一. 什么是Lambda
:E_g"_ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
9^,Lc1"M> 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,
CsTF p<zSJLN d{XO/YQw |(pRaiJ class filler
%<E$,w> {
e<=cdze public :
[onGNq?# void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
lp<g\ } ;
vV[eWd.o6M lLp^Gt^}w( q[HTnx 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:
lL{5SH<Q t *1u[~= 5|l* `J) e?opkq\f for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
IIg^FZ*]_ LNrX;{ Z MZlk0o2 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
9/hrjItV OlAs'TE^ Q?3Gk%T0[ Qk\A
c 二. 战前分析
\=uKHNP?# 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。
"ul {d(K3 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
]3VI|f$$ <1FC%f/ %F!1 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
#>%X_o-o23 /* --------------------------------------------- */
G>wqt@%r9 vector < int *> vp( 10 );
twP,cyR transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
lz"OC<D}( /* --------------------------------------------- */
Cz72?[6 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
pcYG~pZ9 /* --------------------------------------------- */
c%&:6QniZ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
#gp,V#T /* --------------------------------------------- */
MKy[hT: for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
zY,r9<I8_x /* --------------------------------------------- */
)6+eNsxMlC for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
_C(m<n c}y [[EX !X"K=zt" <(-3_s6- 看了之后,我们可以思考一些问题:
!OA]s%u 1._1, _2是什么?
}&n<uUD H 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。
BB~OqZIP 2._1 = 1是在做什么?
D&}3$ 7> 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。
Uc_'(IyO 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。
Z7_m)@%;kk JS*m65e um4yF*3b9 三. 动工
W6"v)Jc>_ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
3
|hHR qxFB%KqU eU<]o<
\Qo O+?<h{" template < typename T >
Au4yBm
u class assignment
r41\r,`Dj {
pcT:]d[1) T value;
:cq9f2) public :
0TGLM#{ assignment( const T & v) : value(v) {}
>S'17D template < typename T2 >
+RnkJ* l T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
J(c{y]` J } ;
YN`H
BFH A-4h J.ck~;3 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
_Y8hb!#( 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
^@qvl%j Y}uCP1v \|E^v6E%0 AgFVv5 class holder
-PS#Z0> {
ve%
xxn: public :
\8<BLmf4U template < typename T >
Hm$=h>rY9[ assignment < T > operator = ( const T & t) const
=,Dqqf {
WAn~+=Ax return assignment < T > (t);
B>GE9y5 }
q|Q k2M } ;
qe!fk?T} =Qgt${| f.
FYR|%tq 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:
SE),":aY `FsH}UPu
b static holder _1;
z)9wXo#~ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
0&/b42W ;PjQt=4K for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
l2l(_$@3 而不用手动写一个函数对象。
q|8{@EMT M-[$L XR %*&UJpbA o>7ts&rk 四. 问题分析
U2`'qsR1 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。
Q5FM8Q 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。
#m[|2R 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
*cC_j*1@ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
rFC" Jx 下面我们可以对这几个问题进行分析。
=:/BV=tv !"<MsoY@ 五. 问题1:一致性
e46/{4F, 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?|
/\H>y 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
LE*h9(( aj?a^}X struct holder
L+'Fs {
xo&]RYG[< //
W2z*91$ template < typename T >
Sp}tD<V T & operator ()( const T & r) const
N_pJk2E {
1qf!DMcdZ return (T & )r;
oiX+l5`pz }
tl><"6AIP } ;
7{I h_.# 1[jb)j1 这样的话assignment也必须相应改动:
|i ZfYi&^ >2< 8kBF_ template < typename Left, typename Right >
h}]fnA class assignment
~M\I;8ne {
7DIIx}A Left l;
4"xPr[=iG Right r;
[+OnV& public :
D<V~f B assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
kI:}| _ template < typename T2 >
qQ0cJIISb\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
S-YM%8A[ } ;
|]aE<`D Zc!@0 同时,holder的operator=也需要改动:
e'=MQ,EWd C-Ht(x | template < typename T >
qA!]E^0*Ke assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
ei6AV1| p {
MW PvR|Q return assignment < holder, T > ( * this , t);
T}4/0yR2 }
)=-0M9e.{ kdn'6>\ 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。
A0Zt8>w 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
bzvh%RsW E@P %v{) return l(rhs) = r;
%s&ChM?8F 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。
>-O/U5<! 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
]ix!tb.Q 1c;6xc,ub template < typename Tp >
#'q<v"w class constant_t
lRveHB&V {
g7&9" const Tp t;
/__PSK public :
HgBGV0 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
aM{xdTYaU template < typename T >
&m[Qn!>i6 const Tp & operator ()( const T & r) const
WyZL9K{? {
> ]8a3x return t;
"3<da* D1 }
9JWa$iBH@ } ;
Rcawc
Y \4AM*lZ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
?_ dIIQ 下面就可以修改holder的operator=了
tqy@iEz+ eYC ^4g%l( template < typename T >
**+e7k assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
BbRBT@ {
Q6XRsFc return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
a&k_=/X& }
r%e KFS XfKo A0 同时也要修改assignment的operator()
kFQ8
y~>y} z
Nl , template < typename T2 >
jZ%TJ0(H T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
\tRG1&{$% 现在代码看起来就很一致了。
/[9t` e5OsIVtjr 六. 问题2:链式操作
nwN@DqO 现在让我们来看看如何处理链式操作。
/"?HZ% W 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。
/'hC i]b@v 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
>/#KI~}'N 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。
vBsP+K 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
3 ( ]M{4j 7c;9$j template < typename T >
jr)7kP@ struct result_1
^::EikpF% {
P1 zdK0TM typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
~l$3uN[g } ;
IJJ%$%F/ MgC:b-&5_ 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:
T<I=%P) m] W5+ template < typename T >
uK'&Dam struct ref
!gLkJ) {
LPwT^zV&N typedef T & reference;
{>"NyY } ;
S=xA[%5 template < typename T >
XUF\r]B,9 struct ref < T &>
[lk'xzE {
"7v-`i typedef T & reference;
k@ K7yK } ;
KE1ao9H8wR :0/q5_t 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
< Z|Ep1W oxj3[</'k template < typename T >
vm'5s]kdh typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
@ w>zF/ {
*FfMI return l(t) = r(t);
up2+s# }
(Z}>1WRju 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。
U#n#7G6fRp 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
KK,Z"){
zFQ&5@43 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
&wU'p-V _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
$o +5/c?| _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
!;Jmg +5 调用divide的对象返回一个add对象。
BI:k#jO! 最后的布局是:
n9;;x%6 .I Add
9=,uq; / \
huudBc
A[ Divide 5
5`]UE7gT / \
[DHoGy,P _1 3
p7ir*r/2 似乎一切都解决了?不。
c>1RP5vx 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。
ZvGgmLN 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。
\]9.zlB 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:
!m(4F(!"h ]hud4i~ template < typename Right >
`p'Q7m2y/b assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
7n o5b]
\ Right & rt) const
XM<KF&pVB {
+m}Pmi$ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
< pTTo }
Eh|. 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
K\^ 0_F K 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。
IZ3{>NV 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。
3u>8\|8wz 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。
h7X_S4p/Mg 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。
1ZJQs6 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?
N4K8
u'f^ 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:
XCsiEKZ_i IkzTJ%> template < class Action >
OquAql: class picker : public Action
=N);v\ Q$! {
O9(r{Vu7u public :
jxgj,h"}9` picker( const Action & act) : Action(act) {}
GFk1/ F // all the operator overloaded
zciCcrJ } ;
.bD_R7Bi6 -S%x
wJKM Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
+fKtG]$ 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:
)R_E|@" qEUT90 template < typename Right >
._z'g_c( picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
QMo}W{D {
i77GE return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Q>qFM9Z }
CJaKnz % p?brc Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
r$wZt 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
+]:2\TTGI xKOq[d/8 template < typename T > struct picker_maker
CY?G*nS?iK {
RQW6N??C typedef picker < constant_t < T > > result;
5~XN>>hp } ;
":Edu,6O template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Lh$dzHq {
\4ghYQ: typedef picker < T > result;
*pzq.# } ;
9^F2$+T[: 8iC:xcN3 下面总的结构就有了:
1on'^8]0 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。
s|bM%!$1 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。
~F,
&GH picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
?v}Bd!'+P 至此链式操作完美实现。
'[ P}&<ie, P
,eH5w" 3UUGblg`~ 七. 问题3
1U\$iy8} 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。
O(H1 P[ qu6DQ@
~YC template < typename T1, typename T2 >
$trAC@3O@ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9=dkx^q {
FZpKFsPx return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
9O,,m~B }
Lb=W;9; %bb~Y" 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
~:sE:9$z qBk``!|s] template < typename T1, typename T2 >
oCi
~P}r struct result_2
*HM?YhR {
,je`YEC typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
P}3}ek1Ax } ;
L$v^afP? 1D([@)^ 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?
$<)Yyi>6E 这个差事就留给了holder自己。
ekf$dgoR }ublR&zlp Y^ve:Z template < int Order >
K%KZO`gO class holder;
10sK]XI template <>
y@ek=fT%4 class holder < 1 >
\6j^kY= {
1ywU@].6J] public :
0WxCSL$#I template < typename T >
r@)A
k struct result_1
@u4=e4eF` {
? S=W& typedef T & result;
^gro=Bp( } ;
h=RDO template < typename T1, typename T2 >
nX%AeDBAT struct result_2
5a8>g
[2U {
\Xg?Ug*9w typedef T1 & result;
y)J(K*x/$ } ;
wod/&!)]A template < typename T >
KAA3iA@>+ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
^Ip3A {
>X Qv?5 return (T & )r;
mU{4g`Iw }
~0tdfK0c template < typename T1, typename T2 >
yDd[e]zS` typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
8LM#WIm? {
jPu5nwvUV> return (T1 & )r1;
=LH}YUmd }
h#f&|*Q5m } ;
4B O %{ @6xGJ,s template <>
89eq[ |G_ class holder < 2 >
)q?$p9 {
z)L}ECZh9 public :
-]"T^wib template < typename T >
M StX*Zw struct result_1
E)'8U {
}B!cv{{ typedef T & result;
qJs[i>P[W } ;
x6yW:tUG5 template < typename T1, typename T2 >
hFb
fNB3 struct result_2
Z(!pYhLq {
)@PnTpL* typedef T2 & result;
0g(6r-2)7 } ;
!QC<n/ template < typename T >
u35q,u=I typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
0o/B{|rv {
[QEwK|!L return (T & )r;
Q)6va}2ai }
#Q6w+" template < typename T1, typename T2 >
=Lw3
\5l typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
3XVk#)lw {
I"Q<n[g0' return (T2 & )r2;
ua& @GXvZ }
z%2w(&1 } ;
Kmry=`=A LcUlc)YH5 )bW<8f2 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
X=_Z(;<& 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
kO3`54 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
H@!#;w D9,!
%7i return l(i, j) = r(i, j);
m6so]xr 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
ph^4GBR 1mUTtYU return ( int & )i;
G,DOBA return ( int & )j;
kEAhTh&g* 最后执行i = j;
,olwwv_8G 可见,参数被正确的选择了。
@\!!t{y u6_jnZGB fPE ?hG<x
^CQ1I0 PNmF}" 八. 中期总结
r{ "uv=,` 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
.Vh*Z<9S4 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
'O "kt T 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
v>I<| 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
FGVb@=TO> 9v?V X%J%A-k] %|?1B$s0 FE6C6dW{ 5'9.np F) 九. 简化
i<:p.ug-O 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。
N !IzB] 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
C={mi#G[/ 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:
@.o@-3k 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
/+P5)q
TKL +-*/&|^等
hO;9Y|y 2. 返回引用。
`@\^m_!} =,各种复合赋值等
{,v:
GMsm 3. 返回固定类型。
C9Wojo. 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
44Qk;8* 4. 原样返回。
OX)BP.h# operator,
"yri[X 5. 返回解引用的类型。
2fBYT4*P;
operator*(单目)
s"rg_FoL 6. 返回地址。
.\4l'THn,0 operator&(单目)
K{FhT9R' 7. 下表访问返回类型。
Z!)f* operator[]
rIPl6,w~ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
G1r V<,#m operator<<和operator>>
x vJ^@w' H
/%}R 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。
>W~=]&7{s4 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
J" wKR y {e6KJ@H6 template < typename Left >
&G=0 struct value_return
=BW9/fG {
GWh|FEqUbf template < typename T >
iE+6UK struct result_1
yjv&4pIc1 {
$P_x v typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
~bFdJj 1* } ;
K Dz]wNf %%x0w^ template < typename T1, typename T2 >
r4S=I struct result_2
k) 3s? {
\d$Rd")w typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
f~v"zT } ;
b\M b*o } ;
3 9yz~ VK$zq5D 777rE[\@b 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
EFv4=OWB :'ihE\j 下面我们来剥离functor中的operator()
um{e&5jk 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Xiw@ :4] J2U\@ return l(t) op r(t)
JQH7ZaN return l(t1, t2) op r(t1, t2)
}_vM&.GFlL return op l(t)
F b2p(. return op l(t1, t2)
XP4jZCt9 return l(t) op
U>1b9G"_ return l(t1, t2) op
mR!rn^<l return l(t)[r(t)]
:OX$LCi return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
>OTl2F}4 ! -Fa98nV.WB 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:
-UTV:^ 单目: return f(l(t), r(t));
+qZc}
7rJF return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
k)Zn> 双目: return f(l(t));
P_mi)@ return f(l(t1, t2));
T#Fn:6_= 下面就是f的实现,以operator/为例
Yim#Pq&_ mMslWe struct meta_divide
fxOE]d8v {
<\Vi,, template < typename T1, typename T2 >
\E~Q1eAJT static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
|thad!? {
0ovZ&l return t1 / t2;
/xF 9:r }
6VGo>b; } ;
` )]lUvR :` ;(p{ 这个工作可以让宏来做:
!2wETs? VZIKjrKs #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
uGM>C" template < typename T1, typename T2 > \
p ^](3Vi( static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
R^|!^[WE 以后可以直接用
9Dy)nm^ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
{DSyV: 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
6G$/NW=L (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
t+jIHo ^b:Xo"q#H y3Y2QC( 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
)'=V!H#U* _J` |<}?t; template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
>
Z]P]e class unary_op : public Rettype
#*+;B93) {
gfxoJihE Left l;
l,^xX=, public :
pAMo
XJ` unary_op( const Left & l) : l(l) {}
>2nF"?"= R2SBhs,+R template < typename T >
4Sqvhz typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^z38<L=z" {
zv`zsqDJ return FuncType::execute(l(t));
CJ0$;et }
ktU9LW~ n}+wd9J*!2 template < typename T1, typename T2 >
?-4OfGN typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2$iw/r {
QZ#3Bn%B5 return FuncType::execute(l(t1, t2));
@h!U }
cxL,]27Bu } ;
s87 a% ,!jR:nApE >'ie!VW@ 同样还可以申明一个binary_op
f(^33k ^NY+wR5Sn template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
<\+Po<)3j class binary_op : public Rettype
fmtuFr^a1 {
y Y'gx|\ Left l;
pb~Ps#"Zg Right r;
/7.wQeL9 public :
is64)2F]( binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
#)Ep(2 PpW
A
f\ template < typename T >
RA!x typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L,f^mX0< {
mi*:S%;h return FuncType::execute(l(t), r(t));
XSD"/_xD }
FpwlV}: [SKP|`I>I template < typename T1, typename T2 >
$_ST:h&C typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
" vv$%^ {
'\Qf,%%. return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
-Mr{+pf }
- $xKv4 } ;
D WsCYo GH[
U!J =ltbS f7 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
TXA. 6e 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
GjG{qR DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
c& 9+/JYMo 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
l_UXrnm/N 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
rOs)B 21/ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
u?F7L8q] 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
B.h0" vJ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
mvUVy1-c 下面是修改过的unary_op
cpP.7ZR
9 |us<k template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
%Y#[%~|( class unary_op
x&mz- {
"Nk`RsW Left l;
x0}<n99qE |:!EHFr public :
FcuEeca WiPM <' unary_op( const Left & l) : l(l) {}
}Z~pfm_S 8Sd?b5|G~ template < typename T >
" 8~f struct result_1
K *
xM[vO {
B^E2UNRA typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
8A`p } ;
qg) Af uJ2C+$=Ul template < typename T1, typename T2 >
\c5#\1< struct result_2
'p4da2% {
BaNU}@ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
]w1BJZa36 } ;
mtiO7w"M\7 <z~2d template < typename T1, typename T2 >
#n6FQ$l8m typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*y":@T {
%[+a[/ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
%fexuy4 }
wN/*|?`Z G}Qk!r template < typename T >
d()zW7}W typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=R"Eb1 {
S)Ub/`f{s return OpClass::execute(lt(t));
)'/nS$\E: }
j\jL[hG_ x
mrugNRg } ;
vTe$77n >*<6 zQf +73=2.C0 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
=:ya;k& 好啦,现在才真正完美了。
,?7xb]h 现在在picker里面就可以这么添加了:
e0G}$
as lEVQA*u[ template < typename Right >
'p|Iwtjn> picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
oF 1W}DtA {
khKv5K#) return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
cq@_*:~Or }
3.K{T 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。
Lk8W&|;0| 5<:VJC< E)rOlh7 O,V6hU/ * }]Gi@Nh|o 十. bind
>yPFL' 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。
Bsih<`KF^ 先来分析一下一段例子
S1x.pLHj8 *'AS^2' ]iE.fQ?;J int foo( int x, int y) { return x - y;}
jx5[bUp4u bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
lN][xnP bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
01UR 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。
^J*G%* 我们来写个简单的。
o\=i0HR9 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
ib""Fv7{ 对于函数对象类的版本:
q|Pt>4c5? eD`
, template < typename Func >
f2SU5e2 struct functor_trait
%FR^[H] {
XeIUdg4>R typedef typename Func::result_type result_type;
h.}t${1ZC } ;
AD!<%h: 对于无参数函数的版本:
+ 8K1]'t$ ac+k 5K+ template < typename Ret >
I[cV"BDa struct functor_trait < Ret ( * )() >
nDoiG#N0 {
HqnKpZ typedef Ret result_type;
N8MlT \+r } ;
#?b^B~ # 对于单参数函数的版本:
'%]@a7w C&CsI] @g template < typename Ret, typename V1 >
|)72E[lL struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
\+evZ{Pu {
y}:)cA~o(y typedef Ret result_type;
H2FFw-xW } ;
DESViQM 对于双参数函数的版本:
f2w=ln C^\*|=*\ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
X
gx2 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
~y-vKCp| {
y
T1Qep typedef Ret result_type;
5qtmb4R~ } ;
EV?47\~ 等等。。。
d;NFkA(df 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
M~{P',l* ah!O&ECh template < typename Func >
]zwqG A struct func_return
#()cG {
w;SH>Ax: template < typename T >
|q.:hWYFpM struct result_1
2dd:5L, {
Jn
<^Q7N typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
7)(`
} ;
V^$rH< v(Zi;?c template < typename T1, typename T2 >
AZ9\>U@hD struct result_2
%3l;bR> {
^Mvsq) typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
1f pS"_} } ;
4gkV]"
H! } ;
#Wc #fP T
m@1q!G 3}#XA+Z 最后一个单参数binder就很容易写出来了
b[[6X 5q_OuZ/6 template < typename Func, typename aPicker >
}MavI' class binder_1
w[$nO# {
b\0Q: Func fn;
va/4q+1GfH aPicker pk;
MkNURy>n& public :
j'40>Ct=i <Ec)m69P template < typename T >
Va
|9)m struct result_1
ZAM+4#@ {
+S5_J&~ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
r(in]7 } ;
]20"la5 >pH775I= template < typename T1, typename T2 >
!{ESeBSCG struct result_2
`TlUJ]d) {
0iZ9a/v typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
"O*W]e } ;
ATmqq)\s mv%:[+! binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
,pa&he |Q)w3\S$ template < typename T >
\Af|$9boHz typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
f~" V {
xE-c9AH return fn(pk(t));
GWqY$YT }
=E~5&W7 template < typename T1, typename T2 >
jme5'FR typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3
cW"VrFy9 {
g\{! 21M return fn(pk(t1, t2));
Mm7n?kb6 }
%1?V6& } ;
kdMS"iN8x |o=\9:wV v4>"p!_C 一目了然不是么?
x^O2Lj,w\ 最后实现bind
+l?ro[#6&. 73z|'0. eW*ae;-
template < typename Func, typename aPicker >
;{q) |GRF picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
q>:&xR"ra {
rD
U6 5j return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
)4_6\VaM }
.yfqS|( <&0*5|rR 2个以上参数的bind可以同理实现。
Q%VR@[`\ 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。
2au(8IWu m3xj5]#^$ 十一. phoenix
?M-8Fp3 + Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
j _9<=Vu >.wd) for_each(v.begin(), v.end(),
#M^Yh?~%w (
;6 qdOD6 do_
*;yMD-= [
= 4WZr cout << _1 << " , "
Nl<,rD+KSD ]
^}7t: .while_( -- _1),
- QI`npsnV cout << var( " \n " )
p+sPCF )
~5!TV,>ls );
f<sPh>n
Hr*Pi3 dSI 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:
YB3=ij!K 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
s1\BjSzk operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
MHyl=5 那么我们就照着这个思路来实现吧:
tMBy
^@p *^+xcG H'\ EA(v+ template < typename Cond, typename Actor >
bl>b/u7/6 class do_while
g?AqC {
R|$`MX}'z Cond cd;
Y4qyy\} Actor act;
jsaCnm>& public :
;,-Vapz template < typename T >
Ml/p{ *p struct result_1
J+NK+,_*M {
OHnjI>/ typedef int result_type;
\Y[)bo6s } ;
(4f9wrK "3 oU
(RA do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
MVd
3* :@Dos'0Px template < typename T >
'I>#0VRr typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[_hhC {
FYS83uq0 do
Bg0cC {
_";pk _ act(t);
xy3%z }
vl~ while (cd(t));
|B$\3, return 0 ;
Tn-]0hWkP }
xLK0~|_#! } ;
'R'a/ZR`B7 j4r,_lH^r -86:PL(I" 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
FF!g9> 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。
qML*Kwg 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。
R,+(JgJ 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。
Byj~\QMD| 下面就是产生这个functor的类:
-?1J+}? iPO
S y+afUJT template < typename Actor >
Hll}8d6[ class do_while_actor
Ht^2)~e~: {
Py]ci`27 Actor act;
+M&S public :
Y mjS!H do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
mM{v>Em2K# ~Fb?h%w template < typename Cond >
swL|Ff`$ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
k\%v;3nBK } ;
<u wCP4E O9)}:++T I'b]s~u 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
ymX,k|lh 最后,是那个do_
wR$8drn]Rq Ka\b_P& vnC&1 class do_while_invoker
QXj(Urp {
S5a<L_ public :
qDd/wR,44 template < typename Actor >
fr2w k}/b do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
(#M$t!'% {
JW'acD return do_while_actor < Actor > (act);
hP<qK Vy }
Q 9<_:3 } do_;
>D62l*V C) r!,V_a4n 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
f.^w/ GJO/ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
ScoHtX3 最后来说说怎么处理break和continue
oz@6%3+ 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。
7!nAWlQ&-E 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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