一. 什么是Lambda
g!kRa.`u1 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
L&gEQDPgq| 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,
GE3U0w6WbK Y;/=3T7An >G3J3P( OTFu4"]M class filler
Ci#5@Q9#w {
I3E8vi%B. public :
iDkWW void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
`bi_)i6Low } ;
~3-YxCn% o j4)7{ EV7+u0uN&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:
,IVr4#w0= +KwF
U I#6'
NZ zH\;pmWiN9 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
ks` CR<pB)F?a )'I<xx'1 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
PS<tS_. W-ND<=:Up 7!yF5+_d W 9:{pQG 二. 战前分析
vM3|Ti>a' 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。
Z FrXw+ 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
+uGP(ONY v=Bh
A9[ Sdu@!<?B for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
mBgx17K/-_ /* --------------------------------------------- */
Y X{ vector < int *> vp( 10 );
[Oy2&C transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
xY}j8~k /* --------------------------------------------- */
^5@"|m1 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
+&zuI /* --------------------------------------------- */
7Caap/L: int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
o >4>7
/* --------------------------------------------- */
Zz*mf+ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
[6gHi.`p' /* --------------------------------------------- */
%Ja{IWz9L for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Hr,lA( ZxeE6M^w y2% ^teXk gl\{QcI8< 看了之后,我们可以思考一些问题:
d=OO(sf 1._1, _2是什么?
om39;nk!} 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*oJ$:# 2._1 = 1是在做什么?
pYvF}8
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
Y&Vbf>Hi+ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
mE@o27 F1[[fH 3\l9Sf=M| 三. 动工
]~ 8N 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
{kO:HhUg J2k'Ke97o <W|{)U?p "N:]d*A\ template < typename T >
"=TTsxyM6P class assignment
!<^j!'2 {
@DKl<F T value;
pO+wJ|f public :
5Fm?,^ assignment( const T & v) : value(v) {}
<?@46d?C template < typename T2 >
@:&dOqQ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
MJR\ g3 } ;
nPX'E`ut-V ^aM/BS\ 5+"8q#X$ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
<@ex})su 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
m<LzB_G\ :<3;7R'5 =<uz'\Ytv% 90696v. class holder
GIl{wd
{
8ewEdnE public :
ZrT|~$*m` template < typename T >
eOO*gM= assignment < T > operator = ( const T & t) const
WjxBNk'f {
{"AYOc>2| return assignment < T > (t);
s+G9L)b' }
/*2W?ZM~H } ;
q$*_C kT 8$tpPOhzb sWzXl~JbF 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
KFG^vmrn e7AI&5Eg{ static holder _1;
n/Z =q?_ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
0~5}F^8[L 7uH{UpslJ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
dOgM9P 而不用手动写一个函数对象。
ptL}F~ 'QS~<^-j" ]-OkW.8d1 =U|SK"oO 四. 问题分析
FOyfk$ 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。
BrmFwXLP" 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。
(D3m5fO 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
.5 r0% 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
T1
.@Tbbt 下面我们可以对这几个问题进行分析。
*Z(C')7r 5]ob;tAm 五. 问题1:一致性
D\~$6#B>> 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
o6%f%:& 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
ZlXs7
&_ jl29~^@}1i struct holder
D)$k{v#~ {
g+F_M
//
Lh$ac-Ct template < typename T >
QZP;k!"w T & operator ()( const T & r) const
U .jMK{ {
I4ct``Di return (T & )r;
:dc
J6 }
P?ol]MwaB } ;
z1A-EeT !.N=Y;@lY 这样的话assignment也必须相应改动:
m5g: Q oK[,xqyA template < typename Left, typename Right >
780MSFV8 class assignment
^?`,f>`M {
hzVO.Q* Left l;
}/FM#Xh Right r;
%?wE/LU> public :
EU~'n- assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
@&>
+`kgU- template < typename T2 >
@3D%i#2o&[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
zOp"n\ } ;
S(xA}0] *Y?]="8c#; 同时,holder的operator=也需要改动:
f
8U;T$) j0M;2 3@[ template < typename T >
</Lqk3S-! assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
hZG{"O!2s {
P3>2=qK"E( return assignment < holder, T > ( * this , t);
0 ']M,iC/ }
^<b.j.$<z 0+h?Bk 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
%uMsXa 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
KwyXM9h6= I[ C.iILL return l(rhs) = r;
J(L$pIM 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。
p 1fnuN |, 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
c3mlO[( {$.{VE+v5 template < typename Tp >
v:b%G?o class constant_t
|9JYg7< {
I<#kw)W! const Tp t;
94/}@<d-= public :
o4795r,jz constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Yq.@7cJ template < typename T >
69L&H!<i: const Tp & operator ()( const T & r) const
]kvE+m&p}^ {
'93&? return t;
yV`vu/3K }
/iy/2x28> } ;
Vngi8%YWp ]sE^=;Pv? 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
g9.hR8X 下面就可以修改holder的operator=了
M?97F!\U Kep?=9r4+ template < typename T >
Rh^$0Q*2 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
2|EoP-K7 {
]e9kf$' return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
I}{eYXh }
@n3PCH6:Ao }%|OnEk" 同时也要修改assignment的operator()
Su~`jRN$ 3+'w% I template < typename T2 >
C<ljBz`,t T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
-ybupUJcbv 现在代码看起来就很一致了。
Ja2.1v|r. nwYeOa/t 六. 问题2:链式操作
v4zARE9# 现在让我们来看看如何处理链式操作。
wVB8PO8 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。
b87d'# . 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。
kE}Ib4]J 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。
Bf'(JJ7&N 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
&bNj/n/ <Do89 template < typename T >
8iB}a\]B struct result_1
uR[i9%=8L( {
Z )I4U typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
#B[>\D"* } ;
a1&^P1. lRq!|.C 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:
7[PXZT rL/+`H template < typename T >
9:WKG'E8a struct ref
Ig2VJ s; {
[; bLlS, typedef T & reference;
12E"6E) } ;
}K\_N]#6n template < typename T >
u-$AFSt struct ref < T &>
IG\\RYr {
ubw ]}sfM# typedef T & reference;
BN67o]*]< } ;
=v}.sJ V? Lj#6K@u@Z 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
70Am]L&M 9v A`\\9 template < typename T >
4+0Zj+
q"; typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
62q-7nV {
Y;WrfO$J return l(t) = r(t);
lPQH_+)Z" }
X,b}d#\ 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。
l%O-c}X 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
3`y:W9!u A{k@V!A% 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
{u5@Yp _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
_nt%&f _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
r_",E=e +5 调用divide的对象返回一个add对象。
~*qGH 最后的布局是:
E*$:~w Add
spf}{o / \
,o`qB81 Divide 5
RL%{VE / \
OkM> _1 3
-llujB%;,e 似乎一切都解决了?不。
~Hq
2' 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
l #Tm`br 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
r]yq
#T`z OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
&*}S 0 pfG:PrZ template < typename Right >
d$ /o\G assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
0WFZx
Ad" Right & rt) const
[g{}0[ew {
*w;f\zW return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
f55Ev<oOa }
Jg:'gF]jt 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
q&.!*rPD 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。
xFJ>s-g* 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。
/>?d
2? 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。
a;(:iMCi 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。
>3JOQ;:d8 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?
DI\^+P 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:
9f
"*Oj CfAqMH*ip template < class Action >
0t~--/lA class picker : public Action
x8H)m+AW {
Hi9]M3Ub public :
;J:YNup picker( const Action & act) : Action(act) {}
p81~Lk*Hz@ // all the operator overloaded
JBqzQ^[n } ;
j EX([J1 ]Vubz54 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。
_^B+Xo@E- 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]1J0 FR&RIFy template < typename Right >
REw3>/= picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
>TE&myZ?* {
biJU r^n return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
%ug`dZ/ }
5H79) n> OygYP Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
?E`J-ncP 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。
_tjH=Ff$ %w@(V([(c template < typename T > struct picker_maker
1>Op)T>{c {
qIk6S6 typedef picker < constant_t < T > > result;
(z[cf|he } ;
4bO7rhve template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
?;$g, 2n {
DN!EsQ6 typedef picker < T > result;
T]:5y_4?[ } ;
`s+qz b~|B(lL6Xm 下面总的结构就有了:
oyHjdPdY# functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
r"n)I$ 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。
h'bxgIl'` picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
@/9>
/?JP 至此链式操作完美实现。
zIL.R#|D= {3;4=R3 W&"FejD 七. 问题3
f; 22viE 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。
~6OdPD m?csake.Me template < typename T1, typename T2 >
wiutUb
Y ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
GVg0)} {
a+X X?uN{ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
PBUc9/ }
r1[0#5kJ;J 2]7nw1& 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:
KT8Fn+ N=wB1gJ template < typename T1, typename T2 >
&W ~,q( struct result_2
XW19hG {
<%!@cE+y typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
;%U`P8b! } ;
^ PD a 0$UE|yDs> 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
|HL1.;1 这个差事就留给了holder自己。
IE|$>q0Z 6Us#4 v, ]6%| L template < int Order >
$`uL^ hlj] class holder;
uv@4/M` template <>
\Wo,^qR class holder < 1 >
K(_nfE{ {
?&Lb6(}e public :
)37|rB E template < typename T >
<AB]FBo( struct result_1
{6n B83BB {
5VISP4a typedef T & result;
N~a?0x } ;
d9E:LZy template < typename T1, typename T2 >
YS;Ql\4 struct result_2
6@bO3K| {
gHTo|2 Q{ typedef T1 & result;
v67o>`<$ } ;
_G`kj{J template < typename T >
(_d^iZyf typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
/N~.,vf {
:#+VH_%N return (T & )r;
fSSDOH!U, }
W#ev template < typename T1, typename T2 >
VPf=LSxJe typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
.i&]VGv {
R7vO,kZ6Q return (T1 & )r1;
)4DF9 JpD }
xvb5-tK
- } ;
oas}8A) f 1]1ZOb template <>
}VyDX14j class holder < 2 >
xFgY#F {
h_H$+!Nzb public :
5*~G7/hT template < typename T >
,%Dn}mWu struct result_1
+Ge-!&.;A {
)y._]is)b typedef T & result;
x%0Q W } ;
iEnDS@7 template < typename T1, typename T2 >
m&fm<?| struct result_2
U"/":w ~ {
>8EIm typedef T2 & result;
yw2sK7 } ;
Yf<6[(6 O template < typename T >
lLl^2[4k5 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
8M!If {
iFpJ/L return (T & )r;
gLU #\d] }
9z,V]v= template < typename T1, typename T2 >
.%.J Q typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
>/GVlXA' {
{ "=d7i return (T2 & )r2;
wU+-;C5e }
fmFh.m.+N } ;
F`+}p- j#zUO&Q@ QF
Vy2 q 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
r,a V11{ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
XJ.bK 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
a|{RK}|3 ^GHA,cSf return l(i, j) = r(i, j);
qE!.C}L+ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
,~>A>J CB\E@u, return ( int & )i;
n](Q)h'nlo return ( int & )j;
Jwgd9a5 最后执行i = j;
6]1cy&SG 可见,参数被正确的选择了。
}HRM6fR1S a;8q7nC E:!?A@Fy C,HKao\ [HLXWu3 八. 中期总结
`2()Vf 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
6O>NDTd% 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
-lAX-W0 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
h`;w/+/Zr 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
%i6i.TF f+d[Q1 +a0q?$\ 3]$qY_|7 +O8rjVg) `2.[8%6 九. 简化
,*!HN
& 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
S&^i*R4] 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Xz4T_-X8d 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
E>NRC\^@ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
kLtm_ +-*/&|^等
3\JEp,5
2. 返回引用。
DSf =,各种复合赋值等
[Wf% iwB 3. 返回固定类型。
.?|pv}V 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
! ,WO]Ov 4. 原样返回。
gn4+$ f~w operator,
g]%sX6T 5. 返回解引用的类型。
.EpcMXT% operator*(单目)
mO%F {' 6. 返回地址。
qy|[V operator&(单目)
X+dLk(jI`u 7. 下表访问返回类型。
)i|0Ubn[| operator[]
KsVN<eR{ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
dX^ ^
@7 operator<<和operator>>
p(vmMWR! Pr|BhX 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。
/zV&ebN] 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
p^J=*jm)x H;D5)eJ90 template < typename Left >
0;6eSmF struct value_return
.0 }eg$d {
;D'6sd" template < typename T >
v%^"N_] struct result_1
b5!D('w>] {
Qze.1h typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
[P_@-:(O } ;
v_G1YC7TU Z /G`8|A template < typename T1, typename T2 >
FqwH:Fcr: struct result_2
;8Qx~:c {
Q7#Yw"#G! typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
b;xn0sDn# } ;
:[\M|iAo } ;
^L4"X~eM ?c ur}` kD*r@s]= 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
2UbTKN /Pv
dP#! 下面我们来剥离functor中的operator()
-_[ZRf?^ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
to,\sc K&'Vd@ return l(t) op r(t)
+Z7:(o< return l(t1, t2) op r(t1, t2)
2r^G;,{ return op l(t)
(ay((|) return op l(t1, t2)
2e?a"Vss return l(t) op
6N<
snBmd return l(t1, t2) op
z{m%^,Cs, return l(t)[r(t)]
1[:tiTG|C return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
*N65B# vX;~m7+ 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:
89Ch'D 单目: return f(l(t), r(t));
2'U+QK@ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
&zV;p 双目: return f(l(t));
Xte"tf9(C return f(l(t1, t2));
}'u0Q6Obj 下面就是f的实现,以operator/为例
K#;EjR4H 1ir~WFP struct meta_divide
p N+1/m, {
y^:N^Gt template < typename T1, typename T2 >
| K w}S/F static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
rO[ Zx'a {
/ n@by4;W return t1 / t2;
tRYi q }
}rA
_4% } ;
_z6 " C8W *f-8egt- 这个工作可以让宏来做:
]k)h<)nY v43FU3 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
(|dN6M-.K template < typename T1, typename T2 > \
HDQH7Bs static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
8i~n;AhDs 以后可以直接用
vYNu=vnM DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
\Xpq=2` 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
@)x8< (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。。。)
WfH4*e f#3!Q!C^ m{?uR.O 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
U2CCjAgRs yL#2|t( template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
kWZ/O class unary_op : public Rettype
i%#
<Hi7 {
dOFK; Left l;
5pz(6gA public :
"JpnmE[` unary_op( const Left & l) : l(l) {}
9jf2b <sor;;T template < typename T >
snvixbN typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|PutTcjQ {
~JX+4~qT return FuncType::execute(l(t));
cz;gz4d8 }
I?X!v6 aX}:O template < typename T1, typename T2 >
T{4Ru6[ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ay>u``$R {
<2ymfL-q return FuncType::execute(l(t1, t2));
"yf#sEabV }
!b{7gUjyI } ;
&BE'~G [DSD[[
z[ S*' 同样还可以申明一个binary_op
7q@>d(xho b
|JM4jgK template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
ZnZ`/zNO class binary_op : public Rettype
Sr4/8BZ {
8dCa@r&tz Left l;
kpx2e2C| Right r;
Rd:wMy$ public :
r8TNl@Z binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
'[`pU>9 cUD}SOW template < typename T >
";*Iwd*V typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
't#E-+o {
k*k 9hv? return FuncType::execute(l(t), r(t));
|YWX.-aeo }
D)GD9MJ s^>1rV]=(` template < typename T1, typename T2 >
$[M5Vv typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
YdF\*tZ {
~O~R,h> return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
U( (F< }
Wer.VL } ;
;H`>jI$ o\-: :FWo,fq?:{ 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
Kn4x_9 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
c~v(bK DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
F8OE 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。
1zWEK]2.R 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
We:b1sZR 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。。。
-=VGXd 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
tY0C& u2 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)
=N<Z@'c 下面是修改过的unary_op
rF)[ Sed:T 1%k$9[!l% template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
kdp- |9 class unary_op
+kZW:t!- {
[O\[,E"K Left l;
#7"*Pxb#A 65AG#O5R public :
D9-D%R, {/K_NSg+h unary_op( const Left & l) : l(l) {}
$^louas& +Q! template < typename T >
5~E'21hJ struct result_1
B<6Ye9zuG {
\zv?r:1t typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
d!#qBn$*[ } ;
Gb_y"rx?0 Hl b%/& template < typename T1, typename T2 >
!)+8:8H' struct result_2
3%DDN\q\u {
" twq#Alx typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
\K%A}gnHe } ;
>q^l nWb0S template < typename T1, typename T2 >
D/Hob typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=x^b {
sEm064 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
i2Cw#x0s }
_|}
GhdYE J)"g`)\2 + template < typename T >
7^*[ XH typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1PnWgu {
mQqv{1 return OpClass::execute(lt(t));
u!D AeE }
6%t>T~x ^Uq"hT(41 } ;
18];fC EH~XN9b -9> oB 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
8}<4f|? 好啦,现在才真正完美了。
{v~.zRW%]r 现在在picker里面就可以这么添加了:
5&N55?G6 a^QyYX}\qR template < typename Right >
GMJ</xG picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
p7eRAQ\' {
NZ=`iA8)X return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
P/;d|M( }
y;1l].L 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。
8e*1L:oB! h4lrt ZA
Xw=O5 /R!/)sg 3 F ke#t 十. bind
}J-+^ 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。
UqEpeLK 先来分析一下一段例子
:qL1jnR^ ;8J+Q0V +*vg)F: int foo( int x, int y) { return x - y;}
1Kc[).O1 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
bL"!z"NA bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
ZQ'bB5I 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。
%YbcI|i]<0 我们来写个简单的。
RJO40&Z<Z 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
eV)'@8p 对于函数对象类的版本:
QM'Db`B E0-<-w3' template < typename Func >
*eb2()B% struct functor_trait
[K4wd%+ {
afNqK~ typedef typename Func::result_type result_type;
L]ce13K } ;
^;=L|{Xl 对于无参数函数的版本:
Ln
C5" %?WR9}KU0 template < typename Ret >
i>}aQ:&^0 struct functor_trait < Ret ( * )() >
[9>h! khs {
Od5I:p]N typedef Ret result_type;
/n&Y6@W } ;
%
XS2;V 对于单参数函数的版本:
xhmrep6+< _)6 N&u8 template < typename Ret, typename V1 >
{
i2QLS struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
o2vBY]Tj {
+M/1,& typedef Ret result_type;
\WN,. } ;
|NoTw K 对于双参数函数的版本:
? j8S.d~ *%,{<C,Y template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
DpZO$5.Ec+ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
8BgHoQ* {
oR_qAb typedef Ret result_type;
1QPS=;|) } ;
CW9vC 等等。。。
D8S3YdJ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
H$o=kQN {Z^ G]@ template < typename Func >
[;n/|/m, struct func_return
r(Vz( {
m}oqs0xx template < typename T >
O<EFm}Ae struct result_1
$VRVMY [q {
WXzSf.8p| typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
r3_O?b } ;
yoc;`hO- Z2cumx( template < typename T1, typename T2 >
Sq Y$\&% struct result_2
6-oy%OnN {
eKw!%97> typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
#lld*I"d } ;
b)1v:X4Bv= } ;
^+'[:rE qVDf98 zA
g.,dA 最后一个单参数binder就很容易写出来了
dr~6}S# 9z0G0QW[ template < typename Func, typename aPicker >
&?)?
w-$p class binder_1
~#^suy? {
Or9"T ]z Func fn;
XVwJr""+ aPicker pk;
|2t1m 6\j public :
D{) K00mm X{YY)}^ template < typename T >
a?dUJt struct result_1
]QbT%0 {
c1x{$ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
a(Fx1`} } ;
v%2 @M + <4gJoI template < typename T1, typename T2 >
lH#C:n struct result_2
`EJ.L6j$' {
qjrl$[`X: typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
CNkI9>L=W` } ;
b:6NVHb% f2f2&|7 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
(.Th?p%>7 vi1
D< template < typename T >
>=+:lD typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
pcrarj {
n;+`%;6 return fn(pk(t));
^S%xaA9 }
j2GTo~muq template < typename T1, typename T2 >
rQb=/@- typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\fD)| {
5HqvSfq>? return fn(pk(t1, t2));
;.'\8!j }
`:>N.9'o } ;
yRyUOTK [0M`uf/u gmW-#. 一目了然不是么?
3[Xc:;+/ 最后实现bind
7]`l"=/z JV`"kk/ Qt+i0xd template < typename Func, typename aPicker >
b2 5.CGF picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
\Aq$h:< {
49iqrP' return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
m<liPl
uv }
L4t(Y7 ?;xL]~Q~1 2个以上参数的bind可以同理实现。
epm ~ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
WZ6'"Cz` kuI$VC 十一. phoenix
JUpb*B_z Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
#i'wDvhol vKFEA7 for_each(v.begin(), v.end(),
[fZhfZ)< (
lK%)a +2 do_
%F2T`?t: [
F6Ne?[b cout << _1 << " , "
%)#yMMhR ]
>z|bQW#2 .while_( -- _1),
zb,YYE1 cout << var( " \n " )
i[4t`v'Dk )
@=NTr );
GvTA/zA k@
So l6 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:
`P/87=h 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
^9zlxs`<d
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
ZuNUha&a 那么我们就照着这个思路来实现吧:
9
M90X8 [U@;EeS yW]>v>l:Eg template < typename Cond, typename Actor >
Hg04pZupN class do_while
oH"VrS 6 {
9l<}`/@}W Cond cd;
fJK;[*&Y Actor act;
9 Eqv^0u public :
<El!,UBq< template < typename T >
ql I1<Jx struct result_1
AvZOR {
f7?u`"C typedef int result_type;
[5;_XMj% } ;
Pah*, /:ju/~R} do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
f64}#E|w kIJ=]wU|v template < typename T >
_T(77KLn; typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
b>@fHmpwD {
ZfU &X{ do
_Rk>yJD7s {
vs2xx`Y<Lq act(t);
,?c=v`e }
4&<zkAMR while (cd(t));
*],=! return 0 ;
z0 J:"M }
FvyC$vip } ;
P/[}$(&: xA>3]<O T!1Np'12zF 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
W2]%QN=m$ 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。
r"W<1Hu 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。
)&[Zw{6P 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。
wpf 下面就是产生这个functor的类:
`,s0^?_ Mi<}q@]e T~naAP template < typename Actor >
Z|BOuB^ class do_while_actor
9Idgib& {
5|g#>sx>`q Actor act;
hY/i)T{ public :
!|-:"hE1h do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
*fp4u_:` tN_~zP template < typename Cond >
"u3 N9 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
M5`wfF,j } ;
iUk#0 I 2#Y5*r's\ *n`8 -= 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
CA3`Ee+rD 最后,是那个do_
6#Bg99c uiq;{!dop 7
aN}lQM class do_while_invoker
;5:3 =F>ao {
Z9UNp[0 public :
n:[LsbTk template < typename Actor >
/jN&VpDG do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
zJTSg {
Dw&_6\F@ return do_while_actor < Actor > (act);
3gz4c1 s^: }
}b/G{92 } do_;
5[A4K%EL *W<|5<<u@ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Za'}26 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
eXQzCm 最后来说说怎么处理break和continue
V]|P>>`v9p 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。
(@cZmU, 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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