一. 什么是Lambda
?#=xx.cF 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
VnsV&cx 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,
zT78FliY6 e!jy6t 3<
?+Yhq h>\C2Q class filler
GT<oYrjU {
{+WY,%e public :
WSH[*jMA void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Dc-K08c } ;
dE_Xd:> mYgfGPF` T{C;bf:Q 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:
b+|Jw\k }OAU5P!rp MIIl+ ewk7:zS/? for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
zx}+Q B0 -/JEKwc ?lsK?>uU 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
80@\e e`qrafa Jh
E C NLMvi!5w, 二. 战前分析
gE2(E0H 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。
<x^$Fu 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
_f%s] O0#[hY, 7<^+)DsS? for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
s0?'mC+p /* --------------------------------------------- */
kzRvLs4xM vector < int *> vp( 10 );
hc|A:v)] transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
LBy`N_@ /* --------------------------------------------- */
gS+X% sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
ZTzec zXpQ /* --------------------------------------------- */
kuH%aM<R int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
<J;O$S /* --------------------------------------------- */
jV sH for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
PK:Lv15"r /* --------------------------------------------- */
..8t1+S6] for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
L[2qCxB'^ I_ZJnu< >j=ZB3yZ `nyz, 看了之后,我们可以思考一些问题:
0(y*EJA$ 1._1, _2是什么?
>`x|E-X" 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。
l7VO8p]y[R 2._1 = 1是在做什么?
}+ KM"+@$< 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。
$vXY"-k Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
DS(>R!bb bPOPoq1# Wa^Wn +r 三. 动工
s=jmvvs_V} 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
^&YtZjV swj\X,{ Y5GN7. E"E(<a template < typename T >
YdCl class assignment
Jq` Dvz {
oYw?kxRZ T value;
,h^6y public :
0OHXg= assignment( const T & v) : value(v) {}
aftt^h template < typename T2 >
5>9Q<* T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
E^rBs2;9 } ;
6n2RT H I'P|:XKI mHMsK}=~ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
_K#7#qp2 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
n8EKTuy gaXo)o S |2^mCL.r J8~hIy6] class holder
J0IKI,X. {
8
siP public :
p_Xfj2E4c template < typename T >
co\?SgE35 assignment < T > operator = ( const T & t) const
%t&Lq }e {
qY-aR; return assignment < T > (t);
&;ddnxFI
}
4}N+o+ } ;
rrU(>jA! &G%AQpDW5 Tr;.%/4Q 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
! =21K0~t# +DSbr5"VlB static holder _1;
)b nGZ8h99 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
ruagJS)+ TgV-U for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
4mY^pQ1=L 而不用手动写一个函数对象。
yzfiH4 <tTNtBb fAStM: O8hx}dOjA 四. 问题分析
]kNxytH\o 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
!"phz&E5ah 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
*><j(uz! 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
%pg)*>P h 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
[x>Pf1 下面我们可以对这几个问题进行分析。
D`n<!"xg@$ kN 2mPD/ 五. 问题1:一致性
v0WB.`rO 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?|
X ([^i;mr 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
j*8Ze!^ ShRMzU struct holder
FBP #_"z {
KX x+J}n //
J8FzQ2 template < typename T >
oBai9 [+ T & operator ()( const T & r) const
)+G0m,n {
G8F;fG N return (T & )r;
"nJMS6HJ[ }
fc:87ZR{K } ;
vIi&D; ,f>^q" 这样的话assignment也必须相应改动:
+Rd\*b S%]4['Y template < typename Left, typename Right >
G|?V}pZ class assignment
~>]Ie~E: ( {
!pa7]cZ Left l;
tm34Z''.> Right r;
Y,n8co^ public :
kVWrZ>McK assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
%LdBO1D0 template < typename T2 >
3Qv9=q|[b T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
K:4G(?w } ;
mV7_O// -K^(L#G 同时,holder的operator=也需要改动:
8/"uS ;yP GYT0zMMf template < typename T >
99zMdo S assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
qk&BCkPT {
qqYQ/4Ajw return assignment < holder, T > ( * this , t);
B aCzN;) }
aIfB^M*c5 cJ,`71xop, 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。
F>u/Lh! 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
R'1"`@fG )]}68}9 return l(rhs) = r;
'#r^W2 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。
h=cA]^:= 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
4=ha$3h$ ]G~u8HPH!m template < typename Tp >
n*=Tm
KQ class constant_t
~r]$(V n
{
3A b_Z const Tp t;
vnsMh
public :
p_sqw~)^% constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
oW/H8 q<wY template < typename T >
$)O\i^T const Tp & operator ()( const T & r) const
YH[HJ#:7r {
?7*J4. return t;
|SsmVW$B| }
+m6acu)N. } ;
+Kg3qS" %t-}dC& 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
5U&?P 下面就可以修改holder的operator=了
Ni 5Su q\6ZmKGnT template < typename T >
;;l-E>X0 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
#AUz.WHD {
E; Z1HF
R return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
eMC0
)B }
HGRH9W JdeGQ 同时也要修改assignment的operator()
\a\ApD
G_a//[p template < typename T2 >
?rgk T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
{n>W8sN< 现在代码看起来就很一致了。
${%*O}$ 7 V+rQ 六. 问题2:链式操作
d4zqLD$A 现在让我们来看看如何处理链式操作。
PXYo@^ 3 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
U$(AZ|0
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。
$VCWc# 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
;eeu 9_$ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
"Aq-H g n7S~nk template < typename T >
c);(+b struct result_1
x
p#+{} {
b 64~Y|8 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
B3^4,' } ;
h[O!kwE T;%ceLD 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:
iE$/ Rcp U\ A*${ template < typename T >
JUlV$b.)J struct ref
EI29; {
z;_d?S<*m typedef T & reference;
@: s |X } ;
yU(k;A- template < typename T >
sc!
e$@U struct ref < T &>
+FoR;v)z=F {
[yF4_UoF typedef T & reference;
AdtAc$@xK } ;
hfGA7P" *zy0,{bl 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
R9->.eE 7
C5m#e3 template < typename T >
}>w;(R typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
5UwaBPj4 {
Cp_YIcnEJ return l(t) = r(t);
: /9@p }
RkN a;j)t 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
Ywf.,V 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
-,~n|ceI j"E_nV:Qc 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
EY(@R2~#J _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
AO9F.A<T5 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
>sP-)ZeuU[ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
?Ee HeN_ 最后的布局是:
E#_TX3B Add
<3QE3;4 / \
rZ1${/6 Divide 5
F`U%xn, / \
,'F;s:WM, _1 3
y-{^L`%Mk 似乎一切都解决了?不。
1A">tgA1 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。
waW2$9O 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
cgm]{[f OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
ld4QhZia zMKW@ template < typename Right >
y_38;8ex assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
H6x~mZu_:T Right & rt) const
a84^"GH7 {
ykxjT@[ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
D(s[=$zua }
fEWS3`Yy 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
%:N6#;l M 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。
Jt.dR6, 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。
7Nw7a;h 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。
x,STt{I= 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。
WsTbqR)W% 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?
+y>D3I 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:
YL=?N k/ QSW62]=vV template < class Action >
o>W H;EBL class picker : public Action
**d3uc4y {
EkgS*q_ public :
R)"Ds}1G picker( const Action & act) : Action(act) {}
+ O=wKsGD // all the operator overloaded
SG2s!Ht } ;
z/)HJo2# %kS +n_* 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。
9Ruj_U 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:
w7$*J:{ mVg-z~44T template < typename Right >
B\wH`5/KW picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
?1K|.lr {
w?d~c*4+ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Wp`wIe6 }
4pq@o acz8
H0cS Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
,di'279| 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。
.8S6;xnkC -Mx"ox template < typename T > struct picker_maker
_nOJ.G {
Sg(fZ' - typedef picker < constant_t < T > > result;
o_p#sdt" } ;
IqJ7'X template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
m!3b.2/h {
1P:r=Rt/ typedef picker < T > result;
yQ-&+16^ } ;
4n @}X-) HpSmB[WF 下面总的结构就有了:
@.;] $N&J functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
s!esk%h{K picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
kRo
dC(f
@ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
"K
n
JUXpl 至此链式操作完美实现。
D7H,49#1Q s+&Ts|c# bwR_ uF 七. 问题3
}CnqJ@>C5 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
"jqC3$DKI d0ThhO template < typename T1, typename T2 >
}'mVD^<+ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
83~
Gu[ {
L1A0->t return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
]#=43 }
{U1
j@pKm X~ |P 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:
@ c,KK~{ 6X2>zUHR template < typename T1, typename T2 >
}`#OA]NZ struct result_2
F4'g}yOLd {
NfvvwG;M typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
l*_%K}%?V } ;
iU3)4(R /z:pid,_0 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?
u3)Oj7cX 这个差事就留给了holder自己。
eQ_dO]Q ]vj4E"2; d\Cx(Lb[ template < int Order >
CBw/a0Uck class holder;
9s\(yC8h template <>
jY>|>]4X class holder < 1 >
mi9B C9W( {
M,xhQ{eBY public :
-;pZC}Nd3 template < typename T >
q] g'rO' struct result_1
EOJ k7 {
(qd $wv^h typedef T & result;
k$
k/U } ;
bl@0+NiM template < typename T1, typename T2 >
^9*FYV struct result_2
AZ'
"M{wiI {
jO
xH'1I typedef T1 & result;
}YUUCq& } ;
s`"o-w\$> template < typename T >
rmpx8CY" typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
lrSdFJ% {
(2J_Y*N~> return (T & )r;
sVP[7&vr~ }
c@u)m}V template < typename T1, typename T2 >
ZqKUz5M4 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
8BZTHlUB {
XrR@cDNx{ return (T1 & )r1;
=
7U^pT }
?"MJ'u } ;
p&1IK8i" `:WVp~fn template <>
_4qP0LCa class holder < 2 >
Co6ghH7T {
;0*T7l public :
tln*Baq template < typename T >
TAz#e struct result_1
RqTW$94RD {
g1U typedef T & result;
-$Bom } ;
zA+&V7bvy template < typename T1, typename T2 >
WK7=z3mu struct result_2
b|U48j1A {
zt/p'khP3 typedef T2 & result;
fsc^8 } ;
Jp)>Wd template < typename T >
Kj[X1X5 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
:ie7HF {
9/Q_Jv-Q return (T & )r;
bni :B?# }
hDc,#~! template < typename T1, typename T2 >
`q Sfo` typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
AHsp:0Ma# {
mo%9UL,#W return (T2 & )r2;
p"^^9'`= }
gE8=#%1< } ;
`5}XmSJ?5 =\s(v-8 x:8x GG9 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> >。
?_9cFo59: 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
@W3fKF9*R 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
M ,.++W\ 75vd ]45as return l(i, j) = r(i, j);
b6=.6?H@4f 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
u?[P@_i< -L7Q,"a$ return ( int & )i;
=8OPjcX.V return ( int & )j;
Zab5"JR 最后执行i = j;
@
?y(\> 可见,参数被正确的选择了。
hNXP-s e#`wshtN: p1t9s
N, DmAMr=p ` +]9+:tS 八. 中期总结
W&`_cGoP 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:
A
S;ra,x 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
C/dqCUX: 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
qA:CV(Z 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
\2i4]V |x3(Tf Gad!}dz Y}(#kqh> &,Dh*)k OI B~W 九. 简化
*EOIgQp 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。
}S'+Ytea 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
p"ht|x 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:
ZQND^a: 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
&s_O6cqgh +-*/&|^等
y|V/xm+Fp 2. 返回引用。
g<oSTAw =,各种复合赋值等
7QL>f5Q 3. 返回固定类型。
W|~Lmdzj 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
c:"*MM RC 4. 原样返回。
a
#?%I# operator,
Q(gu";& 5. 返回解引用的类型。
j['Z|Am"l operator*(单目)
Sai_rNRWB 6. 返回地址。
uc~PKU?tO operator&(单目)
?,NZ/n 7. 下表访问返回类型。
[(}f3W & operator[]
-tZ2
N 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
DIodQkF operator<<和operator>>
"v4;m\g&: [qlq& ?" 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。
]OZZPo 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
*\m
53mb @5Q}o3.zA- template < typename Left >
?rXh
x{vD
struct value_return
`ysPEwA| {
ya{vR*
'~ template < typename T >
fHYEK~!C04 struct result_1
g*\u8fpRq {
bG67TWY) typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
]"q[hF*PM } ;
ov zIJbf uF9p:FvN8 template < typename T1, typename T2 >
N:[m,U9a struct result_2
^"K {
u*{hXR-" typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Y'S xehx } ;
DzO0V"+H}k } ;
|f'U_nE#R/ `R0>;TdT ui`xgR\6Rh 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
rX%#Q\0h :+ @-F>Q 下面我们来剥离functor中的operator()
3lhXD_Y 首先operator里面的代码全是下面的形式:
m,aJ(8G *fW&-ic return l(t) op r(t)
uNl<=1 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
V\%;S return op l(t)
v<_}Br2I[ return op l(t1, t2)
D4G*K*z,w4 return l(t) op
UF=5k~7<b return l(t1, t2) op
$&EZVZ{r return l(t)[r(t)]
?cCh?>h return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
AvRZf-Geg NwD*EuPF : 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
)Ac8'{Tq/ 单目: return f(l(t), r(t));
T,Cq;|g5E return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
6Bmv1n[X^h 双目: return f(l(t));
>#*]/t return f(l(t1, t2));
'IFbD["r 下面就是f的实现,以operator/为例
5&v'aiWK IE: x&q`3 struct meta_divide
%MU<S9k {
`hM`bcS template < typename T1, typename T2 >
!;pmql static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
xO9,,w47 {
/8Bh return t1 / t2;
Vm_y,;/(-R }
'SYj Ehvw } ;
#l2wF>0 jr~ +}|@{ 这个工作可以让宏来做:
4?><x[l2{ y1cAw #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
91E!4t}I template < typename T1, typename T2 > \
l6Ze6X I static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
KArf:d 以后可以直接用
o B_c6]K DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
]x:>~0/L 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
YNn,{Xi (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
8xDSeXh; ?'P8H^K6u 0?BT* 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
.=3Sm% {G&K_~Vj template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
zu(/c class unary_op : public Rettype
3T# zxu {
?T7`E q Left l;
FgE6j; public :
_jy*`$"q( unary_op( const Left & l) : l(l) {}
&sR{3pC} +z+25qWi template < typename T >
L q'*B9 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;EW]R9HCH {
L;Nz\sJ return FuncType::execute(l(t));
#AyM! }
[Rs5hO } !pC}m template < typename T1, typename T2 >
)6PZ.s/F6p typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
U;i:k%Bzy {
%LXk9K^]e return FuncType::execute(l(t1, t2));
c;Hf +n }
f6PXcV
} ;
7Nh6 `
0
!E* > {ogGi/8 同样还可以申明一个binary_op
X4BDl `R!0uRu template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
#PVgx9T=_ class binary_op : public Rettype
R/~j <.s3P {
{b<p~3%+Hc Left l;
Sl:Qq! Right r;
"@
Zy+zLU public :
0jrcXN~ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
(toGU .P# c/SQp template < typename T >
q_g'4VZv typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3_J9SwtN {
|m"2B]"@ return FuncType::execute(l(t), r(t));
"}\z7^.W> }
HGC>jeWd_ r*>XkM& M template < typename T1, typename T2 >
pb{'t2kk typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Al$"k[-Uin {
G-Sw`HHo return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
I=D`:u\H }
H[*.Jd } ;
5ii`!y {3$ge |}QDC/ 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
\qUmdN{FU 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
cI?dvfU? DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
6}L[7~1
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。
:&2RV_$>= 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
:QUZ 7^u 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
UI<'T3b 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
MGX,JW>L 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
[@rZ.Hsl 下面是修改过的unary_op
VpWax]' g5V9fnb!d template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
hAfR Hd class unary_op
Nq9Qsia& {
@gE
+T37x2 Left l;
Z A1?' 6b-d#H/1Y public :
+_Fsiu_b Ny*M{}E unary_op( const Left & l) : l(l) {}
k:m~'r8z
^^jF*)DT@ template < typename T >
s]5wzbF O struct result_1
/w_Sc{ {
,BW^j.7 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
+z>*m`}F } ;
}C2I9Cl 9 ?MOeOV8 template < typename T1, typename T2 >
+@Fy) {C7 struct result_2
H<}<f: {
6xk"bIp typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
70lb6A } ;
@`wBe#+\ ~<Gs<c}z template < typename T1, typename T2 >
&^ =t%A%# typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
z+PSx'#} {
[53@'@26 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
K&BlWXT }
kQ.atr`? e wh|[
"U(' template < typename T >
b1nw,(hLY typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
duXv
[1 {
7fI[yCh return OpClass::execute(lt(t));
"!E(=W? }
Mr2dhSQ! Jc`LUJT } ;
DG7FG-- gWy2$) FLEf( 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
*3S,XMS{O 好啦,现在才真正完美了。
4%\L8: 现在在picker里面就可以这么添加了:
S;+bQ. (}4tj4d template < typename Right >
Y&Pi`E9= picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
9S=9m[#y' {
mEz&:A return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
hrU.QF8 }
i&mu=J[ 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。
PS`)6yn{_ E`LML? 5{,/m"- J24UUZ9&$ vB/MnEKR 十. bind
^q
FFF3<8 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。
0@*rp7 先来分析一下一段例子
T>vH ZZiO }`f%"Z `U2Z(9le int foo( int x, int y) { return x - y;}
+s1+;VUs3 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
JaG<.ki bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
`+1*)bYxU 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。
`@?l{ 我们来写个简单的。
D'Byl,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:
LtejLCf/ 对于函数对象类的版本:
OR1XQij PovPO template < typename Func >
`hM]5;0 struct functor_trait
i @+Cr7K, {
dfc-#I
p? typedef typename Func::result_type result_type;
+r4US or } ;
VIAj]Ul 对于无参数函数的版本:
-("79v># r{>tTJFD(: template < typename Ret >
WQiEQ>6(t( struct functor_trait < Ret ( * )() >
S3)JEZi {
9OF5A<%"u typedef Ret result_type;
J>!p^|S{ } ;
|=jgrm1yj 对于单参数函数的版本:
;[gv-H 1MfRFv template < typename Ret, typename V1 >
#vLDN R struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
t8]u#bx"? {
4?jhZLBU typedef Ret result_type;
HmbTV(lC } ;
6$fC
R 对于双参数函数的版本:
U
NQup;#h ik7#Og~3 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
6K?+ad Klc struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
zx#d_SVi {
Vk0O^o typedef Ret result_type;
/R9>\}.yJ } ;
+1h^9Y' 等等。。。
7@+0E2' 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Srol0D I O}IS{/^7 template < typename Func >
^Ud`2 OW;2 struct func_return
LT'#0dCC {
M 80U s. template < typename T >
2S!=2u+7 struct result_1
ag|d_; {
U?xl%qF`) typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
"UVV/&`o } ;
BtU,1`El5 UT[KwM{y template < typename T1, typename T2 >
L d# struct result_2
c!w4N5aM {
tkNuM0 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
%o^'(L@z } ;
-R6z/P(} } ;
9D8el}uHf Y*J`Wf(w EkXns%][L 最后一个单参数binder就很容易写出来了
,YH^jc +yCIA\i#t6 template < typename Func, typename aPicker >
H6'xXS class binder_1
\B2=E {
nX?fj<oR| Func fn;
[@>Kd`!' aPicker pk;
}>)"!p;t_ public :
u!{P{C CXA)Zl5# template < typename T >
c#CX~ struct result_1
xx9qi^
{
~>#=$#V typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
W0gaOew(^ } ;
S'TF7u 9^Wj< template < typename T1, typename T2 >
-V4@BKI8 struct result_2
K mL
PWj {
Ce`{M&NSWX typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
fkk\Q>J9!= } ;
k[G? 22t Lxd*W2$3_ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
LD^V="d c&F"tLl template < typename T >
dwAju:-H typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:ykQ[d`:| {
bU_9GGG| return fn(pk(t));
'+' }
*qKwu?]?> template < typename T1, typename T2 >
*^" 4 ) typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=_Qt&B)
{
D!)'c(b return fn(pk(t1, t2));
D97oS!* }
r=qb[4HiV } ;
yfuvU2nVH oa;[[2c 3-LO 一目了然不是么?
[ &R-YQ@ 最后实现bind
i"|'p/9@q 7{<t]wQq Y@#~8\_ template < typename Func, typename aPicker >
eFZ`0V0 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
"L{;=-e {
@c7 On)sy return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
fN t }
u5T\_0 i,* DWD+ 2个以上参数的bind可以同理实现。
1N:eM/a 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。
!BK^5,4?-- "FG6R' 十一. phoenix
0jj
}jw Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
M#
S:'WN gEPCXf for_each(v.begin(), v.end(),
<lv:mqV (
nA%-< do_
5UjXpS [
gzl_
"j cout << _1 << " , "
Pf(z0o& ]
MF%9 .while_( -- _1),
.5_w^4`b cout << var( " \n " )
O%
9~1_ )
$Fr$9 jq& );
tPFV6n
i l_QpPo!a 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
F<G.!Y8!& 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
3osAWSCEL operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
M62V NYt 那么我们就照着这个思路来实现吧:
njvmf*A?S LH0\SmhU x!LUhX ' template < typename Cond, typename Actor >
m!!uf/ class do_while
E)>6}0P {
ioh_5
5e Cond cd;
rK)%n!Z Actor act;
[ub,&j^ public :
uw;s](~E template < typename T >
rd. "mG. struct result_1
CDR^xo5
dP {
4[rD| typedef int result_type;
GawLQst[+ } ;
QWfwoe&;R: 21w<8:Vg do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
h`Y t4-Y =:9n+7~$
template < typename T >
D`,@EW]. typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,>"1'i&@ {
v)rN]b] do
4}#*M2wb {
ib uA~\5 act(t);
{s_0[> }
`p'L3u5H- while (cd(t));
5M*q{kX) return 0 ;
.DCp)&m
l; }
AGOK%[[Ws } ;
Tcr&{S&o 6U# C
,cgC_% 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
@WFjM 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。
"eGS~-DVK 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。
[NaU\;w\ 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。
I]ywO4 下面就是产生这个functor的类:
-7;RPHJs nef-xxXC^I r_
r+&4n template < typename Actor >
=ngu*#?c4 class do_while_actor
_VR4|)1g {
cF,u)+2b|6 Actor act;
v-OGY[|97 public :
hFQC%N.' do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
j>0S3P, |!IJ/ivEgw template < typename Cond >
QZQ@C# PR; picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
^JYR^X>_ } ;
qWQJ> Zj`eR\7~ M(oW;^B 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
RTF{<,E.UX 最后,是那个do_
EKwS~G.b! '[Nu;(>a APK@Oq class do_while_invoker
S,Tm=} wj {
;zz"95X7 public :
f
( UcJx template < typename Actor >
7 yF#G 9, do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
'90B),c{ {
L~vNW6#W return do_while_actor < Actor > (act);
jY ^ndr0; }
| b@?]M } do_;
(
B50~it )
e;F@o3 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
jzzVZ%t 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
YMqL,&Q{1 最后来说说怎么处理break和continue
UPJgTN* 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。
,wZ[Y
3 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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