
$-DW+|p.?^ struct result_1
A23K!a2u& {
\@PMj"p|: typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
i$pUUK
} ;
MNU7OX< pej-W/R& template < typename T1, typename T2 >
@mw1__? struct result_2
h<3bv&oI . {
BUZ74 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
~7aD#`amU } ;
)Fd)YJVR } ;
HpbwW=;V TS#1+f]9J< =_&,^h@'3e 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Z3o HOy x=0Ak'1M 下面我们来剥离functor中的operator()
u9:sj 首先operator里面的代码全是下面的形式:
oG22; \>su97 return l(t) op r(t)
,ng/T**@G return l(t1, t2) op r(t1, t2)
/E/6(c return op l(t)
6&+dpr&c~= return op l(t1, t2)
^Zs^ return l(t) op
=l2 @'Y Q return l(t1, t2) op
W\Il@Je; return l(t)[r(t)]
9Cd=^Im5 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
oTk\r$4eb f`vWCb 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
vy
[7I8f{ 单目: return f(l(t), r(t));
c-zW
2;|61 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
jB -Ad8 双目: return f(l(t));
B$c'^
) return f(l(t1, t2));
#U'}g * 下面就是f的实现,以operator/为例
H^*[TX=#[ CWZv/>,% struct meta_divide
,P`:`XQ>_B {
:V"e+I template < typename T1, typename T2 >
lx$Z/f static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Nba1!5:M {
LB7$&.m'B return t1 / t2;
&%3}'&EBv }
6I~M8Lo; } ;
NWwKp? ^Gbcs
l~Gj 这个工作可以让宏来做:
9XUYy2{G Fbotn(\h@ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
5a6d3u/ template < typename T1, typename T2 > \
{2xc/ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
='I2&I,) 以后可以直接用
Qt"jU+Zoy DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
ko!]vHB9` 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
fZs}u<3Q) (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。。。)
Ai%Wt- !
.Pbbs% H5vg s2R 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
1.2qh"# |I]G=.*E template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
c-~i=C] class unary_op : public Rettype
&6GW9pl[ {
4D.h~X4 Left l;
,~=+]9t public :
"V:RKH` unary_op( const Left & l) : l(l) {}
/.mx\_$ |v>W template < typename T >
N#OO{`":Z` typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
K_j*9@ {
L.9@rwfI return FuncType::execute(l(t));
\Vj7%ph }
gBgaVG G #$r)S template < typename T1, typename T2 >
tR=1.M96Y typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$*fEgU% c {
TD ;u" return FuncType::execute(l(t1, t2));
OS~Z@'Eg }
BMzS3;1_ } ;
d^Cv9%X mg3YKHNG ZV/g_i# 同样还可以申明一个binary_op
9-Qu5L~ Ta8lc %0w3 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
%Q93n {? class binary_op : public Rettype
,=u!hg {
yBqKldl Left l;
xs)SKG* Right r;
O8*yho public :
1OFrxSg binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
z4[8*} /GP:W6:6z6 template < typename T >
LqQ&4I typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
RLh%Y>w {
#FGj)pu return FuncType::execute(l(t), r(t));
MR":aT }
[r1\FF@v, > W^"*B template < typename T1, typename T2 >
)P W Zc?M typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
w`Cs, {
{bNKyT return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
n7#}i2: }
0$R}_Ok } ;
Nk\/lK\ {tXyz[;i1} Wh?3vZ^ 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
T ^`R 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
*kGk.a= DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
|r`0< ` 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。
p ^I#9(PT 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
]1bN cq2I 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。。。
p^QppM94 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
M;X}v#l|XI 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)
VPDd*32HC 下面是修改过的unary_op
Eye.#~ dr=h;[Q' template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
?&XpwJw:~ class unary_op
8 }OII\ {
dJ,,yA* Left l;
=W'{xG} y(6*)~Dh public :
h"$],= K"=I,Vr: unary_op( const Left & l) : l(l) {}
PAjH*5IA 0e~4(2xK template < typename T >
Q$S|L C struct result_1
D14i] {
Qvhy9Cr; typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
-H](2} } ;
FHyyZ{" d/I*$UC template < typename T1, typename T2 >
{dNWQE*\c struct result_2
)WF*fcx{ {
KZsJ_t++!W typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Ei\tn`I& } ;
}C{wGK+o[ -]Q6Ril template < typename T1, typename T2 >
Xa=oEG typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
uPL|3ACS {
-W"w return OpClass::execute(lt(t1, t2));
5PT*b}g@ }
5cSqo{|En 5m a(~5 template < typename T >
} |? W typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a.G;s2> {
OYk/K70l3 return OpClass::execute(lt(t));
/: }"Z b }
~`CWpc: 4wx_@8 } ;
l 1Ns~ !Im{-t Ub*O*nre 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
CW;=q[+w 好啦,现在才真正完美了。
R(cM4T.a 现在在picker里面就可以这么添加了:
MN. $a9m r|0wIpi6Q template < typename Right >
:"~n`
Q2[ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Q$=X
?{ {
H1kxY]_/ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
gK>aR ^* }
T.#Vma 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。
Hyz:i)2 + Awo\;@, ~&T%u.u7 lX|d:HFtP L[.RV*sL 十. bind
r2xIbZ 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。
m\ (crkN
先来分析一下一段例子
#TKByOcD2! i.6+CA ~{gV`nm=J int foo( int x, int y) { return x - y;}
^Y+P(o$HM bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Jz6zJKcA bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
v?qU/ 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。
=S}SZYwl 我们来写个简单的。
,7w[r<7 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
m?pm)w 对于函数对象类的版本:
<aGfQg|554 ,e5#wz template < typename Func >
!p|d[ struct functor_trait
md`"zV {
YgW 50)q^ typedef typename Func::result_type result_type;
9w( Wtw' } ;
3YOYlb %j 对于无参数函数的版本:
`\5u/i'Ca! ?*2Uw{~} template < typename Ret >
zDx*R3% struct functor_trait < Ret ( * )() >
};s8xGW:k3 {
d{G*1l(X typedef Ret result_type;
We*&\e+"T } ;
*B1%- 对于单参数函数的版本:
"3X~BdH&J KO5! (vi@ template < typename Ret, typename V1 >
3zuYN-; struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
sAfNu~d {
"YePd*W typedef Ret result_type;
^OnZ9?C{R } ;
UbSAyf 对于双参数函数的版本:
ftwn<B ,f?+QV\T. template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
f{eMh47 NC struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
>7I"_#x1: {
A/w7( typedef Ret result_type;
y ZR\(\?< } ;
wwD?i.3 等等。。。
P\2UIAPa\b 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
IIIP<nyc =E10j.r template < typename Func >
:B"Y3~I struct func_return
9L9+zs3k {
c&a.<e3mL template < typename T >
b?{ \t; struct result_1
;ro%Wjg`} {
:FqHMN typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
R8![
$mkU } ;
>%{H>?Hn p`2w\P3;) template < typename T1, typename T2 >
>* >}d% struct result_2
RDWUy(iX {
]'!$T72 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
1O@
D } ;
6A,-?W'\ } ;
7\nR'MOZ
Tq*K
=^ o"-*,:Qe 最后一个单参数binder就很容易写出来了
pZaOd;t nb ,+!)+ template < typename Func, typename aPicker >
T?Y/0znB* class binder_1
95%QF;h {
}{(J*T Func fn;
+JrbC/& aPicker pk;
(n0h#% public :
n+9rx]W, -K*&I! template < typename T >
!au%D?w struct result_1
N497"H</ {
0; BX typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
X[r\ Qa } ;
'|^<|S_+K nht?58 template < typename T1, typename T2 >
]p5]n*0X struct result_2
h1+lVAQbT {
E[kf%\
typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
(Y>|P } ;
pRrokYM
d L92vb zP binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
D3xyJ Q@w=Jt< template < typename T >
Tj
v)jD typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+4]31d&3 {
T i!<{> return fn(pk(t));
g6p:1;Evf }
n0rAOkW template < typename T1, typename T2 >
nkii0YB! typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8^>qzaf
8 {
C^8n;i9 return fn(pk(t1, t2));
|E5\_Z }
ZxvBo4>tH } ;
Kdr7JQYzuz Ia!B8$$'RP ywj'S7~A 一目了然不是么?
\mGok<b4 最后实现bind
.qAlPe L: $G}!eV
6 9w:9XziT template < typename Func, typename aPicker >
bj$VYS"kY picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
1Q>D^yPI[ {
Y `ySNC return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
E@%9u# }
Tw+V$:$$ nXFPoR)T 2个以上参数的bind可以同理实现。
(`me}8 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
O\&-3#e ' zz^!@ 十一. phoenix
%Z]c[V. Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
b"7L
;J5| PRQEk.C for_each(v.begin(), v.end(),
JNk6:j&Pf (
*iwVB^^$ do_
ILyI%DA & [
q-|j
= cout << _1 << " , "
=s5g9n+7 ]
;VW->ia6 .while_( -- _1),
;V)jC cout << var( " \n " )
$3c9iVK~_ )
o7=#ye&P );
QuWWa|g^. lNs;-`I~ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
>pRC$'Usx 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
f<;w1sM\ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
-lqsFaW 那么我们就照着这个思路来实现吧:
PPMAj@B}V Wkj0z]]? x?rn<= template < typename Cond, typename Actor >
2.PZtl class do_while
OLs<]0H
{
K);)$8K Cond cd;
3GVS-? Actor act;
Zc|V7+Yx public :
Y7_2pGvZ template < typename T >
Z;M th# struct result_1
c]]e( {
2PTAIm Rq typedef int result_type;
o>i@2_r\&H } ;
TnXx;v (mOL<h[)IP do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
rJ=r_v +L
U.QI' template < typename T >
-Wm'@4bH typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
KJ#SE| {
oGvk,mh"( do
e~P4>3 {
mIh >8))E act(t);
hSgH;k }
e]DuV)k& while (cd(t));
Bj*\)lG<
return 0 ;
Hzc5BC }
6tZ ak1=V } ;
64LAZEQX [~{'"-3L0 ;m#_Rj6 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
?mn&b G 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。
57(5+Zme 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。
=lZtI6tZ 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。
cJLAP%.L 下面就是产生这个functor的类:
s8V:;$ ! aExt TE .NSV%I template < typename Actor >
G(;R+%pu class do_while_actor
I#UL nSJ3 {
F_.1^XM Actor act;
des.TSZ public :
9!?Ywc>0# do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
7xh91EU:4 U%r|hn3 template < typename Cond >
!%Bhg? picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
<i~=-Z( } ;
)o`[wq ~i
UG2 4v UZRN4tru6 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
z2~\
b3G 最后,是那个do_
?<efKs -Dy":/Bk +F]=Z class do_while_invoker
>qS2ha {
Plj >+XRO public :
;Z.sK-NJ4 template < typename Actor >
p)Fi{%bc do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
'y&DOy/| {
~c`%k>$
return do_while_actor < Actor > (act);
eZ8DW6 l*
}
^TEFKx}PX } do_;
szUJh9- * -X`^R 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
;pt.)5 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
utU;M* 最后来说说怎么处理break和continue
5Zuk`%O 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。
^GnR1.ux 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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