一. 什么是Lambda
|#^u%#'[2 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
]QJLES 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,
L}P<iB 2shr&Mfp[ [a53H$`\5 ZtlF]k:MV class filler
67+ K
?!, {
P+:FiVj@~ public :
&1ASWllD void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Q6Vy} } ;
T#DJQ"$ &Y\Vh} k`62&"T 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:
{oy(08`6 yyPkjUy[ q@~N?$> -A(]",*J for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
:iD([V y)t< r *^bqpW2$q 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
_*0!6?c w{#K.dx F2:+i#lE ;E l"dqH 二. 战前分析
M}!7/8HUC 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。
;26a8g( 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
O(!J^J3_z _M8Q% !`hiXDk*2 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
dB ?+-aE /* --------------------------------------------- */
>M<rr!| vector < int *> vp( 10 );
Wo&MHMP transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
J_
?;On5 /* --------------------------------------------- */
12gcma} sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
PPU,o8E+ /* --------------------------------------------- */
^Jcs0c
@\ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
68V66:0 /* --------------------------------------------- */
wA|m/SZx for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
*>n<7T0 /* --------------------------------------------- */
~P
1(%FZ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
K||9m+ ;J Dn1(6 ^*#5iT8/ [?r`8K2!, 看了之后,我们可以思考一些问题:
? ;i O 1._1, _2是什么?
z\*ii<-@ 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。
0$b)@ 2._1 = 1是在做什么?
{-2I^Ym 5i 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
5rRYv~+ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
Tm-Nz7U^^ UpL?6) C|5eV=f)P 三. 动工
R!0O[i 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
MLtfi{;LH jY-{hW+r s+YQ
:>F u3(zixb template < typename T >
Q@6OIE class assignment
P6&@fwJ< {
zGHP{a1O7 T value;
j!B+Q public :
;g?oU"Y M assignment( const T & v) : value(v) {}
JOS,>;;F4 template < typename T2 >
{1li3K&0s T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
><}FyK4C } ;
&?f{. cW4:eh 'e_^s+l)a 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
{" S"V 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
tPIT+1. ]z xgn@1.}G OE]zC NVU @m+m~ class holder
7pH(_-TF {
f9W@!]LHJ public :
?M.n 9|}y template < typename T >
;:,hdFap assignment < T > operator = ( const T & t) const
k(+EY% {
Vcz ExP return assignment < T > (t);
w{f!t8C*s }
<k-&Lh:o3 } ;
=o^oMn 8ME_O~,N -^]8wQU 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
xQ\/6| kE;h[No&K static holder _1;
D+lzISp~e Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
+ ObP[F >&6pBtC_ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
[tGAo/ 而不用手动写一个函数对象。
N3
.!E| c"Kl@[1\~ /{vv n Q*&>Ui[& 四. 问题分析
e`
Z;}&
, 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
.I$Q3%s 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。
^\Tde*48 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
P+ONQN| 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
j|gQe .,1 下面我们可以对这几个问题进行分析。
_U( b -CtLL_ I 五. 问题1:一致性
,l^; ZE 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?|
_TfG-Ae 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
|=L~>G &b8Dy=# struct holder
2a8ZU{wjn {
vh 5`R/<3 //
4+e9:r] template < typename T >
~XQj0' T & operator ()( const T & r) const
fgIzT!fyz {
^BIB'/Kh) return (T & )r;
[y-0w.V=oE }
Nd'+s>d0 } ;
XdE#l/# )#n0~7
& 这样的话assignment也必须相应改动:
|TLU O32p8AxEz template < typename Left, typename Right >
'Vq
<;.A class assignment
@{ *z1{ {
o7 ^t-
L Left l;
OD7tM0Wn Right r;
d
4w+5H"u public :
CB_ww= assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
ts%XjCN[ template < typename T2 >
7s@%LS T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
<wWZ]P2] } ;
d.Wq@(ZoA aNLRUdc. 同时,holder的operator=也需要改动:
z(b0U6)qQ 0NrUB template < typename T >
C1&~Y.6m assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
@yiAi:v@ {
H~IR:WOw return assignment < holder, T > ( * this , t);
`>KB8SY:qK }
Y'7f"W JAJo^}}{b 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。
"#1KO1@G 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
qn)
VKx= |s[kY return l(rhs) = r;
(3a]#`Q 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。
OXcQMVa
6 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
k+#6 ;D.a |(Q template < typename Tp >
x}v]JEIf[Q class constant_t
gP%S{<.? {
lZ]x #v const Tp t;
tQ0iie1Ys public :
?.Mw constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
dd1CuOd6(1 template < typename T >
KG9h
rT const Tp & operator ()( const T & r) const
Y~z3fd {
Ua0fs|t1v return t;
/$
Gp<.z }
zURxXo/\V } ;
cV^r_E\m "Kky|(EQ$$ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Nfe 下面就可以修改holder的operator=了
WqQAt{W/< &j=FxF9o template < typename T >
KglL@V7 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
YZ>L\ {
jZwv!-: return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
ffyDi 1Q }
OBrbWXp@ XG_h\NIL 同时也要修改assignment的operator()
%]NaHf pT3p!/pl3 template < typename T2 >
tuH8!. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
.axJ '*~W 现在代码看起来就很一致了。
1eQfc{[g rXl ~D! 六. 问题2:链式操作
F<FNZQ@<U 现在让我们来看看如何处理链式操作。
-Pds7}F8 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。
H'2&3v 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。
+9mE1$C 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
jw63sn 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
@c3GJ'"X {2jetX`@h template < typename T >
<X@XbM struct result_1
EJC{!06L'/ {
)}ygzKEa typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Jv_KZDOdk } ;
'Mp8!9=& E|R^tETb 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
8{DZew / f};lH[B3y template < typename T >
>
mI1wV[ struct ref
P`z#tDT^" {
v9?hcJ= typedef T & reference;
`N<6)MX3>g } ;
J-iFAKN template < typename T >
Y:o\qr!Y struct ref < T &>
%DyukUJ {
Gg'sgn
typedef T & reference;
JH3$G,:zM } ;
4)- ?1?) Vyy;mEBg 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
!~sgFR8W &lbZTY} template < typename T >
^eF%4DUC; typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
War<a#0 {
RWyDX_z#< return l(t) = r(t);
Vo1,{"k }
s?-@8.@ 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。
)w.+( v( 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
f3r\X M1nH!A~o 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
{tS^Q*F _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
U&F1}P$fb _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
9)c{L<o}T +5 调用divide的对象返回一个add对象。
7Iz%Jty 最后的布局是:
d7,ZpHt Add
hM_0/o- / \
[D;wB|+, Divide 5
6yn34'yw / \
j ?c"BF. _1 3
kSL7WQe?j 似乎一切都解决了?不。
%E<.\\^% 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
U%.%:'eV= 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
g+(Cs OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
[p& n]T ]o!rK< template < typename Right >
Rs$fNW@P assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
8|]r>L$Wk Right & rt) const
o7:~C] {
RN,5>.w return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
5Z8Zb. }
+qPpPjG; 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
,\){-H/n 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。
J#1-Le8@ 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。
U-~6<\Mf 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。
$ ,:3I*}be 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。
w^Mj[v# 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?
2SjH7
' 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:
p :v'"A} 4n9".UHh template < class Action >
OBnf5*eJ class picker : public Action
!xE/ {
i}tBB~] public :
TTYM!+T picker( const Action & act) : Action(act) {}
tfKf*Um // all the operator overloaded
LqYP0%7 } ;
yr;~M{{4 Q>ZxJ!B<k 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。
VtTTvP3 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:
|2Krxi3* O c,E\~ template < typename Right >
0 _n
Pq picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
(7X|W<xT {
RJp Rsr
return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
k?bIu }
y
4
wV]1 L'Yg$9 Vz Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
|]M|IX8
o 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
mp'Z.4 Yg<L pjq5X template < typename T > struct picker_maker
K'6NW:zp~ {
OfE>8*RI4 typedef picker < constant_t < T > > result;
]2_b_ok } ;
_ww>u""B~ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Za110oF {
~M c'~:{O typedef picker < T > result;
>P<8E2}* } ;
S^8C\ E =8o$ 下面总的结构就有了:
]\JLlQ}#H 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。
Sux/=' 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。
gR\z#Sg picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
aAbK{=/y_! 至此链式操作完美实现。
_\2Ae\&c
}OsAO h&|S* 七. 问题3
ShIJ6LZ 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。
`MLOf ]Pp}=hcD template < typename T1, typename T2 >
f,} (=
u ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/!i`K{ {
w=QlQ\ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
&E?TR
A# E }
Vr^UEu.w? 3>'TYXs- 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:
W?:e4:Q ZLGglT'EW> template < typename T1, typename T2 >
R/WbcQ) struct result_2
IDY2X+C#U {
!,cLc}a typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
6"L,#aKm^ } ;
"*bP @W o#Viz: 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?
u]z87#4 这个差事就留给了holder自己。
zk;'`@7 5Ic'6AIz sU$<v( `" template < int Order >
#iiXJnG class holder;
ufi:aE=} template <>
L%`MoTpKq class holder < 1 >
n~Yr`5+Z {
rj
] ~g public :
<r1/& RW, template < typename T >
c;B: o struct result_1
v,L@nlD] {
T!jMh-8 typedef T & result;
W; zzc1v } ;
?u4t; template < typename T1, typename T2 >
9*2Q'z}_ struct result_2
] :SbvsPm {
]:r(U5 # typedef T1 & result;
hDf!l$e. } ;
*}'3|e4w} template < typename T >
Qx_]oz]NY typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
}Pm;xHnf& {
so>jz@!EE return (T & )r;
Bfu/w }
eyzXHS*s;L template < typename T1, typename T2 >
i )!+`w*Y typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
=x@v{cP {
m7|S'{+! return (T1 & )r1;
+Ym#!" }
[$D%]]/, } ;
IcA]B?+ ]Om;bmwt template <>
DP.Y<V)B class holder < 2 >
^
A J_
{
ILIv43QKM( public :
A
D%9;KQ8 template < typename T >
vhGX& struct result_1
UZ;FrQ(l{ {
z^o7&\: typedef T & result;
tPb<*{eG } ;
%w;wQ_ template < typename T1, typename T2 >
j%)@f0Ng struct result_2
yTR5*{?j {
o&)v{q typedef T2 & result;
'[vCC' } ;
~[Z(6yX template < typename T >
jSQM3+`b typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
GQ 0(lS {
=bOMtQ] return (T & )r;
v@,`(\Ca' }
8K9RA< template < typename T1, typename T2 >
J6mUU3F9f typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
HBm(l@#. {
jG%J.u^k return (T2 & )r2;
;qs^+ }
>-j([% } ;
@GWlo\rM6^ TPA*z9n+B 5Y>fVq{U?; 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> >。
b( ~#CHg 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
u/apnAW@M 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
ZmvtUma XZ"oOE0= return l(i, j) = r(i, j);
N8)]d 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
lXRB"z r-_-/O"l return ( int & )i;
eB9F35[ return ( int & )j;
$+ORq3 最后执行i = j;
uMjL>YLq{? 可见,参数被正确的选择了。
qu0q
LM ^ f[^.k$3d y/>Nx7C0=2 ;;N#'.xD jfYM*% 八. 中期总结
F$S/zh$)0 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
bsc#Oq] 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
[W99}bi$ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
g,B@*2Uj 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
d*$x|B|V @QDUz>_y j:$Z-s 69 J4p=c, I:WPP'L4o =N2@H5+7 九. 简化
qE.3:bQ!` 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。
cR/e
Zfl 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Gh}* <X;N 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:
]}pAZd 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
:BF
WX +-*/&|^等
]YY4{E(9d 2. 返回引用。
r-Oz k$ =,各种复合赋值等
A:\_ \B%< 3. 返回固定类型。
e 8^%}\F 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
C't%e 4. 原样返回。
6n/KL operator,
;x&3tN/I 5. 返回解引用的类型。
jX,A. operator*(单目)
*f SX3Dk 6. 返回地址。
`(]mUW operator&(单目)
ceLr;}?Ws 7. 下表访问返回类型。
PiLLUyQx operator[]
(L!u[e0[# 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
;L,yJ~ operator<<和operator>>
lUiO | `FK qVd 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。
eGUe#(I / 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
'cY@Dqg1 d>/4z#R}- template < typename Left >
_I%mY!x\` struct value_return
5a/3nsup5 {
f5R%F~ template < typename T >
&<) _7? struct result_1
wKJK!P {
KF7d`bRe typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
PAiVUGp5[ } ;
LNvkC4 R(2MI}T template < typename T1, typename T2 >
V3_qqz}`r struct result_2
oTA'=<W?D {
lEpPi@2PK typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
17VNw/Y } ;
0.#%KfQ } ;
G~NhBA9 Xg;q\GS/<i &WdP=E" 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
>P6U0 {9hhfI#3_ 下面我们来剥离functor中的operator()
VKi3z%kwK 首先operator里面的代码全是下面的形式:
XV!UeBq HPK}Z|Vl return l(t) op r(t)
|\]pTA$2 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
/sl#M return op l(t)
TSsx^h8/ return op l(t1, t2)
"?YpF2pD return l(t) op
6,]2;' return l(t1, t2) op
?#__# return l(t)[r(t)]
#|lVQ@= return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
w$Mb+b$ $'lJ_jL 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
K$M,d-
`b 单目: return f(l(t), r(t));
& aF'IJC return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
dTVM
!= 双目: return f(l(t));
Fh)YNW@ return f(l(t1, t2));
,7e 2M@=
下面就是f的实现,以operator/为例
'eoI~*}3WQ YC}$O2 struct meta_divide
RHq r-% {
s3M#ua#mX template < typename T1, typename T2 >
sk. rJ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
[oH,FSuO!2 {
H/ub=,Ej* return t1 / t2;
(7v`5|'0 }
;"%luQA<w } ;
16I(S B^1 Io9 这个工作可以让宏来做:
GF
Rd:e ||?wRMV #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
,qlFk|A| template < typename T1, typename T2 > \
tWdP5vfp static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
QpifO 以后可以直接用
fVBRP[, DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
I3?:KVa 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
l1RFn,Tzr (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。。。)
{K2F(kz?T ,@2d4eg4 Vs[!WJ
7 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
POQ1K
O LZu_-I template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
5TdI class unary_op : public Rettype
W&^2Fb {
M~!LjJg; Left l;
B?_ujH80m public :
;Y16I#?;Kh unary_op( const Left & l) : l(l) {}
t,;b*ZR jdVdz,Y template < typename T >
j!
cB typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
s[@@INU {
*-9b!>5eD return FuncType::execute(l(t));
n1c Q#u }
\'N|1!EO|t Bb/aeLv template < typename T1, typename T2 >
j Ns eD typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
YJwz*@l {
8%9OB5?F6 return FuncType::execute(l(t1, t2));
%K]nX#.B& }
Xq%!(YD| } ;
KBGJB`D* uO-R:MC |m7`:~ow 同样还可以申明一个binary_op
:hxZ2O?5_ @)8C template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
h-h}NCP class binary_op : public Rettype
K#{E87G( {
]H<C Rw Left l;
1')/ BM2 Right r;
Yui:=GgUrr public :
_'oy
C(:} binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
yc 5n -.WVuc` template < typename T >
`+/[0B=. typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
u]cnbm {
cWM|COXL+ return FuncType::execute(l(t), r(t));
ss3fq} }
wh:`4Yw jW",'1h<n template < typename T1, typename T2 >
L=}UApK typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+=@Z5eu {
`ionMTZY return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
P-`^I`r }
osX23T~- } ;
YKvFZH) F]?$Q'U w }2|Do$5 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
T}]Ao 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
(A&@
< DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
0KT{K( 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
c\4n 7m,y 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
o-Idr{ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
|/lIasI 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
HNuwq\w 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
J0p,P.G 下面是修改过的unary_op
+;[`fSi Pjb9FCA' template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Azz]TO class unary_op
L}a3!33)C {
IL:"]`f* Left l;
,em6wIq, p r0V) C6 public :
t1Khf X7c*T / unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Yhw* `"X khv! \^&DD template < typename T >
X-{:.9 struct result_1
BK d( {
\
bT]?.si typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
n"K7@[d } ;
Z ''P5B; YJ16vb9 template < typename T1, typename T2 >
5!ReW39c; struct result_2
/?XfVhA:A {
=OZ_\vO typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
C${TC+z } ;
}Rux<=cd| t2Y~MyT/ template < typename T1, typename T2 >
|b3/63Ri-0 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ycAQPz}=I {
'qd") return OpClass::execute(lt(t1, t2));
l*:p== }
S8)awTA9
B-gr2- template < typename T >
3MzY]J
y( typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
M7>\Qk {
[sk"2 return OpClass::execute(lt(t));
_gGy(` }
? s ewU9* L2h+[f } ;
6~/H#8Kdn P*T)/A%4 #EM'=Q%TO 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
#129 i2 好啦,现在才真正完美了。
v/haUPWF\ 现在在picker里面就可以这么添加了:
|B`tRq ?GC0dN template < typename Right >
j5)qF1W, picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
7=AKQ7BB>b {
vZDQ@\HrC return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
`cv:p|s }
5UM[Iz 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。
5,((JxX$ H= y-Y_R 68!fcK vxt^rBA ,RHHNTB(" 十. bind
-oo=IUk 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。
o_N02l4J) 先来分析一下一段例子
Ji[w; [qL O9y Q9sl *Sf^()5C, int foo( int x, int y) { return x - y;}
VV4_ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
>lW*%{|b$^ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
C/Z"W@7#; 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。
TatyD**( 我们来写个简单的。
}00e@a 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
awK'XFk 对于函数对象类的版本:
G9[-|[j^N Jr9}'l8 template < typename Func >
)AoFd> struct functor_trait
j&pgq2Kl {
Vwqfn4sx?i typedef typename Func::result_type result_type;
wm8x1+P } ;
"J1ar.li 对于无参数函数的版本:
8dhY"& .-ABo]hf template < typename Ret >
WI,=?~- struct functor_trait < Ret ( * )() >
80EY7#r@w {
l!=WqIZ typedef Ret result_type;
$g};u[y } ;
#50)D wD 对于单参数函数的版本:
8(D}y\ yBj)#m5! template < typename Ret, typename V1 >
Td
>k \< struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
j5O*H_D {
~-GDheA typedef Ret result_type;
3$cF)5V f } ;
-DnK)u\@ 对于双参数函数的版本:
hrD6r=JT<~ OQQ9R?Ll{ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
k#(cZ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
dL`
+^E> {
,f+5x]F?m typedef Ret result_type;
1#<E]<='t } ;
}(K6 YL 等等。。。
hI8C XG 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
g4X,*H #U}U>4' template < typename Func >
,no:6 struct func_return
WLLv a<{ {
$hQg+nY. template < typename T >
n4 @a`lN5g struct result_1
DV\ei") {
g8"7wf`0k typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
h12wk2@P/] } ;
U08?*{ i 8Xz template < typename T1, typename T2 >
~a%hRJg struct result_2
RKkI/ Z0 {
yp^* TD/J typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
`W n5
.V } ;
BfT, } ;
88$Y-g5* d6EY'*0 Dj+Osh 最后一个单参数binder就很容易写出来了
&>l8S lC?
ef;L|b%pp template < typename Func, typename aPicker >
jPNfLwVkl: class binder_1
N08n/u&cr, {
P{!:pxu[ Func fn;
fNPj8\#V, aPicker pk;
EiN)TB^] public :
F^z8+W it@} dZ template < typename T >
dt+
4$ struct result_1
&R*5;/
! {
b,R'T+4[ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
5]l7Z35 } ;
#cG479X" [B3aRi0AQ template < typename T1, typename T2 >
BpG'e-2 struct result_2
FT>~ES]cQd {
TrU@mYnE typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
je4&'vyU } ;
D!a5#+\C q{/Jw"e binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
5Y=\~,%\oH Gc!8v}[7J template < typename T >
dMmka typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
kO_XyC4( {
N"RYM~c7 return fn(pk(t));
5MY}(w }
;nKHm template < typename T1, typename T2 >
B8AzN9v&"N typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
n
E}<e: {
Y;F
R"~^ return fn(pk(t1, t2));
FP'lEp }
1`]IU_) 1B } ;
<-:@} |br 7EP|X. rHgdvDc 一目了然不是么?
` ]P5, 最后实现bind
+`zi>= L1kM~M #2R%H.*t template < typename Func, typename aPicker >
w<e;rKr picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
=l4\4td9p {
iEVA[xy=D return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
|8c:+8 }
prEu9$:t rk,1am:cg 2个以上参数的bind可以同理实现。
g~c|~u(W 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
Tj21YK.mk ~]W[ {3 ; 十一. phoenix
O| J`~Lk Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
%y\eBfW,/ RC{Z)M{~ for_each(v.begin(), v.end(),
aXbNDj
][ (
B UQn+;be do_
D5!K<G?-K [
04guud } cout << _1 << " , "
EKeh>3;? ]
`X<`j6zaG .while_( -- _1),
[s{r$!Gl cout << var( " \n " )
r7"A u" )
dH2]ZE0V );
gO:Z6}3vM 'uf2
nUo 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:
^jha:d 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
9c^skNbS operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
,3]?%t0xe 那么我们就照着这个思路来实现吧:
noh|/sPMD .D,?u"fk| hK39_A- template < typename Cond, typename Actor >
;eW'}&|LV class do_while
=Etwa {
|5~wwL@LW7 Cond cd;
f']sU/c= Actor act;
<L/M`(:=k public :
XK%W^a*x template < typename T >
}or2 $\>m struct result_1
e-iYJ? {
K)Zkj"y typedef int result_type;
Z?(4%U5z } ;
6I&j
cHH aXIB ) $1 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
o'^;tLs15 WHgV_o 8 template < typename T >
n4WSV typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
YO(:32S {
p584)"[*t do
I[=Wmxa?r {
nGx ~)T act(t);
9eGCBVW:* }
?UZ$bz while (cd(t));
s`#ntset0 return 0 ;
4\1wyN /}M }
b~/Wnp5 } ;
DhWWN>I D(qHf9 J&63Z 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
}2Cd1RnS 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。
CO:*x,6au 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。
L{2b0Zh' 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。
,TF<y#wed 下面就是产生这个functor的类:
#u8*CA9 0):uF_t< dv^e9b| template < typename Actor >
:/@k5#DY class do_while_actor
v~V;+S=gz {
X:G&5 Actor act;
QJ a4R public :
hGed/Yr do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
dd\bI_ [xtK"E# template < typename Cond >
|"CJ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Ii~; d3. } ;
0{0;1.ZP PyC;f8n'(
;48P vw>g} 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
TRgY :R_ 最后,是那个do_
M8^.19q; b&=]S( e86Aqehle class do_while_invoker
'bB>$E {
Mx/h?}u; public :
J 16=!q() template < typename Actor >
1Q&cVxA"\ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
tLS<0 {
E\R raPkQT return do_while_actor < Actor > (act);
Z!wD~C"D73 }
a9#W9eP } do_;
w::r?.9 ;JOD!| 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
"H5&3sF2 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
a3O nW\N 最后来说说怎么处理break和continue
fDU+3b 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。
cP*c(k~N 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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