一. 什么是Lambda
/V,:gLpQ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
5[0n'uH 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,
wL:3RZB 8^O|Aa$IF: 4YKb~1qkk Gv<K#@9T class filler
E0GpoG5C {
Pd>hd0!.% public :
_Ab|<!a/R void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
C,Ch6Ph } ;
A;h~Fx6s *dGW=aM#C K(hqDif*6 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
R#oXQaBJ Nl1&na)K} P!:D2zSH_ ^)X^Pcx for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
*C$
W^u5h Oq[tgmf CYz]tv}g: 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
9'}m797I' q$K^E 4PNl3N3,n xK
/NzVt 二. 战前分析
"S1+mSW> 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
18F7;d N8 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
lrK5q |Kb-oM&^# ~/QzL.S;p for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
sq*sb dE /* --------------------------------------------- */
kFeuKSa^d vector < int *> vp( 10 );
NKO5c?ds transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
k5|h8%h8 /* --------------------------------------------- */
pVLfZ?78 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
)wmXicURC /* --------------------------------------------- */
XmLHZ,/ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
E:#VS~ /* --------------------------------------------- */
7,Nd[
oL*7 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
k{uc%6s /* --------------------------------------------- */
V0"UFy?i for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
s2q#D.f p5E|0p H"m^u6Cmy- lr=*Ty(V 看了之后,我们可以思考一些问题:
Z>'.+OW 1._1, _2是什么?
iGM-#{5 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
YYN=`ST 2._1 = 1是在做什么?
uS3J^=>@(a 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
[@Y?'={qE Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
7|*|xLrVY ]^R;3kU4Q Jgb{Tl:r 三. 动工
" J$vt` 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
wtaeF+u-R- dnH?@K .Q4EmpByCg yo3'\I template < typename T >
FK0nQ{uB" class assignment
/&a[D2 {
VcA87*pel T value;
/=i^Bgh4 public :
>$k_tC'" assignment( const T & v) : value(v) {}
)~s(7
4`} template < typename T2 >
os"o0? T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
L=?Yc*vg } ;
5_#wOz0u$ LsoP >vJG "2$C_aE 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
&K/5AH"q 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
zN0^FXGD Y}Y2Vx zq8LQ4@ay [*Wq6n class holder
Jr|"` f%V {
>^{}Hjt public :
$s5LzJn template < typename T >
C&D!TR!K assignment < T > operator = ( const T & t) const
RKx"
}<#+ {
YOd0dKe return assignment < T > (t);
8 W79 }
MZv In ZS } ;
r1}YN<+,s amK"Z<V F qn5e[Vn 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
%@Bl,!BJ, ]%!:'# static holder _1;
IXDj;~GF Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
KC[ql}JP OTY9Q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
sB"Oi|#lk 而不用手动写一个函数对象。
tt$DWmm |7LhE+E w^6rgCl tURjIt,I 四. 问题分析
<%Zg;]2H` 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。
9w9[0BX# 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。
e$u=>=jV] 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
&`Oj<UyJY 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
o$)pJ#";F 下面我们可以对这几个问题进行分析。
l 8qCg/ew aAhXHsZ|26 五. 问题1:一致性
&mXJL3iN 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?|
(NR8B9qLN 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Up*1j:_O M=:!d$c
struct holder
Wn6~x2 LaV {
ek\8u`GC //
|Ii[WfFA|J template < typename T >
+GqK$B(x7 T & operator ()( const T & r) const
-}#=L@ {
k<(G)7'gm return (T & )r;
&\),V 1" }
RdaAS{>Sk } ;
cLhHGwX=x <cS"oBh&u0 这样的话assignment也必须相应改动:
3>asl54 }x!=F<Q!r template < typename Left, typename Right >
mUSrC U_} class assignment
IC"lsNq52 {
\vwsRT 1 Left l;
^F\RM4|, Right r;
sT8(f=^)8F public :
JV_VF' assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
<5@VFRjc template < typename T2 >
VS`
tj T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
.Z?@;2<l } ;
d ? Uj3G 5>CmWMQ 同时,holder的operator=也需要改动:
n1!hfu7@s /Q]6"nY template < typename T >
8`g@
)]Iy assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
m{#?fR=9 {
@}K|/ return assignment < holder, T > ( * this , t);
2:[
- }
fG dT2}gd ;[nomxu|? 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。
X 8/9x-E_ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
KYw~(+gHv2 n <,:;0{ return l(rhs) = r;
dlv1liSXL5 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。
Q'
b@5o 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
G.{)#cR 7l%]O}!d) template < typename Tp >
vD-m FC) class constant_t
bv:M
zYS {
};{Qx const Tp t;
*C~$<VYI public :
\|@u)n_ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
FH3^@@Y% template < typename T >
U3t$h const Tp & operator ()( const T & r) const
^WF/gup\hS {
6[x6:{^J return t;
;9Sb/ }
fvE:'( #? } ;
OUtXu7E$ D`9 a"o 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
'G)UIjl 下面就可以修改holder的operator=了
|YnT;q ITssBB9 template < typename T >
<sncW>?!~ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
%|izt/B {
aam6R/4 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
1CmjEAv%/ }
P:OI]x4 b#
| 同时也要修改assignment的operator()
QKHAN{hJ x{_3/4 template < typename T2 >
}!_ofe T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
+tCNJ<S@l$ 现在代码看起来就很一致了。
)` z{T dCn'IM1 六. 问题2:链式操作
N|-'Fu 现在让我们来看看如何处理链式操作。
<=Z`]8 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。
rtn.^HF 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。
Hx?OCGj=S* 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。
))xP]Mu v 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
.|g|X8X 1yd}F`{8UF template < typename T >
@b3jO struct result_1
b[Qe} `W {
Z=.$mFE\ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
p:Hg>Z } ;
lL;SP& mx=2lL` 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
RQO&F$R= "CY#_) template < typename T >
nXJG4$G struct ref
z@Uf@~+U {
x_oiPu.V typedef T & reference;
i$gH{wn\` } ;
$'%.w|MJp template < typename T >
zI{~;`tzN struct ref < T &>
rE?Fp {
)aAKxC7w typedef T & reference;
COc
t d } ;
vAcxca">S r7Zx<c 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Kd!.sB/% [I6&|Lz> template < typename T >
LK:J kjp^ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
EWC{896, {
@;t6Slc"~ return l(t) = r(t);
;"w?@ELE }
0BrAgv"3a_ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
eufGU)M 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
"?v{?,@ ?aWMU?S 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
Xy]Pmt _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
?rxq//S2 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
y
Q-{
CJ, +5 调用divide的对象返回一个add对象。
1LVO0lT 最后的布局是:
brEA-xNWQ Add
;Q>+#5H6F8 / \
Fk#$@^c@ Divide 5
b6UpE`\z / \
:r4o:@N' _1 3
s8.SEk|pB 似乎一切都解决了?不。
B+2EIaI 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
ZpF 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。
^m['VK#? 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:
/Ref54 <j}A=SDZ) template < typename Right >
F1u2SltR assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
./35_Vy/O Right & rt) const
'E"W;#% {
{I8C&GS return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
-*$ s ;G# }
kRqe&N e 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
gC+?5_=< 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。
%JL P=( 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。
^Lv)){t 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。
:i>If:>g 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。
$38)_{ 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
[\e/xY(4 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
`\$EPUM ?$#P
=VK template < class Action >
DY\~O class picker : public Action
yA#nnu1 {
a"&cm'\lL public :
)4TP{tp picker( const Action & act) : Action(act) {}
b|-S;cw // all the operator overloaded
*x:*Q \| } ;
14DhJUV"b zGNmc7 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。
20# V?hX3 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:
DTlId~Dyq qrf90F) template < typename Right >
*-*SCA`E^= picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
@H8DGeM {
V8#NXUg<! return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
7,zE?KG / }
~=Q^]y, < 0YoZSNGj Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
'&nQ~=3 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。
1|m%xX,[ E\ls- (, template < typename T > struct picker_maker
1m5*MY {
2;(+]Ad< typedef picker < constant_t < T > > result;
,q;?zcC7 } ;
%>$Puy\U template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
q[GDK^-g
{
`?O0) typedef picker < T > result;
]6F\a= J } ;
Au6Y] }'*6 A 下面总的结构就有了:
d&\3}uH functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
)*`h)`\y picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
`2hg?(ul picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
~GcWG4 至此链式操作完美实现。
px*1 3" B%tWi gJCZ9{Nl 七. 问题3
C}(@cn `L 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
kIX1u<M~ >lfuo template < typename T1, typename T2 >
lj UdsU w ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
l&}}Io$?@
{
NSBcYObX return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
b]fx }
dOa9D v+I-*,R 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:
Io|Du AL.psw-Il template < typename T1, typename T2 >
!=A;?Kdq struct result_2
J/O{x {
+<j7^AEG typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
UoPY:(?;i } ;
s*s~yH6 Q@7d:v 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?
Bp3E)l 这个差事就留给了holder自己。
<N1wET- B]@25 uKd4+Km template < int Order >
L,[Q{:C S class holder;
]8}51y8 template <>
yu)^s!UY; class holder < 1 >
AYgXqmH~+ {
fCwE1r*^ public :
DU0/if9. template < typename T >
B6Eu."T struct result_1
993f6 {
:aK?Dt Z typedef T & result;
tq}45{FH3 } ;
jn:_2g[ template < typename T1, typename T2 >
|K"Q>V2y struct result_2
ZZ7qSyBs? {
0/b
_T typedef T1 & result;
u '7h(1@ } ;
t*=[RS* template < typename T >
'*`#xNu[ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
@p
L9a1PJv {
>WIc"y. return (T & )r;
m3gv %h }
'gvR?[!t template < typename T1, typename T2 >
X!p`|i typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
G$>QH-p {
XTo7fbW* return (T1 & )r1;
=o~GLbsER }
sVK?sBs] } ;
+a3E=GJ >
[J. template <>
Jsysk $R class holder < 2 >
!R"W2 Z4h {
\gk.[={^P public :
-}9^$}PR template < typename T >
mAtqF
%V struct result_1
EU %,tp {
^>?=L\[ typedef T & result;
y=Kqv^ } ;
t/\ template < typename T1, typename T2 >
?B1Zfu0 struct result_2
pA6KiY& {
!g9k9 l typedef T2 & result;
V}Y*Yv } ;
E4L?4>V@\ template < typename T >
]7O<|8n!d typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
W&IG,7tr {
r<ucHRO# return (T & )r;
4"|Xndh1. }
N-\N\uN template < typename T1, typename T2 >
:<t=??4m typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
MLu!8dgI {
d_,5;M^k return (T2 & )r2;
];OvV ,* }
gvA}s/ } ;
-2M~KlYl S^eem_C x9vSekV 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> >。
G}fBd 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
@kWL "yy, 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
+e-F`k x#J9GP. return l(i, j) = r(i, j);
OT%E|) 6' 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
94rSB}b.O j#1G?MF return ( int & )i;
lh8QtPe return ( int & )j;
P.'.KZJ:WD 最后执行i = j;
%.Ma_4o
Z 可见,参数被正确的选择了。
q(?+01 rD].=.?1 m&:&z7^p mG jB{Q+ *M1GVhW(+ 八. 中期总结
:V(LBH0 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:
~5f&<,p! 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
\8 `7E1d 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
dFm_"135 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
nm- j
uA@"SG 2DQVl cZYy+ zm" n#lbfN 4 九. 简化
9D T< 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。
%MeAa?G-# 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
jE\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:
Alxf;[s 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
BNfj0e 5b +-*/&|^等
V\cbIx(Z^ 2. 返回引用。
<]qNjsdb9" =,各种复合赋值等
3iCe5VF 3. 返回固定类型。
7q?ZieR 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
rwRZGd *p 4. 原样返回。
U.e!:f4{ operator,
--K)7 5. 返回解引用的类型。
CO
wcus operator*(单目)
V eGSr 6. 返回地址。
(?jK|_ operator&(单目)
2~kx3` Q 7. 下表访问返回类型。
^kKLi operator[]
)9YDNVo*- 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
ZnEgU}g<2 operator<<和operator>>
(Q*q#U 1l,fK)z 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。
)|~&(+Q?] 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
qyz%9 9 B\J[O5}, template < typename Left >
j&8YE7 struct value_return
6}^x#9\ {
sL$sj|" S template < typename T >
p&(0e,`z/ struct result_1
74Jx \(d {
\ND]x]5d typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
\p4*Q}t } ;
cNWmaCLN$ $*C
}iJsF template < typename T1, typename T2 >
w2s`9 struct result_2
WLUgiW(0$ {
T3wTMbZ!VK typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
:zHSy&i` } ;
q" VmuQ } ;
yKML{N1D o?baiOkH \.i7(J] 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
:3D8rqi: JHxcHh 下面我们来剥离functor中的operator()
E`)e
;^ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
)s!A\a`vEd ,U{dqw8E{ return l(t) op r(t)
+^AdD8U return l(t1, t2) op r(t1, t2)
opfnIkCe return op l(t)
/TMVPnvz. return op l(t1, t2)
'V&g"Pb return l(t) op
q[U pP`Z% return l(t1, t2) op
v;(cJ,l return l(t)[r(t)]
V IzIl\<aM return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
C*YQ{Mz(f T"g_a|7Tj 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:
[<@L`ki 单目: return f(l(t), r(t));
V^s, 3C return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
$_<[kci% 双目: return f(l(t));
.x=abA$!9 return f(l(t1, t2));
&lzY"Y*hA0 下面就是f的实现,以operator/为例
[G_ ;78 4e#g{, struct meta_divide
MT{1/A;`) {
*). template < typename T1, typename T2 >
z
0?Me H# static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
[J2evi? {
>!fTWdD^ return t1 / t2;
B&MDn']fV/ }
W? G4>zA } ;
J_)F/S!T !XTzsN 这个工作可以让宏来做:
#VhdYDbW s)\PY #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
rCo}^M4Pb template < typename T1, typename T2 > \
b'O/u."O static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
[r2V+b.C 以后可以直接用
w"v96%"Y DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
8(? &=>@ 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
Jq^[^ (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。。。)
M(>74(}] zw3I(_d[ -c>3|bo 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
ndQw> PcsYy]Q/ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
mU[\// class unary_op : public Rettype
^@x&n)nzP {
nKE^km Left l;
"/R?XCBZsb public :
%qV:h# unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Ea4zC|; ]+G
.S-a template < typename T >
1#Vd)vSP typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ftn10TO * {
@0@WklAJA return FuncType::execute(l(t));
/R|?v{S1 }
Da<`|
l @Mya|zb template < typename T1, typename T2 >
B}7j20:Z typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Ifp8oL? S; {
Lum=5zDo return FuncType::execute(l(t1, t2));
1!zd#TX }
)7NK+k } ;
VK/L}^=GOO U9BhtmY X[/7vSqZ@w 同样还可以申明一个binary_op
hGKQK
^bn Wt%Wpb8 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
/\,3AInLb class binary_op : public Rettype
7jw+o*; {
blomB2vQ Left l;
ce$[H}rDB Right r;
*lDVV,T'}w public :
eJf]"- binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
8A0a/
7Lj }#<Rs template < typename T >
SOPair <r typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
hcW>R {
w!`e!} return FuncType::execute(l(t), r(t));
`j{q }
eS Z':p zn/>t-Bc template < typename T1, typename T2 >
,]t_9B QK typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
A#`$#CO {
Lt~&K$t7~ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Eg&5tAyM }
(0@b4}Z } ;
I>8_gp\1 OeGLMDw F^.]g@g.| 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
U
`lp56 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
BW)@.!C DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
X+{brvM< 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。
C6g p}% 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
(-J'x%2) 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。。。
aY4v'[ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
X#by Dg 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)
|"}7)[BW} 下面是修改过的unary_op
.Tl,Ek( ~zZOogM< template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
M]%dFQ class unary_op
{ Mf-?_% {
Fsl="RB7f Left l;
O=LW[h! Mp
js public :
'JgCl'k, 4YY!oDN: unary_op( const Left & l) : l(l) {}
!5'4FUlJ 60n>FQ< template < typename T >
X!{K`~DRX struct result_1
|7KWa(V5I {
>tkz%;6 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
yFd .tQs } ;
p5"pQeS %*K zP{ template < typename T1, typename T2 >
/:!l&1l:p struct result_2
K8&) kfyI {
'cu14m_ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
oP
T)vN? } ;
Wm{ebx Xhyn! &H5 template < typename T1, typename T2 >
Qe!3ae`Z typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?v:FGO {
Z{t `f[ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
PZ#up{[o }
"\vQVZd-E ;,uATd| template < typename T >
p,f$9t4 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}%c>Hh {
|Y6;8e`H return OpClass::execute(lt(t));
_B^X3EOc }
Xk'Pc0@a '
-9=> } ;
O> _ F
qnQ". y8C8~ -&OK 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
i`<L#6RBT 好啦,现在才真正完美了。
*:+ZEFMq 现在在picker里面就可以这么添加了:
_u;pD- G$KQgUN~[ template < typename Right >
hi(e%da picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
cL%"AVsj
> {
j( k%w return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Jqgm>\y }
0 ;)Q 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。
- q(a~Ge k;JDVRL m6^#pqSL _OJfd gm-9 oA
X 十. bind
X!ldL|Ua% 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。
)}"`$6:k` 先来分析一下一段例子
\b6{u6?+ ~z]VDEJ{q D
vU1+y int foo( int x, int y) { return x - y;}
hbr3.<o1lY bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
y<m[9FC} bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
]t&^o** 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
\Wg_ gA 我们来写个简单的。
qQ3pe:n? 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
2"shB(:z> 对于函数对象类的版本:
GL-b})yy }CZw'fhVWO template < typename Func >
JC9$"0d7 struct functor_trait
bZAL~z+ V {
tcRJ1:d typedef typename Func::result_type result_type;
a9 q:e } ;
oclU)f., 对于无参数函数的版本:
SO STtuT Ahba1\,N$ template < typename Ret >
Bxw(pACf struct functor_trait < Ret ( * )() >
Dm}M8`|X {
zkqn>
typedef Ret result_type;
4W49*Je } ;
~#P]NWW%. 对于单参数函数的版本:
fI<d&5&g ]91QZ~4a template < typename Ret, typename V1 >
UU[z\^w| E struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
zG/? wP" {
k?L2LIB< typedef Ret result_type;
mvTp,^1 } ;
Jd v;+HN[ 对于双参数函数的版本:
'3sySsD&O $%'3w~h` template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
vGPsjxk& struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
#639N9a~ {
=O8>[u; typedef Ret result_type;
}(XKy!G6
} ;
8HZ+r/j 等等。。。
x H=15JY1W 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
+?Cy8Ev? YAeF*vP template < typename Func >
_/%,cYVc8! struct func_return
}a9G,@:k {
"lt5gu! `u template < typename T >
rev*G: struct result_1
%yjD<2J; {
v[8+fd)}S typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
T2.[iD!A } ;
ITn PF{N 3Z me?o*bY template < typename T1, typename T2 >
~LOE^6C+~o struct result_2
IFS_DW {
R?9x!@BV typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
dT?3Q;>B? } ;
z5~W
>r } ;
f.66N9BHL, :-Py0{s dVHbIx 最后一个单参数binder就很容易写出来了
>nih:5J,ja 1(:!6PY template < typename Func, typename aPicker >
vlEW{B;)Z class binder_1
t#t[cgI {
eMFxdtH Func fn;
{ %]imf|g. aPicker pk;
|KS,k|). public :
U-m MKRV ,5ZQPICF template < typename T >
=8<~pr-NO struct result_1
0jjtx'F {
%+Z*-iX typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
iI7ocyUv } ;
h4F%lGot Za3}:7`Gu template < typename T1, typename T2 >
BL_0@<1X struct result_2
/T(9:1/G {
'U`;4AN typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
dY~z6bT } ;
p)?6#~9$ qnj'*]ysBC binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
4G&dBH iT,7jd?6# template < typename T >
n;N79`mZC typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
fHH {
G\;6n return fn(pk(t));
xb9+- {<J }
S 593wfc template < typename T1, typename T2 >
g; ]' typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
PRTjXq6)5 {
1TGRIe) return fn(pk(t1, t2));
*0eU_*A^zO }
ty pbwfM] } ;
>X05f#c"v/ Fr P+|L6w*|[ 一目了然不是么?
v*=P 最后实现bind
h3 XSt emnT;kJ>
Pn[oo_)s template < typename Func, typename aPicker >
]SRpMZ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
A 0k?$ko {
]- `wXi" return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
^ W?cuJ8 }
3)\fZYu) X|eZpIA45 2个以上参数的bind可以同理实现。
|llJ%JhF 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。
_(kaa WJ 0.n[_?<( 十一. phoenix
flFdoEV.U) Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
d,JDfG) %>i:C-l8 for_each(v.begin(), v.end(),
*pS 7,Hm (
F!0iM)1o do_
` K{k0_{ [
}shxEsq cout << _1 << " , "
/kkUEo+ ]
/YF:WKr2 .while_( -- _1),
c:9n8skE7 cout << var( " \n " )
Dpw*m.f )
cAEvv[ );
Kmx^\vDs U{hu7 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:
8SKrpwy 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
er)I ".| operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Xzf,S;XV~ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
oYStf5 BU/A\4xQ,Y V<I(M<Dj template < typename Cond, typename Actor >
ty0P9.Q class do_while
;t\h"K<,| {
wAprksZL# Cond cd;
&gY) x{ Actor act;
# Q^".# public :
}a6t <m`V template < typename T >
VoZ{ I{>| struct result_1
qVE0[ve {
@q/g%-WNz typedef int result_type;
Q[7 i } ;
#[lhem] IC G!r)N0?_f do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
&R_7]f+%) `9J9[!+!` template < typename T >
_2hLc\# typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8aP/vToa {
$Xu3s~:S do
Ytlzn% {
3$k#bC act(t);
uD&B{c+a }
rXX>I;`& while (cd(t));
V >' return 0 ;
:V)jm`)#+ }
cu0IFNF}[ } ;
=79R;|5 P6 OnE18n JF 4A 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
-Qn7+?P 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。
]19VEH 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。
*n? 1C"l 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。
{G:y?q'z 下面就是产生这个functor的类:
&oS$< _]>1(8_N FI$:R template < typename Actor >
D%YgS$p[M$ class do_while_actor
MCT1ZZpPr {
Fr8GGN~/ Actor act;
}#O!GG{ public :
oY18a*_>M1 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
}p7iv:P=3 Mn.,?IF`K template < typename Cond >
(hzN(Dh picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Bvn3:+(47 } ;
neDXzMxF ((k"*f2% c~Ka) dF| 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
7w/IHM L 最后,是那个do_
f
V. c6 !.]JiT'o n~* ".ZC'Y class do_while_invoker
%SM;B-/zHt {
+J X;T(T public :
g\JJkXjD# template < typename Actor >
V0\[|E;F do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
HgF;[rq3Q {
$RaN@& Wm return do_while_actor < Actor > (act);
*glZb;_
}
+$,Re.WnP } do_;
h4?x_"V" FRBu8WW0L 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
9Yx(u2PQ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
'x!\pE- 最后来说说怎么处理break和continue
!Lf<hS^ 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。
V)`2Kw 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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