一. 什么是Lambda
09?n5x!6 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
qZRx,^gd 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,
Cr0
\7 cy)b/4h@ FkJa+ZA Kp,}7%hDw! class filler
#k? Rl {
_YF~DU public :
^pz3L'4n void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
T8Sgu6:*R } ;
,])@?TJb@ 48,Aq*JFw SPKen}g 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:
?m-kpW8 Y68`B"3 9HMW!DSK` <}'hkEh{d= for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
pKK&+umg d5<@WI:wz *UVjN_na5 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
7O5`&Z'- $4.mRS97g EN@LB2 :H[E
W3Q 二. 战前分析
Ycb<'M*jE 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
TSu^.K 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
4f,D3e%T| ]e+IaZ[Wo oiAU}iK: for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
pJ7wd~wF* /* --------------------------------------------- */
B.fLgQK0 vector < int *> vp( 10 );
FxOhF03\=[ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Bu?"b=B* /* --------------------------------------------- */
9R.IYnq sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
(?-5p; /* --------------------------------------------- */
g3{)AX[Uy int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
j}YZl@dYV /* --------------------------------------------- */
bu"Jb4_a> for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
cn ,zUG!-h /* --------------------------------------------- */
=DTn9}u for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
gOw|s1`2, ~D@pk>I } {/4sll h`&@>uEiq 看了之后,我们可以思考一些问题:
N^|r.J 1._1, _2是什么?
U@[P.y~J 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
Y1AbG1n| 2._1 = 1是在做什么?
ko!38BH`/ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
qS{lay Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
,u QLXF2 *|AnL}GJ xXO& -v{ 三. 动工
8 g'9( )& 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
2a*1q#MpAt :0ND0A{K: ia|^>V>- %_+9y?? template < typename T >
`xe[\Z2 class assignment
:7Mo0,Bw, {
RLY Ae T value;
>>krH'79 public :
Y5LESZWo assignment( const T & v) : value(v) {}
aA%$<ItH template < typename T2 >
>rlQY>5pH T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
"%ag^v9 } ;
XboOvdt^| `< y[V o)n8,k&nm 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
"Ks%! 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Faa:h# Q"8)'dL' 7d/wT+f n);2b\& class holder
S|;a=K&hS {
XRs/gUT public :
Ed#%F-1sX template < typename T >
EH3jzE3N assignment < T > operator = ( const T & t) const
lsW.j#yE! {
H_;Dq* return assignment < T > (t);
+YT/od1t7 }
6N.mSnp } ;
0]8+rWp|Nz ]Ke|wRQD Fhn883 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:
?>q=Nf^ Q. 8!>uC&bE8 static holder _1;
z1!ya#,$ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
m|~,# d@ cv:nlq) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
3D\.Sj% 而不用手动写一个函数对象。
e^~t52] 9b]*R.x:$& ~QBf78@Gf $';'MoS 四. 问题分析
S,AZrgh,"X 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。
$$ _ uQf 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。
hl}#bZ8] 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
KtEMH 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
)2YU| 下面我们可以对这几个问题进行分析。
\Qk:\aLR y(.WK8
五. 问题1:一致性
!nVX .m9 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?|
T<zonx1 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
cdU2ph_ R$,`}@VqZ3 struct holder
nq/xD;q {
rA*,)I_v@ //
AG}'
W template < typename T >
ZM;EjS1 T & operator ()( const T & r) const
[$[t.m {
ieBW 0eMi return (T & )r;
>;xEzc!W3* }
rF~q"9 } ;
+*0THol- |&n dQ(!l 这样的话assignment也必须相应改动:
=q
xcM+OX1 .e.vh:Sz template < typename Left, typename Right >
oK5(,8
(4 class assignment
8GlH)J+kq {
Rz=]KeZu Left l;
|w~zh6~ Right r;
rLL;NTN+/ public :
]v_xEH}T assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
MW*}+ PCY template < typename T2 >
iXl1S[.l T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
DA@
{ d-A } ;
[&3"kb iT^lk'?{O 同时,holder的operator=也需要改动:
P#ru-0DD -m'a%aog template < typename T >
?U-p
jjM assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
w4L\@y3 {
^;@Bz~Z return assignment < holder, T > ( * this , t);
'3hvR4P }
^ *
DKF :+Dn]:\ 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。
KAsS= ` 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
KMbBow3o*~ GUN<ZOYb= return l(rhs) = r;
*"zE,Bp" 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。
iI
^{OD 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
(/*-M]> +'#d*r91@ template < typename Tp >
3^
Z tIZ class constant_t
u6iU[5 {
=$)4: const Tp t;
T<TcV9vM public :
E,<\T6/%q constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
#90[PASx template < typename T >
+&7[lsD*
const Tp & operator ()( const T & r) const
n2xLgK= {
kb"_6,[Ms return t;
c|\ZRBdI }
wDT>">&d } ;
{uaZ<4N. E'e8&3!bx 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
2qs>Bshf 下面就可以修改holder的operator=了
Ci7P%]9 i}/e}s<-6 template < typename T >
`1E|PQbWc assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
%Ycx C0S[ {
JQKC;p return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
;ZQ-uz }
DU5:+"
u3 ]6$,IKE7 同时也要修改assignment的operator()
PGPISrf HE#,(;1i template < typename T2 >
GBH_r0 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
S=0"f}Jo. 现在代码看起来就很一致了。
jd%Len&p Vq3gceo'0A 六. 问题2:链式操作
!_CX2| 现在让我们来看看如何处理链式操作。
G(U 9rJ9 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。
:a_BD 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。
~L-0~ 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。
gM4P j[W 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
?PBa'g uh]"(h(> template < typename T >
vU=9ydAj? struct result_1
j$3rJA%rN {
2\^G['9 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
)v[XmJ>H~o } ;
'3A+"k-}mh 4p.^'2m 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
|u@+`4o #SKfE template < typename T >
A_!QrM struct ref
>\V6+$cNp {
'.?^uM typedef T & reference;
yn SBVb!) } ;
*)u?~r(F template < typename T >
8wr8:(Y$ struct ref < T &>
N_ UQ {
!; IJ typedef T & reference;
qu_)`wB } ;
$@_{p*q Yc^%zxub 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
X0`j-*,FX 2d*_Qq1 template < typename T >
m`z7fi7u typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
7paUpQit {
+b^]Pz5 return l(t) = r(t);
Ly;I,)w }
?v:ZU~i 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
F|>05>8 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
B
MM--y@ ',7a E@PJ 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
\R(R9cry _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
K UKACUL _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
hoenQ6N^: +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Ve}[XqdS^p 最后的布局是:
K/txD20
O| Add
ks*Y9D*= / \
~:4~2d| Divide 5
{^#2=`:)O / \
jfD1 _1 3
d|XmasGN 似乎一切都解决了?不。
SR ZL\m} 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
T>A{qu 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
qi(*ty OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
"X04mQn15 T dk
,&8 template < typename Right >
5+- I5HX|~ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
[ %}u=}@ Right & rt) const
6.5wZN9<| {
%T!J$a)qf return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
ye%iDdf }
)55\4<ty 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
e4`uVq5 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。
Ql %qQZV 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。
c0_E_~ 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。
ujr(K=E 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。
G_ >G'2 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?
}fZ`IOf 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:
0:=ZkEEeU :K':P5i template < class Action >
geM6G$V& class picker : public Action
-F\qnsZ2 {
@F~LW6K public :
CSTI?A"P picker( const Action & act) : Action(act) {}
e5?PkFV^a1 // all the operator overloaded
qQ0C ? } ;
x%N\5 V1 `.%JjsD< 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。
pZ(Fx&fy 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:
=IU*}># #!2k<Q*5uT template < typename Right >
i3VW1~ .8 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
F_;DN:
{ {
<7_KeOLJ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
(`BSVxJH }
0aI;\D*Ts "LhvzM-<8 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
BvD5SBa}" 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。
c{+A J8 ZR0r>@M3v< template < typename T > struct picker_maker
en F :>H4 {
O81X;JdP3 typedef picker < constant_t < T > > result;
^].jH+7i* } ;
(ll*OVL template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
GoM
ip8'u {
h}`!(K^;3 typedef picker < T > result;
e({9] } ;
xNK1h-t Ycr3HLJy 下面总的结构就有了:
%V`F!D<D 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。
;<
jbLhHwD 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。
I04jjr:< picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
B/JO~;{ 至此链式操作完美实现。
7dG79H z4#(Ze@u~_ dy__e ^qi 七. 问题3
l%ayI 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。
l>gI&1)% s=6}%%q6 template < typename T1, typename T2 >
b-U
eIjX ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
IQ<MyB( {
.nu @ o40 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
aI(7nJ=R }
o%{'UG :F,O 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:
kE8>dmH23 2~[@_ template < typename T1, typename T2 >
Ji1Pz)fq struct result_2
QxuhGA {
>d"3<S ;b typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
7!,YNy% } ;
.:p2Tbo f4-a?bp 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?
^D^4
YJz 这个差事就留给了holder自己。
C51bc6V \!IMaB] BqDKT template < int Order >
NNhL*C[_7 class holder;
6qN~/TnHZ template <>
Uz cx6sw class holder < 1 >
gqXS~K9t {
NK|? y public :
`l2O?U -@ template < typename T >
iGB_{F~t4} struct result_1
8}H1_y-g[ {
;.xoN|Per typedef T & result;
}$MN|s } ;
L
%ip> template < typename T1, typename T2 >
08X_}97#WF struct result_2
AL$&|=C-$ {
(feTk72XX typedef T1 & result;
@(P=Eh } ;
[I4ege> template < typename T >
Y(cN}44 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
eh1Q7~ {
%WqNiF0- return (T & )r;
iAT)VQ& }
o=FE5"t template < typename T1, typename T2 >
+ OV')oE typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
tm7u^9] {
;8!Z5H return (T1 & )r1;
aP'"G^F }
r kiT1YTY } ;
e><5Pr) s1|/S\ template <>
.NtbL./=| class holder < 2 >
*6xgctk {
6}FO[ public :
.>z][2oz template < typename T >
olLfko4$*V struct result_1
RwS@I/ {
L[5=h typedef T & result;
JG{j)O|L } ;
WyP W* template < typename T1, typename T2 >
Qt]Q:9I[ struct result_2
Ltjbxw"Qd {
p4V eRJk% typedef T2 & result;
hHqh{:q{v } ;
Kscd}f)yx? template < typename T >
,lCgQ0}< typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
5Sk W-+$ {
LJoGpr8 return (T & )r;
(H+'X}1
}
h*ZC*eV> template < typename T1, typename T2 >
pRSOYTebP typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
$=?@*p {
_)]CzBRq\6 return (T2 & )r2;
R *F l8
}
*.)tG } ;
'l,V*5L BB|?1"neg a#T]*(Yq) 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
DNP13wp@ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
eW|^tH 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
v@# b}N0n }^B6yWUN return l(i, j) = r(i, j);
Le%ZV%, 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
]~Y<o iX3HtIBj' return ( int & )i;
h;3cd0 return ( int & )j;
@?"h
!fyu 最后执行i = j;
:T9<der, 可见,参数被正确的选择了。
| [>UH XV^1tX>f{ .KdyJ6o ? R>h ` >ooZj9:' 八. 中期总结
VE8;sGaJ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
}pJwj 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
"?mJqA 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
J:skJ.Wx 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
|\n_OS7 n[(Qr9 B-l'vVx 0>zbCubPH j!3 Gz EAeqLtFqs 九. 简化
VcoOeAKL 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
Qqlup 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
NssELMtF!g 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
/JT#^Y 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
`UBYp p +-*/&|^等
@Pt="*g 2. 返回引用。
<^$<#Kd =,各种复合赋值等
p ]d]QMu 3. 返回固定类型。
MR}Agu#LG 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
t#2(j1 4. 原样返回。
$1v&azM. operator,
|7zd%! 5. 返回解引用的类型。
`hb%+-lj+ operator*(单目)
l<);s 6. 返回地址。
+!|9hF' operator&(单目)
x*/S*!vx\ 7. 下表访问返回类型。
~*wk6&| operator[]
I(XOE$3 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
tPF.r operator<<和operator>>
>vA2A1WhW 7a~X:# OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
KRA/MQ^7~U 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
ow]053:i 4#lo$# template < typename Left >
~sXcnxLz struct value_return
}I>tO9M {
ctGL-kp template < typename T >
>qF CB\( struct result_1
b1($R[ {
GI1 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
% oo2/aF } ;
\*<d{gZ~ n<u
$=H template < typename T1, typename T2 >
WILMH`
struct result_2
\7'+h5a {
a8UwhjFO typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
7yh/BZ1 } ;
tw9f%p } ;
NN?`"Fww %xyou:~0zs )'+8}T]xQ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
(R("H/6xs Ug<#en 下面我们来剥离functor中的operator()
Ptdpj)oi&Q 首先operator里面的代码全是下面的形式:
&eX!#nQ_. Sxh]R+Xb return l(t) op r(t)
mmk=97 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
fd.^h*'mU return op l(t)
#^ A* return op l(t1, t2)
(O(}p~s return l(t) op
Jh!I:;/ return l(t1, t2) op
LHo3
Niy. return l(t)[r(t)]
*(T:,PY return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
yvO{:B8% #;2n;.a 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
,tu.2VQc@ 单目: return f(l(t), r(t));
`M^=
D&Bf return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
o9dY9o+Z 双目: return f(l(t));
Tq[kl'_ return f(l(t1, t2));
2so! 下面就是f的实现,以operator/为例
_ =VqrK7T 3!|;iJRH struct meta_divide
^Xq 6: {
2Tp1n8FV template < typename T1, typename T2 >
?WqT[MnK static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
^<a
t'jk6 {
[QoK5Yw{ return t1 / t2;
]\hSI){ }
os:A] } ;
(jRm[7H b((M)Gz 这个工作可以让宏来做:
8h*Icf Enn"hdI #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
q(.sq12<<W template < typename T1, typename T2 > \
%,@e^3B static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
{YAJBIvHV 以后可以直接用
.yqM7U_ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
qh|_W(`y 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
'}Z~JYa0 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
YA_c
N5p/@ PGhY>$q>b c|B.n]Z 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
0uOkMuy< :~tAUy":_* template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
;Q OBBF3HG class unary_op : public Rettype
F@'Jbd` {
^6MU
0Q2 Left l;
7XTkX"zKj public :
Bn#?zI unary_op( const Left & l) : l(l) {}
|y!=J$$_H =S+wCN template < typename T >
Vt %bI0# typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~962i#&4 {
8*#R]9 return FuncType::execute(l(t));
tl,.fjZn }
Wz49i9e+d
-:Da&V template < typename T1, typename T2 >
|ef7bKU8 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
r~jm`y {
Y)0*b5?1r return FuncType::execute(l(t1, t2));
q<[P6}. }
v7BA[j Qr } ;
I7 |Pi[e y&q*maa[ GK)?YM 同样还可以申明一个binary_op
V:In>u$QJ! U\4g#!qj template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
;4R$g5-4X class binary_op : public Rettype
ov`h {
Z0x ar]4V Left l;
m4hX 'F Right r;
\HxT@UQ)~ public :
ddJQC|xR} binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
h58`XH &zl|87M template < typename T >
8ndYV>{f typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~
-4{B {
`18qbot return FuncType::execute(l(t), r(t));
c]x1HvPE }
Uol|9F NPhhD&W_ template < typename T1, typename T2 >
5,3'=mA6 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\8)U!9,$nn {
;(f)&Yom return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
#a/5SZP
Z\ }
+X#vVD3" } ;
[pC$+NX -[*,^Ti` !o5
W 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
2 Wt> Mi 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
|4)>:d DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
-V-RP;"> 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。
prC;L*~8 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
[;r)9mh7 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。。。
p#ol*m5wE 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
(7mAt3n
k 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)
%824Cqdc 下面是修改过的unary_op
,V,`Jf EY^1Y3D w0 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
!^^?dRd*v class unary_op
kW2sY^Rg {
#+:9T/*>0 Left l;
T}Km?d MuYk};f public :
Pj#<K%Bz 5QW=&zI`= unary_op( const Left & l) : l(l) {}
eK6hS_E #^`4DhQ/
1 template < typename T >
8UW^"4 struct result_1
j|4<i9^} {
jlkmLcpf typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
3*]eigi) } ;
p31NIf` [=E template < typename T1, typename T2 >
UR%/MV struct result_2
?+_Gs;DGVE {
txJr; typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
.\[`B.Q } ;
xAqb\|$^ DwaBdN[!7 template < typename T1, typename T2 >
OglEt[ " typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
n)L* {
bt"W(m&f return OpClass::execute(lt(t1, t2));
~T ]m>A! }
88VZR&v $}<PL}+ template < typename T >
E.r>7`E typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/,89p&h {
"w^!/ return OpClass::execute(lt(t));
#D<C )Q }
)2pbpbWX> {J{+FFsr( } ;
V[{6e VYu~26Zr XF P atd 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
UM!ENI| 好啦,现在才真正完美了。
|2?'9< 现在在picker里面就可以这么添加了:
QP@%(]f G kjW+QT?T& template < typename Right >
z{[xze-f picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
W0(_~ {
O*eby*%h return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
4zASMu }
2>|dF~" 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
e>7]w,*| u}>#Eb |S_T^'<W c]$i\i# qHsUP;7 十. bind
[OjF[1I)u 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。
?5U2D%t 先来分析一下一段例子
+EFgE1w )i~cr2Hk ~J5+i9T.) int foo( int x, int y) { return x - y;}
1q~+E\x bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
0]>u)% bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
`k=bL"T>\ 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。
{FO;Yg' 我们来写个简单的。
3!3xCO 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
l]@&D#3ZM 对于函数对象类的版本:
$k|g"9 *YW/_ template < typename Func >
&K[_J struct functor_trait
3t`P@nL0; {
V_>\9m typedef typename Func::result_type result_type;
ji1viv } ;
YsG%6&zEq 对于无参数函数的版本:
* 1T& \X<bH&x:z template < typename Ret >
t2EHrji~ struct functor_trait < Ret ( * )() >
-mC0+}h {
vh"R'o typedef Ret result_type;
*Nw&_<\9Q } ;
9!f/aI 对于单参数函数的版本:
uG?_< mun $u7;TW6QD template < typename Ret, typename V1 >
DamCF struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
r^h4z`:L {
x N=i]~ typedef Ret result_type;
]Gpxhg } ;
Yb:\a/ y 对于双参数函数的版本:
P.6nA^hXB ,%n\= template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
#?5 (o struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
8
![|F: {
,RE\$~`w typedef Ret result_type;
yN~dU0.G6! } ;
^w(p8G_-w 等等。。。
s<*XNNE7 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
cYFiJJLG] j H19k}D template < typename Func >
Acnl^x7Y1 struct func_return
f_[<L {
q:l>O5 template < typename T >
&Q+Ln,(&L struct result_1
z|=}1;(. {
kV?y0J. typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
=fu
:@+ } ;
w<zIAQN Ks=>K(V6 template < typename T1, typename T2 >
g$(
V^ struct result_2
qi;f^9M% {
OH;b"] typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
nNrPHNfqD } ;
#rxVd
7f } ;
W"):-Wq !O-T0O y(Y!?X I 最后一个单参数binder就很容易写出来了
{8 8 )~ eyefW n& template < typename Func, typename aPicker >
bx<RV7>0 class binder_1
6WV\}d: {
GMMp|WV| Func fn;
.}'qUPNR aPicker pk;
&F\? public :
Em?d*z JXCCTUO template < typename T >
~3WM5 fv struct result_1
1=#q5dZ] {
/3;4#:Kkw typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
f-}[_Y%; } ;
N*%@
j]*j}%hz template < typename T1, typename T2 >
5V5%/FUm struct result_2
TftHwe):V {
L~(_x"uXd typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Ae69>bkE0 } ;
)_{dWf1 ulu9'ch binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
/E
Bo3` cU ?0(z7 template < typename T >
rrQQZ5fh b typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
kjEEuEv {
5nv<^>[J return fn(pk(t));
|_o=^?z' }
.7i` (F) template < typename T1, typename T2 >
Uu!f,L;ty typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
T6H}/#*tK {
MxSM@3 v( return fn(pk(t1, t2));
ObLly%|i }
I"Ms-zs } ;
r)Ap8?+ V2$h8\a RRmLd/( 一目了然不是么?
T?:glp[4I 最后实现bind
ZN!4; H,+I2tEs H2Z1TIh template < typename Func, typename aPicker >
]?3un!o3o picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
9;Itqe{8w {
Gqcq,_?gt return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
!,[C]Q1 }
p[<Dk$7K RQ'exc2x0 2个以上参数的bind可以同理实现。
6:q"l\n> 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。
h.-@ F ~.A)bp 十一. phoenix
NG Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
4AG\[f
8q 43={Xy for_each(v.begin(), v.end(),
rA2g& (
6b%WHLUeT do_
^xh}I5 [
.mDM[e@' cout << _1 << " , "
L,mQ
]
PH?#)lD .while_( -- _1),
Sp7ld7c cout << var( " \n " )
+<xQM h8 )
q-]`CW]n );
*H?!;u=8 Gp4A.\7 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:
N5]0/,I} 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
p3]_}Y
D[# operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
#+$G=pS'v 那么我们就照着这个思路来实现吧:
?*?RP)V Zm=(+
f (>`5z(X template < typename Cond, typename Actor >
`)GrwfC class do_while
%^I88,$&L {
]l'Y'z,} Cond cd;
cgl*t+o& Actor act;
9AxCiT. public :
UNPezHaz template < typename T >
2zVJ vn7 struct result_1
1AG=%F|. {
`}BF${vF typedef int result_type;
X@k`3X } ;
TUHi5K wD68tG$ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
\[gReaI {?J/c{=/P template < typename T >
:4MB]v[K typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L]d-hs {
0PU8#2pR do
([-|} {
S,<EEtXQ act(t);
UJfEC0 }
YqPQ%
while (cd(t));
zX0mdx<|< return 0 ;
uiJS8(Cb }
yY[<0|o u } ;
JJ{9U(`_y6 (FJ9-K0b{n 4m*M,# mV 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
GN!qyT 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
F)+{AQL 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
b&=5m 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
wk6NG/< 下面就是产生这个functor的类:
;9~6_@,@o vG;zJ#c AC;V
m: @{ template < typename Actor >
u0#}9UKQ class do_while_actor
z I+\Oll#Q {
H ,+?
t Actor act;
xdf82) public :
^s@8VAwi do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
c)A{p P>sFV template < typename Cond >
?0YCpn picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
x.3J[=z=> } ;
?Y:8eD"* zN{K5<7o n>A98NQ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
2Fz|fW_ 最后,是那个do_
VxY+h`4# $<^u^q37u "Kc>dJ@W class do_while_invoker
]S(%[| {
wKi^C8Z2 public :
u1z template < typename Actor >
mwY
IJy[ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
{X[ HCfJd {
Ux#x#N return do_while_actor < Actor > (act);
Qt,M!i, }
8E4mA5@ } do_;
`2`\]X_A{ /DqLrA 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
4#5:~M } 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
w.lAQ5)I%\ 最后来说说怎么处理break和continue
Pfm_@'8 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。
yuDZ~0]R 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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