一. 什么是Lambda
c!8=lrT. 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
H3{GmV8 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^ d]rSm PSawMPw (M
=Y&M'f gX{loG class filler
*5<Sr q' {
qyHZ M}/ public :
rbT)=-( void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
smG>sEp2 } ;
[sW.CK=3 bqanFQj uP\lCqK, 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:
yT{8d.Rh Av0y?oGH &'l>rD^o x\2?ym@ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
bVmAtm[ Oi"a:bCU "m{,~'x 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
1Y_w5dU Nr2 C@FU:0 c`x7u}C }FF W|f 二. 战前分析
C@N1ljXJT 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。
M8k"je7`s 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
RvJ['(- R{,ooxH\J }AZc8o- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
s<x1>Q7X~ /* --------------------------------------------- */
Z%Z9oJ: vector < int *> vp( 10 );
Qr#1 u transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
6)pH|d.FR /* --------------------------------------------- */
w@2Vts sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
reo{*)% /* --------------------------------------------- */
(I@bkMp int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
HaA1z}?n /* --------------------------------------------- */
"i:T+#i({O for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
[nxE)D /* --------------------------------------------- */
\yrisp#` for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
0oy-os
7\o!HMfK ch5s<x#CE $o@R^sJ 看了之后,我们可以思考一些问题:
`k\grr.J 1._1, _2是什么?
VC5_v62&. 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
# N~,F@t 2._1 = 1是在做什么?
W;?(,xx 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
ry};m_BY Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
}awzO# NGYyn`Lx 4!`bZ`_Bw 三. 动工
H* !EP 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
v;{{ y- x0a.!
wLuv6\E ]L2Oz template < typename T >
"S~_[/q class assignment
Oc9#e+_& {
}aB#z<B6 T value;
xChI,~i public :
33:DH} assignment( const T & v) : value(v) {}
5p?!ni9 template < typename T2 >
e2CV6F@a T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
%u?HF4S' } ;
Gt9wR 4^c-D SEKN|YQV/t 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
g.% 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
hwnx<f ' UVf\2\ Y IL7`0cN( jW*1E*"
class holder
:ZdUx {
~Pk0u{,4XQ public :
4yMW^:@ template < typename T >
m$>iS@R assignment < T > operator = ( const T & t) const
=fc:6JR {
^ L:cjY/ return assignment < T > (t);
zH)_vW }
9-*NW0 } ;
]kktoP|D pw>m.=9|y xu%'GZ,o9 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:
mkvvNm3 Bt^K]F\ static holder _1;
3bC
yTZk Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
$%2_{m_K:p Iyk6=&?j for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
!J>A,D"- 而不用手动写一个函数对象。
#?}6t~ !7lj>B A> r$)$n&j
#S
QXTR 四. 问题分析
~JZ3a0$^ 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。
TZ^LA
L'8_ 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。
aP~gaSx 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
ph30'"[Z} 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Qb^q+C)o] 下面我们可以对这几个问题进行分析。
wN]J8Ir ;M
v~yb3v 五. 问题1:一致性
+KK$0pL 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
-$Y8!5 4 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
^,s?e.u$8` g%J./F=@3 struct holder
sn\;bq {
o sdOw8 //
tR`S#rk template < typename T >
= (U/CI T & operator ()( const T & r) const
K\=8eg93Z {
-R+zeu(e' return (T & )r;
;'kI/(;;C }
T@+ClZi } ;
OS7RQw1 10N,?a 这样的话assignment也必须相应改动:
B<
;==| &a~=b, template < typename Left, typename Right >
Jgx8-\8 class assignment
c;!g {
E1q%gi4 Q% Left l;
'qeP6}M Right r;
n`5WXpz4; public :
w$Ux?y-L assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Y5TS>iEE] template < typename T2 >
4\Di,PPu T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
n
E:'Zxj } ;
DnyYMe!r ~@M7&%] 同时,holder的operator=也需要改动:
'"O&J}s; sWxK~Yg template < typename T >
rZC3\,W assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
-q2MrJ* {
8=H\?4)()Y return assignment < holder, T > ( * this , t);
-{x(`9H; }
B3b,F # E2:D(7(;l 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。
{g=b]yg\o 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Z;*`fd?8 _Xh=&(/8@ return l(rhs) = r;
Z`xyb>$ 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。
Baq ~}B< 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
A~y VYC6l &-F"+v,+ template < typename Tp >
rgR?wXW]jE class constant_t
Ru7L>(Njs {
pI^=B-7 const Tp t;
*PcVSEP/0 public :
q!*MH/R constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
-- S"w@ template < typename T >
z\$;' const Tp & operator ()( const T & r) const
eiB(VOJ {
@^HwrwRA return t;
9S"N4c> }
S~&\o\"5 } ;
S-,kI .HOY q 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
:|($,3* 下面就可以修改holder的operator=了
2mOfsn d@ g^n;IE$B template < typename T >
8l?w=)Qy assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
wz@/5c/u {
[J:zE&aj return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
z@n+7p`w }
,*w>z hs,5LV)|y 同时也要修改assignment的operator()
ZpTi:3> JchA=n template < typename T2 >
T:'+6
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
@2|G|C/]O} 现在代码看起来就很一致了。
A ')(SGSc e18T(g_i 六. 问题2:链式操作
F]Pul|.l 现在让我们来看看如何处理链式操作。
A'b<?)Y7_ 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。
c}8 -/P= 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。
%N1T{ 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。
l]/> `62 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
W=M<
c@ i63?" template < typename T >
IwnYJp:9v struct result_1
z.{HD9TD {
P$F#,Cn typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
zH'!fhcy } ;
dvxf lLd @ @ikUM+A { 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
6J]~A0vsi} Z!k5"\{0pE template < typename T >
mnQal>0~ struct ref
e$x4Ux7*" {
K"G(?<>~4c typedef T & reference;
'%3u%;" } ;
]+FX$+H/A0 template < typename T >
7- (>"75Q| struct ref < T &>
5=Zp%[# {
i<0D
Z_rub typedef T & reference;
7d%A1}Bq$ } ;
}isCvb $)4GCP 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
\;'_|bu3. t.gq5Y.[ template < typename T >
.$n$%|"H- typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
4;",@} {
J,.j_ii`! return l(t) = r(t);
6zELe.tq }
!4i,%Z&6 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
Q|6Ls$'$ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
q+r `e rwasH,+ 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
5~v(AB(x _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
#_JA5W+E _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
#_?426Wfs +5 调用divide的对象返回一个add对象。
>SY2LmV'a 最后的布局是:
z(c@(UD-_ Add
f%`*ba"v / \
"u .)X3 Divide 5
dcV,_ / \
]Y?{$M
G _1 3
>_|Z{:z]d. 似乎一切都解决了?不。
xe"4u JO 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
2V#c[%vI 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
D|u^8\'. OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
Z[DetRc- *%P>x}6w3 template < typename Right >
JUe K"|fA assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
5bu[}mJ Right & rt) const
6R$F =MB {
34/]m/2NZK return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
;:#?~%7> }
zgEr ,nF 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
L:|X/c9r[ 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。
{[YqGv=fF 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。
/Bg6z m 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。
}1X11+/W 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。
"ZA$"^ 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
B,BOzpb( 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
9 AQ96 E|F!S(.:,M template < class Action >
N'lGA;}i class picker : public Action
J};u25:} {
D:ql^{~ public :
97:t29N picker( const Action & act) : Action(act) {}
}QX2:a // all the operator overloaded
c<JM1 } ;
IS5.i95m mG}^'?^K Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
60U{ e}Mkb 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
ShEaL&'J I>YtWY|ed template < typename Right >
!4qps$p{ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
MHpL$g=5_ {
rE
bx%u7Q return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
FthXFxwx$ }
,Do$`yO+ <ZHY3
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
TNX%_Q< 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
P0`>{!r6@ U 3wsWSO template < typename T > struct picker_maker
k
vue@ {
,\m;DR1 typedef picker < constant_t < T > > result;
[+:mt</HN } ;
3;t@KuQ66 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Q)%8NVs {
#LrCx"_& typedef picker < T > result;
F=*BvI"+ } ;
}K#&5E Y_Z
&p#Q! 下面总的结构就有了:
l?yZtZ8 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
U:pLnNp` picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
Lv, ji_ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
H(5ui`' s 至此链式操作完美实现。
~q#[5l(r8 kw}ISXz v 9Ww=hfb5UW 七. 问题3
Gg3?2h"d 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
~'Qpf 8) ^%4(
%68 template < typename T1, typename T2 >
mNBpb} ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&ESR1$)'P {
!Wdt:MUI8 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
kDceBs s }
mAYr<= )l[7;ZIw$ 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:
DoCQFSL dZ]\1""#H template < typename T1, typename T2 >
^$&"<
struct result_2
c@ZkX]g {
$U"P+ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
v&CO#vK5. } ;
fAY2V%Rft [ ;3EzZL 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
pRk'GR]` 这个差事就留给了holder自己。
_uy5?auQ 7,&]1+n /O(;~1B template < int Order >
~A:;?A'. class holder;
9>$%F;JP44 template <>
|qudJucV class holder < 1 >
w4<u@L {
8 *(W |J public :
R2H\;N template < typename T >
wHN`-
5% struct result_1
B"E (Y M {
JY050FL typedef T & result;
]K0,nj*\c } ;
-)->Jx:{ template < typename T1, typename T2 >
pS|JDMo struct result_2
t&Y^W < {
V@+<,tjq typedef T1 & result;
dv4r\ R^ } ;
>*Qk~kv<% template < typename T >
+IOKE\,Y typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
j|$y)FBX {
Vo9)KxR return (T & )r;
k9VQ6A }
uwS'*5tU template < typename T1, typename T2 >
3Ns:O2| typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
I}Gl*@K&O {
2Nt]Nj` return (T1 & )r1;
B& f~.UH }
{*]=qSz } ;
Ad N=y8T },QFyT template <>
CPCB!8-5 class holder < 2 >
^&w'`-ra {
;uo|4?E:\( public :
K
v># template < typename T >
O6/=/-?N=c struct result_1
+P6 {
PQ!?gj typedef T & result;
u #QSa$P } ;
[?r\b template < typename T1, typename T2 >
1MzB?[gx struct result_2
eEds-&_ {
WE8L?55_Au typedef T2 & result;
Z(`K6`KM } ;
Z_ *ZUN?B template < typename T >
w7ABnX typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
"@'9+$i6 {
; >hPHx return (T & )r;
>a]
s }
H-y-7PW*~ template < typename T1, typename T2 >
vH\nL>r typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
U?m?8vhR6( {
_@3O` return (T2 & )r2;
5<ya;iK }
9mtC"M<
} ;
g8@i_ Hn2Q1lF-ip 7&U+f:-w 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> >。
E]Gq!fA&< 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
)t 7HioQ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
-`<N, pDS4_u return l(i, j) = r(i, j);
nLLHggNAV 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
,T>2zSk o\YdL2:X return ( int & )i;
=|zyi| return ( int & )j;
CMf~Yv 最后执行i = j;
8{^GC(W{] 可见,参数被正确的选择了。
H;}ue ]V7hl#VO wx7>0[ zE o~N-x* F>{uB!!L4 八. 中期总结
|&*rSp2iH 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:
.:Xe* Q 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
;Cpm3at 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
E$fy*enON 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
gM]/Y6*$b Zl/+HU~ VH*(>^OfF Z?[J_[ZtR3 ;Awzm )Q ^HKaNk< 九. 简化
8#3cmpx4 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。
9GOyVKUv 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
~oyPmIcb 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:
jh!IOtf 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
}=R|iz*,! +-*/&|^等
#!<s& f|O 2. 返回引用。
A}}t86T =,各种复合赋值等
G!Q)?N 3. 返回固定类型。
V#FLxITk 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
NWcF9z%@ 4. 原样返回。
:~(^b;yhZ operator,
r!=VV!XZ 5. 返回解引用的类型。
6!V* :.( operator*(单目)
"A$Y)j<#G 6. 返回地址。
+4Ra N`I operator&(单目)
6H9]]Unju 7. 下表访问返回类型。
+w/o operator[]
iTyApLV 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
p#I1l2nE operator<<和operator>>
4iPg_+ 3<SC`6'? OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
Z ISd0hV 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
(6aZQ`H j|w+=A1 template < typename Left >
Fs~-exY1 struct value_return
[! o-F; {
2Ki/K( template < typename T >
^u<+tV
struct result_1
XP1_{\ {
sRG3`>1 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
smNr%}_g } ;
6C5qW8q]u3 A` 8If template < typename T1, typename T2 >
@5ybBh] struct result_2
<>GyG-q {
p5hP}Z4r typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
60$
} ;
suSIz 7:
} ;
%dQX d] O*7~t17 R["7%|RV 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Fx\Re]~n x]M1UBnMN 下面我们来剥离functor中的operator()
}9dgm[C[b 首先operator里面的代码全是下面的形式:
f#+ h_1# /+7L`KPD return l(t) op r(t)
^6n]@4P return l(t1, t2) op r(t1, t2)
YG|T;/- return op l(t)
t$2{U return op l(t1, t2)
z@j&vW return l(t) op
q\"$~* return l(t1, t2) op
|F`'m":$m return l(t)[r(t)]
HB^azHr return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
>oNs_{ w5Z3e^g 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
gsH_pG-jU 单目: return f(l(t), r(t));
CaMG$X&O return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
VP&lWPA}\$ 双目: return f(l(t));
pcG q return f(l(t1, t2));
l+,rc*-j0 下面就是f的实现,以operator/为例
Gz:a1-x S7*:eo struct meta_divide
5 Da(DA {
[d}1Cq=_ template < typename T1, typename T2 >
6]*qx5m`<l static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
`pr,lL {
R!ij CF\ return t1 / t2;
aMWNZv }
+{Ttv7l_2 } ;
*np|PyLP: :KwYuwYS 这个工作可以让宏来做:
jC=_>\<|X* #Bjnz$KB #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
2vLn# template < typename T1, typename T2 > \
.*{LPfD| static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
j~0hAKHG 以后可以直接用
j<u`W|vl DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
li?Gb1 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
W=/B[@3' (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。。。)
tFCeE=4% ek<U2C_u# z!tHn# 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
t<-Iiq+tL $=
gv template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
P=.W.oS class unary_op : public Rettype
P t$7U[N {
hO8B]4=&* Left l;
a,.9eHf public :
<v?-$3YT unary_op( const Left & l) : l(l) {}
8in8_/x LdL< 5Q[ template < typename T >
/}wGmX! -! typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ygHNAQG~ {
dJk.J9Z return FuncType::execute(l(t));
hk(^?Fp }
HDYoM PeOgXg)L`z template < typename T1, typename T2 >
@U,cj>K typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
gg =z.`} {
98l#+4+ return FuncType::execute(l(t1, t2));
'`n\YO.N }
:gmVX} } ;
y9 "!ys zPn8>J<.0Q zT@vji%Y 同样还可以申明一个binary_op
Mppb34y ry:tL0;;e# template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
k~R_Pq
S class binary_op : public Rettype
9E+^FZ e {
-1[ri8t;nV Left l;
XS>4efCJ Right r;
(1ebE public :
bR.T94-8y binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
9,4a?.*4~ HG3jmI+u> template < typename T >
9.<$&mVk7` typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
l#Iof)@# {
U^.$k-|k return FuncType::execute(l(t), r(t));
!9-dS=:Y }
L_/.b%0) Mb-C DPT template < typename T1, typename T2 >
Gz`Zp "i%0 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
c#_%|gg {
$OmtN" return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
~yci2{ }
cOIshT1 } ;
zZkwfF qk+:p]2 `":< ]lj 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
v6]lH9c{, 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
V /|@ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
]F,5Oh :OY 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
(UpSi6?\ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
~s+\Y/@A 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
).LJY<A 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
h.PY$W< 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)
F<oJ 下面是修改过的unary_op
[mX\Q`)QP h|wyvYKZ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Uj_%U2S$ class unary_op
=VDN9-/. {
pDW .Pav Left l;
VF;%Z =>&d[G[m! public :
j
$L Bp9
u6R unary_op( const Left & l) : l(l) {}
a93Aj (g5T2(_6L template < typename T >
6ZX{K1_q struct result_1
5'6Oan7dL: {
+YXyfTa typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
w<>B4m\ } ;
znD0&CS9q /1Ndir^c template < typename T1, typename T2 >
"H6DiPh.E struct result_2
PE-VxRN) {
,9=5.+AJ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
b16\2%Ea1 } ;
G$WMW@fy pLNv\M+ template < typename T1, typename T2 >
6~j6M4* typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
L -<!,CASW {
j&u{a[Y/} return OpClass::execute(lt(t1, t2));
YDO#Q= q% }
1#6c
sZW5 ("ql//SL template < typename T >
QrDI$p7;' typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
r3;?]r.}7 {
Iy'a2@
return OpClass::execute(lt(t));
x+47CDDu3 }
rdSkGb C,&r7 } ;
+uLl3(ml p{NVJ^!+ VM88#^ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
~}+F$& 好啦,现在才真正完美了。
gM&XVhQJ\ 现在在picker里面就可以这么添加了:
xbsp[0I, yO.q{|kX template < typename Right >
\9jEpE^Ju( picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
~p<w>C9 {
a/^ojn return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
3P N<J }
%xPJJ$P 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。
7\H jQ7__ :;HJ3V; }I`"$2 S8 .1%sw
]?M3X_Mq 十. bind
E.45s? r 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
f:bUM/Ud 先来分析一下一段例子
[`2V!rU rvouE: +XMKRt int foo( int x, int y) { return x - y;}
b"k1N9 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
4c0 =\v bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
sYE| 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
:"{("!x 我们来写个简单的。
eaB6e@]@ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
rK(TekU 对于函数对象类的版本:
n%X5TJE .Yg7V'R1 template < typename Func >
WCRGqSr4
struct functor_trait
+`=rzL"0I7 {
~+
[T{{ typedef typename Func::result_type result_type;
yGj'0c:: } ;
b
v5BV 对于无参数函数的版本:
4z6kFQgu |q!O~<H@ template < typename Ret >
!-B$WAV struct functor_trait < Ret ( * )() >
B:oE&Ahh{ {
r^zra|] typedef Ret result_type;
%1h%#/#[ } ;
`8M{13fv 对于单参数函数的版本:
t.X8c/,;g >=O5=\` template < typename Ret, typename V1 >
VYG o; struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
]?c9;U {
#7v=#Jco typedef Ret result_type;
ZB+~0[C } ;
%^pm~ck! 对于双参数函数的版本:
\l-JU @;;3B template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Xnc?oT+ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
T$!Pkdh {
L+K,Y:D!W typedef Ret result_type;
}o[NB } ;
T\v~"pMu*0 等等。。。
e5
N$+P" 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
<]Btx;} 6v?tZ&,
G template < typename Func >
5D+rR<pD}" struct func_return
,76Q*p {
^i[bo3 template < typename T >
,4mb05w;d struct result_1
F rd>+ {
tfIUH'Ez> typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
SiLWy=qbR } ;
'+&!;Jj, xcE2hK/+ template < typename T1, typename T2 >
M.qE$ struct result_2
?+_Y!*J2b {
SDu%rr7sQ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
z"\<GmvB } ;
k5g vo } ;
p54e'Zb
Lo*vt42{4 Qa#Em1co 最后一个单参数binder就很容易写出来了
y/Ui6D `gvd8^ template < typename Func, typename aPicker >
@+>t]jyz class binder_1
B,b^_4XX$ {
c8h71Cr Func fn;
BN1,R] *; aPicker pk;
+?'a2pUS public :
dnzZ\t>U X? 7s
template < typename T >
Yij_'0vZ struct result_1
3w&Z:< {
6GMwB@ b typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
s:xt4< } ;
+<Y1`kV) |-9##0H template < typename T1, typename T2 >
9}T(m(WQVu struct result_2
}xJ!0<Bs {
'$h0l-mQ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
RPw1i* } ;
oM!zeJNA RDxvN:v binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
a\m0X@Q )O ,+'w? template < typename T >
Bq~?!~\?. typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5Z>+NKQ {
G&q@B`I return fn(pk(t));
$Yj4&Two< }
>P}6/L template < typename T1, typename T2 >
{#N,&?[ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]Wn=Oc{F {
2OwO|n return fn(pk(t1, t2));
0Wb3M"#9< }
NchEay;` } ;
eC='[W<a. &4m;9<8\ Ai~d 一目了然不是么?
/Z2 g> 最后实现bind
es1'z.U J 3J[ 5^ *#Iqz9X.Y3 template < typename Func, typename aPicker >
)2?A|f8 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
"b0!h6$!H {
tC&jzN" return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
gcF V$ }
qb PC5v L{u1_ 2个以上参数的bind可以同理实现。
kOV6O?h 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。
wV"C ,*V TnLblkX 十一. phoenix
jO5Wemqf Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
pbNW
l/|4 hQLh}}B for_each(v.begin(), v.end(),
+||[H)qym (
wb6$R};? do_
+zzS [
K@@Jt cout << _1 << " , "
7J$Yd976 ]
'p4b8:X .while_( -- _1),
N4wMAT:h cout << var( " \n " )
lPn&,\9@~ )
@v=A)L );
!gG\jC~n 5U.,iQ(d 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:
?`Som_vKO 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
* TR~>| operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
'q*:+|" 那么我们就照着这个思路来实现吧:
ppPzI, 0= -D .E0*lem'hE template < typename Cond, typename Actor >
{y7,n class do_while
+ywd(Tuzm {
Y\ G^W8 Cond cd;
M^~ Actor act;
bHH=MLZR: public :
7x:j4 template < typename T >
e3 {L%rQE struct result_1
h}$]3/5H {
LdY aJh~h typedef int result_type;
Ow7I`#P } ;
0B[eG49 s\i.pd:Q do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
%]@K}!)2 z/t:gc. template < typename T >
"rIBy typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9=Rj9% {
bNO/CD4 do
yy-\$<j {
aXefi'!6 act(t);
wuTCdBu6hU }
))>)qav while (cd(t));
/A) v$Bv= return 0 ;
R!.HS0i. }
0yxMIX } ;
q3E_.{t c{t[iXDG #Rdq^TGMi; 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
s(I7}oRWsL 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。
^ok;<fJ 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。
;{inhiySN 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。
fE/8;v!= 下面就是产生这个functor的类:
*ad"3> t9()?6H\ -zVa[& template < typename Actor >
X+K$y:UZ class do_while_actor
$|YIr7?R {
a".uS4x Actor act;
=7mR#3yt public :
8D:{05 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
)Cz^Xp)# pstQithS template < typename Cond >
%d9UW Q picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
v=|BqG` } ;
soZw""|v p\8cl/~ Tf"DpA!_ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
wDZFOx0#8 最后,是那个do_
^[CD- # oA~m*| `R^g[0 w' class do_while_invoker
t{>66jm\R {
7`tnoTUv public :
rA9x T` template < typename Actor >
!o4xI? do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
\sC0om, {
%~ecrQ; return do_while_actor < Actor > (act);
3_T'TzQu }
%MP s}B } do_;
1qUdj[Bj VJCh5t* 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Xt=& 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
@\!wW-:A 最后来说说怎么处理break和continue
^l^_ K)tw* 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。
n/@/yJ<EFi 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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