一. 什么是Lambda
sy~mcH:%+ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
a,X3=+_K 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,
),86Y:^4 Mw <1 CR<*<=rI 5}f$O class filler
1K!7FiqY {
(5SI!1N public :
kC)dia{$ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
x9a0J1Nb-h } ;
K:y>wyzl 0 }q/VH57 Q"KH!Bu%P 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:
|yS4um(w |m ~| 0@2%pIq\ 9.<$&mVk7` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
]C_6I\Z#=W k5^'b#v mR@iGl\\ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Z# 1Qj9 6;ICX2Wq' D+RG,8Ht W /IyF){ 二. 战前分析
8<xJmcTEwO 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。
Gz`Zp "i%0 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
c#_%|gg xi ^_C!*J ]:F]VRPT for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
w$1.h'2 /* --------------------------------------------- */
8YCtU9D vector < int *> vp( 10 );
$uboOfS83G transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
7#Mi`W /* --------------------------------------------- */
P
)`-cfg sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
qRNGe8 /* --------------------------------------------- */
G'! Hc6OZ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
w(VH>t /* --------------------------------------------- */
7p|Pv;wp| for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
?k/Uw'J4u/ /* --------------------------------------------- */
j5AW} for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Ltc>@ o|*,<5t q0Fy$e]u WKP=[o^ 看了之后,我们可以思考一些问题:
Fm:Ri$iT 1._1, _2是什么?
P'zA=Rd&~> 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。
97Whn* 2._1 = 1是在做什么?
$H?v 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
/6g*WX2P1 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
?'^xO: 7&2xUcsz) pj'Yv 三. 动工
="MG>4j3.F 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
zvE]4}VL? ~Xa >; "@.hz@> w<>B4m\ template < typename T >
`g3H;E class assignment
hX8;G!/ {
~u.CY T value;
I~EJctOG public :
/:l>yKI+~ assignment( const T & v) : value(v) {}
.F |yxj;I7 template < typename T2 >
L ej3? k T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
ho 4~-xmN } ;
. F_pP2A 0D=6-P?^W &!_>J0 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
(|<}q-wO 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
?z p$Wz;k zoA]7pG- 1Z|q0-Dw0 7N 7W0Ky class holder
L -<!,CASW {
c.r]w public :
z" 4$mh template < typename T >
kowBB0 assignment < T > operator = ( const T & t) const
G8H=xr# {
</Ja@% return assignment < T > (t);
<\Lii0hi! }
#TXgV0\F } ;
SK#;/fav6 *$Bx#0J8 R FWJ ZN" 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:
#Mrof9 OUQySac static holder _1;
0"LJ{:plz Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
c#Y/?F2p F{ v >
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
J.35Ad1hM 而不用手动写一个函数对象。
?`lIsd xbsp[0I, Gg8F>y<[R l*^c?lp) 四. 问题分析
u8 Q`la 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。
YH@p\#Y 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。
<BEM`2B 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
/{|JQ'gqX 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
,'Zs")Ydp 下面我们可以对这几个问题进行分析。
SN'j?- D.su^m_1 五. 问题1:一致性
R0HzNk 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?|
)T&ZiHIJ3 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
N6EG!* }}G`yfs}r struct holder
}Ox5,S}ra {
f:bUM/Ud //
k>SPtiAs template < typename T >
!59u z4 T & operator ()( const T & r) const
=~yRgGwJ {
lf-1;6nyk" return (T & )r;
y<|8OTT }
9#cPEbb~ } ;
Wa.y7S0(@ sQwRlx 这样的话assignment也必须相应改动:
zsOOx%
+ b*Sw")# template < typename Left, typename Right >
_X;xW#go class assignment
G
LU7?2`t {
';'gKX!9V Left l;
}6b" JoC Right r;
~+
[T{{ public :
1L3+KD~ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
~)vq0]MRg template < typename T2 >
oR[-F+__ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
yI$KBx/]n } ;
WstX>+?' F}MjZZj(U= 同时,holder的operator=也需要改动:
xU9T8Lw 5d|hP4fEc template < typename T >
<aSjK# assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
1K\zamBg {
upi\pXv return assignment < holder, T > ( * this , t);
As"%
u }
VYG o; >W>3w 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
~'lY Q[7 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
pd^"MG ;2N:
=Rv return l(rhs) = r;
.:r
l<. 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
[$]qJ~kz 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
@}\wec_ iewwL7 template < typename Tp >
Xnc?oT+ class constant_t
\&BT#8ELG {
c'md)nD2M const Tp t;
0fE?(0pBj public :
<~z@GMQCf constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
NWue;u^ template < typename T >
L
NS O]\ const Tp & operator ()( const T & r) const
e5
N$+P" {
=W[M=_0u return t;
~`yO@f;D }
T0|hp7WM } ;
gkhmQd ,76Q*p 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
^i[bo3 下面就可以修改holder的operator=了
,,8'29yEq Kt3T~k template < typename T >
/JjSx/ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
YgV" *~ {
,8@q2a/ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
cB0"vbdO }
-J":'xCP! Lrjp 同时也要修改assignment的operator()
rczwxWK f1AO<>I; template < typename T2 >
j4%\'xj: T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
A= 96N@m6 现在代码看起来就很一致了。
+k;][VC[O r;~7$B) 六. 问题2:链式操作
W#9A6ir> 现在让我们来看看如何处理链式操作。
g|Xjw Ti8$ 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。
*E|#g 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。
zX8'OoEH*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。
`D $ "K1u 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Y>2oU`ly, ^]k=*>{
R template < typename T >
]?sw<D{ struct result_1
sjy/[.4- {
@HQqHO&N typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Esdv+f}4; } ;
xey?.2K1A * `3+x 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:
Owz>g4l
r yk0^m/=C( template < typename T >
T_ j0*A$ struct ref
]|QA`5=$ {
O:j=L{,d^ typedef T & reference;
}6To(* } ;
;>CM1 template < typename T >
II]-mb struct ref < T &>
RveEA/&& {
mXT{c=N)w typedef T & reference;
$C
t(M) } ;
ef K
WR C]a iu 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
NQx>u eIcIl2 template < typename T >
ZdJQ9y typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
.h-k*F0Ga) {
goZw![4l return l(t) = r(t);
>p29|TFbV }
04c`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。
TBmmC}PEd 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
F%I*m^7d N)EJP~0 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
+{\b&q_ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
PTpGZ2FZ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
~pw%p77)
+5 调用divide的对象返回一个add对象。
PmA_cP7~ 最后的布局是:
x75 3o\u! Add
]]hsLOM] / \
eB_ M *+^ Divide 5
`svOPB4C' / \
V^kl_!@ _1 3
w|U7pUz 似乎一切都解决了?不。
IAd[_<9D 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。
_SrkR7 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。
Nazr4QU 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:
]t-B-(D 72\o6{BiC template < typename Right >
D26A%[^O assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
/t04}+,e^ Right & rt) const
gmCB4MO {
V4. }wz_Y return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
'ALe>\WO }
r5Xi2! 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
4Y{&y6 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。
^}4ysw 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。
-^,wQW:o) 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。
G3D!ifho.# 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。
qb PC5v 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?
<-xu*Fc 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:
+ooQ-Gh $uUJV% EX template < class Action >
yb-/_{Y class picker : public Action
eR!K8W {
d=a$Gd_$ public :
+pjU4>) picker( const Action & act) : Action(act) {}
*}Gu'EU // all the operator overloaded
aFDCVm%U| } ;
H8$";T(I T2}ccnDi Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
-hKtd3WbT 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
,QHn} 3fW M7gM#bv>L template < typename Right >
wb6$R};? picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
CW@G(R {
&\Yd)#B/ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
8Og)(BC }
PF]Vt J:2Su1"ODh Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
nEh^{6 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。
hJGWa%` Iq(;?_ template < typename T > struct picker_maker
l 5z8]/ {
"yPKdwP typedef picker < constant_t < T > > result;
y:dwx *Q9I } ;
(Ek=0;Cr template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
@v=A)L {
33w(Pw typedef picker < T > result;
3L%g2` } ;
Eq'oy~.oV n4G53+y' 下面总的结构就有了:
1~9AQ[]w8 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。
;aUI3n% 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。
mG+hLRTXP picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
l&m'?.gf 至此链式操作完美实现。
`*Jw[Bnh8 WyJXT. Ge4tc 七. 问题3
+( V+XT 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。
R,ddH[3 dWhF[q" template < typename T1, typename T2 >
Ujss?::`G ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;AE%f.Y {
Vr<ypyC return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
D(gpF85t }
-QP&A >]7 QLAyX*%B 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:
TkV$h(#!f& g bwg3$!9 template < typename T1, typename T2 >
+hd1|qa4 struct result_2
2`w\<h
{
aoS]Qp typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
o)IcAqN$H } ;
vh6#Bc)i%w pI{s
)|" 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
e,Fe,5E&g 这个差事就留给了holder自己。
m#(ve1E Mq$Nra Id'@!U:NA template < int Order >
_\2^s&iJh class holder;
o*1t)HL < template <>
&-6D'@ class holder < 1 >
k0R;1lZ0n {
1">]w2je: public :
m1lfC template < typename T >
YP vg(T struct result_1
Y&_1U/}h {
9=Rj9% typedef T & result;
h\^> s$ } ;
N^8
lfc$a template < typename T1, typename T2 >
r&-Ir3[ struct result_2
hDs.4MZC` {
me`(J y< typedef T1 & result;
S+C^7# lT } ;
iXDQ2&gE* template < typename T >
CQNt typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
@7*Ag~MRb {
5PlTf?Ao return (T & )r;
A4W61f }
$MG. I[h template < typename T1, typename T2 >
`;R|SyrX typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
-/#tQ~{gs {
4c=oAL return (T1 & )r1;
y3!=0uPf }
DqHVc)9 } ;
^y"$k =7`0hS<@F template <>
Cz_chK4 class holder < 2 >
__V6TDehJ$ {
;zO(bj> public :
>AW=N template < typename T >
A
fctycQ- struct result_1
KCed!OJ+ {
hOx">yki typedef T & result;
3f:I<S7 } ;
U;:,$]+ template < typename T1, typename T2 >
+xlxhF struct result_2
~4iIG}Y< {
Th%1eLQ typedef T2 & result;
_r|$H_# } ;
M_4g%uHG template < typename T >
PaFJw5f typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
otO6<%/m {
]Zim8^n?`. return (T & )r;
hexq]' R }
+mT}};-TS template < typename T1, typename T2 >
xW,(d5RtZ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
)Oz( <vxw {
3EcmNwr return (T2 & )r2;
<z|? C }
G?]E6R } ;
EhybaRy;C ?fEX&t,' 2eu`X2IBcT 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> >。
[hS?d.D 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
QWf)5S 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
5 b[:B~J _rqOzE) return l(i, j) = r(i, j);
va8V{q@t' 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
zY|]bP[NEH AAdRuO{l1 return ( int & )i;
^>ca*g return ( int & )j;
*[7,@S/<F 最后执行i = j;
v[6 BESu 可见,参数被正确的选择了。
b~b(Ed{r <5(8LMF .>?["e #, ,\DB8v6l\A 9hT^Y,c0 八. 中期总结
y+?tUSPP 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:
-i'T!Qg1 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
/)de`k" 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
vmOXB#7W 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
9,'5~+7 8'B\%.+"8e \sC0om, 4T9hT~cT7 %~ecrQ; z>i D 九. 简化
x[}e1sXXs 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。
u6y\ GsM.a 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
%i%Xi+{3 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:
1qUdj[Bj 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
NI(`o8fN +-*/&|^等
"`"j2{9|e! 2. 返回引用。
^;s`[f|w =,各种复合赋值等
{7eKv+30 3. 返回固定类型。
H]=3^ g64 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
`CK;,>i 4. 原样返回。
X{#@ :z$ operator,
^^?DYC
5. 返回解引用的类型。
n/@/yJ<EFi operator*(单目)
i?AZ|Ha[ 6. 返回地址。
Lx?bO`=qg7 operator&(单目)
L238l 7. 下表访问返回类型。
e|Sg?ocR operator[]
`z` `d*_ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
@mJN operator<<和operator>>
9'toj%XQ Hs=!.tZ, 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。
R~w(] 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
@LL&ggV? L''0`a. +S template < typename Left >
4!k={Pd struct value_return
fe37T@ {
{C]M]b*F6( template < typename T >
4rM77Uw> struct result_1
I9F[b#'Pn {
DJQ]NY| typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
;@d%<yMf@ } ;
XFu@XUk!K N0vd>b template < typename T1, typename T2 >
HqXo;`Yy} struct result_2
E;4Ns {
z{#F9'\& typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Y[~6f,?^ } ;
]Hd0
Y% } ;
50DPzn :LBe{Jbw q<yH! 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
(C-z8R
Z6 l IFt/ 下面我们来剥离functor中的operator()
&YT7>z, 首先operator里面的代码全是下面的形式:
o~-X7)] BXfaqYb;Q return l(t) op r(t)
"j a0,%3 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
ZHC sv]l return op l(t)
3(5RUI- return op l(t1, t2)
2/7=@>| return l(t) op
%o"Rcw| return l(t1, t2) op
9uS7G * return l(t)[r(t)]
gs8L/veP return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Ox~'w0c,f Tc88U8Gc 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:
_).'SU)> 单目: return f(l(t), r(t));
99ha/t return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
'hekCZZ_I 双目: return f(l(t));
?Nh%!2n return f(l(t1, t2));
=` i 7? 下面就是f的实现,以operator/为例
'o7PIhD" Xl/G|jB9 struct meta_divide
/hX"O?^ {
@&Nvb.5nT template < typename T1, typename T2 >
KV5lpN PC static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
%C3cdy_c {
xapkhIW2\ return t1 / t2;
]F@md(J }
}a9C/t3 } ;
p_z"Uwp \OU+Kl< 这个工作可以让宏来做:
YjX=@ 42wcpSp #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Mb>6.l template < typename T1, typename T2 > \
nUd\4;J# static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
*b)b#p 以后可以直接用
'!.;(Jo DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
6#KI?
6 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
Dz50,*}J (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。。。)
13QCM0# ^z^>]Qd r/4]b]n 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
|?|
u-y Oq2H>eW`f template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Iv<9})2K class unary_op : public Rettype
z;/'OJ[. {
*SY4lqN Left l;
'QS"4EvdD public :
ltrSTH,kL unary_op( const Left & l) : l(l) {}
x>J3tp$2 WvJ?e template < typename T >
Pu^~]^W) typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5i^vN"J {
tbPPI)lu return FuncType::execute(l(t));
(Z$6JNkz }
>o} ati s =5H.q%PV template < typename T1, typename T2 >
yhdG 93 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
P\s+2/ {
O2,g]t~C return FuncType::execute(l(t1, t2));
W<LaR,7 }
>ek%P;2w> } ;
vf yva 2wBU@T1 w+37'vQ 同样还可以申明一个binary_op
!p&'so^-W "<2bjy template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
cP2R24th class binary_op : public Rettype
&JlR70gdHi {
.zAafi0 Left l;
+lT]s#Fif Right r;
wY.g-3 public :
2SJh6U binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
U(N$6{i_ M([H\^\: template < typename T >
/
3k\kkv! typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5lxq-E3 {
CCY|FK return FuncType::execute(l(t), r(t));
5dp#\J@ }
"J5Pwvs- Rdg0WT*;j template < typename T1, typename T2 >
M0zD)@ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(d;(FBk=' {
iy82QNe return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
3=l-jGJk }
sOxdq"E } ;
YhT1P fl nh=Us^xD arLl8G[ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
x#0@$ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
QiweM?- DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
'Xl>,\'6 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。
0:Y`#0qK 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
<u?hdwW\ 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。。。
\.1b\\ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Gr@{p"./z 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)
c2\vG 下面是修改过的unary_op
)Zf}V0!?+ N#)VD\m template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
G`#gV"PlC class unary_op
4_%FSW8- {
CDYx/yO Left l;
5SL>q`t.bd pInWKj[y1 public :
ePRM v b2=Q~=Wc unary_op( const Left & l) : l(l) {}
+Jka :]MW! px>>]>ZMH template < typename T >
U9o*6`"o struct result_1
YaZt+WA {
.XKvk(9 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
PBs<8xBx^ } ;
g**%J Xo *z"1MU template < typename T1, typename T2 >
e6i./bf3 struct result_2
=P;;&j3Z {
'>|*j"jv- typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Kc[u}
. U } ;
).!14Gjo a61eH )a template < typename T1, typename T2 >
{qWG^Db typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?SO F
n {
quGPk)c return OpClass::execute(lt(t1, t2));
LEngZ~sV/ }
h!N&gZ[0 X_({};mz template < typename T >
<SM&VOiaOz typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Mr NOcx& {
lMzCDx!m return OpClass::execute(lt(t));
N"x\YHp }
=@KY A(D FJ%R3N\ } ;
#oroY.o (bFWT_CChz i)= 89?8 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
7x7r!rSe, 好啦,现在才真正完美了。
txfwLqx 现在在picker里面就可以这么添加了:
Pv-V7`{ lzy$.H"W template < typename Right >
mERZ_[a2 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
_ K+V?-= {
0HJqsSZ$mW return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Go+xL/f }
F}B/-".^ 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。
Ddl% V7 7YXXkdgbd ;Jbc'V'fm k *;{n8o?) Sp~Gv>uMK 十. bind
88np/jvC{ 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。
)47j8jL 先来分析一下一段例子
=7]Q6h@X aBVEk2 p %QsSR'` int foo( int x, int y) { return x - y;}
.xz,pn} bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
+z jzO]8 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
>_0 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。
Q"6hD?6. 我们来写个简单的。
>H1|c%w 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
.f !]@"\ 对于函数对象类的版本:
-90ZI1O` k|$"TFXx; template < typename Func >
Xk&F4BJQk< struct functor_trait
$>h!J.t {
rGn5QV typedef typename Func::result_type result_type;
28Ssb| } ;
;x3 ]4^ 对于无参数函数的版本:
J<($L}T*$ nhQ44qRgQ template < typename Ret >
AeY$.b struct functor_trait < Ret ( * )() >
%is,t<G {
ny typedef Ret result_type;
3dX=xuQ%/ } ;
o9T@uWh+ 对于单参数函数的版本:
cdJ`Gk (@WDvgi( template < typename Ret, typename V1 >
r8
Zyld_@ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
n<%=~1iY+ {
J+cAS/MYX typedef Ret result_type;
{Ukc D+.Y } ;
yYG3/Z3u5 对于双参数函数的版本:
A1|7(Sow A^4kYOe template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
EBIa%, struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
vNK`Y|u@ {
fNAo$O4cm typedef Ret result_type;
0[2BY]`Z. } ;
(ifqwl62 等等。。。
FD
XWFJ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
E*r qr'x0r|<> template < typename Func >
\C+*loLs struct func_return
aJy> {
38w.sceaT template < typename T >
C)J_lI{^ struct result_1
(?!(0Ywbg {
qlz9&w typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
;e~{TkD } ;
Msv*}^> /jZaU` template < typename T1, typename T2 >
1Es*=zg struct result_2
Y0Hq+7x {
\tiUEE|k typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
g:uvoMUD } ;
a+YR5*&[OO } ;
4]DAh y~==waZw 2,8/Cb 最后一个单参数binder就很容易写出来了
*l> [`U+ ;T5,T template < typename Func, typename aPicker >
6Q.{llO class binder_1
~),;QQ, {
r
1l/) ; Func fn;
l50|`
6t aPicker pk;
08Pt(kzNA public :
,Lt~u_ lve RjR&D?dc template < typename T >
C@TN5?Z struct result_1
{[M0y*^64$ {
o~OwE7H)A typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
z`emKFbv } ;
C=oM,[ESQ0 `2B*CMW{ template < typename T1, typename T2 >
p4m^ ~e struct result_2
1a($8> {
DEUd[ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
`G=ztL!gq } ;
H4PbO/{xO toS(UM n binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Q vv\+Jp^ p3M#XC_H] template < typename T >
zuC 58B typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
z+3<$Z {
LJRg>8 return fn(pk(t));
5y1or }
kq) +@p template < typename T1, typename T2 >
1s{ISWm typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
u @{E{ {
pY+.SuM return fn(pk(t1, t2));
d\~p5_5. }
p{iG{ } ;
BA~a?"HS g".d"d{ :V&N\>Wo 一目了然不是么?
B<|:K\MA 最后实现bind
.ocx(_3G XIr{U5$<6 2Pbe~[ template < typename Func, typename aPicker >
Q)x?B]b- picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
w{k1Y+1 {
1a7!4)\ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Ad dGB^7yl }
Ni+3b I#"t'=9H 2个以上参数的bind可以同理实现。
L8K0^~Mk 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。
iP<k1#k BQyvj\uJ 十一. phoenix
j y7 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
'M~BE\ Ze-MAt for_each(v.begin(), v.end(),
NJn&>/vM (
OJ v}kwV do_
|BwRlE2CFO [
El~-M`Gf cout << _1 << " , "
UH5w7M ]
W[@i;f^g .while_( -- _1),
,/i_QgP cout << var( " \n " )
k/df(cs
)
:=rA Yc3] );
{SF[I J&A;#<qY 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:
M-{*92y&
| 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
}X=87ud operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
6!ZVd#OM% 那么我们就照着这个思路来实现吧:
\.c]kG>k- M6J/mOVx5 zL9VR;q template < typename Cond, typename Actor >
=kd YN5R class do_while
,5/V@;i {
q.-y)C) ; Cond cd;
-@rxiC:Q Actor act;
?Q@L-H` public :
`'uUmyg template < typename T >
}ppVR$7]0 struct result_1
Ej'
7h~ =v {
*Wzwbwg
typedef int result_type;
>4,{6<| } ;
%PzQ\c 'nMApPl do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
A^pu p?;-!TUv template < typename T >
zu52 p4 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
CE{z-_{^ {
D,k(~ do
WElrk:b {
4_tR9 w" act(t);
g]za"U|g }
0Qm"n6NQ while (cd(t));
j8pFgnQ return 0 ;
_WKJ<dB< }
!/947Rn } ;
DMB"Y, xS"$g9o0 .AXdo'&2i 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
[(1O" 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。
UV4u.7y 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。
kGm:VYf% 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。
R8tF/dx>7 下面就是产生这个functor的类:
.Y! :x=e iSlFRv?a o
w2$o\hC template < typename Actor >
|=\91fP68` class do_while_actor
R aefj(^V {
1 o|T Actor act;
<{giHT public :
Rvvh{U;t do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
s|Zx(.EP 8zZSp template < typename Cond >
^;zWWg/d picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
[G a~%m } ;
&eIGF1ws m=QCG)s vh
&GIb 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
VpSEVd:n 最后,是那个do_
CN/IH 4YLs^1'TG0 ;`kWpM; class do_while_invoker
W}h|K:-S {
X/Y#U\ public :
GQx9u^> template < typename Actor >
8Y#bN*! do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
{rC~P {
S8%n .<OB return do_while_actor < Actor > (act);
kg3ppt }
h~w4, T } do_;
W
(`c azo0{`S? 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
^Gq5ig1rxy 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
8%[HYgd5) 最后来说说怎么处理break和continue
B;!f<"a8 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。
+yWR#[`n 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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