一. 什么是Lambda
M"qS#*{ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Fq
oh!F 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,
OjG`s-91& } *C vM$hCV~N >,_0Mem2Rr class filler
8$Zwk7 w8A {
Di}M\!-[ public :
F?cwIE\J void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
e{XzUY6 } ;
Rh$+9w y7rT[f/J wf\7sz 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:
p&)d]oV> kd]CV7(7 iC>%P&|-)| 7fS NF7/+ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
0L ,!o[L* V\]j^$ qHo Hh 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
dV}]\8N nII#uI/!q I _N:j,Mx
\d]Y#j< 二. 战前分析
2m*/$GZ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
BSJS4+,E 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
^SsnCn-e .c @Y?..+ G K3T w for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
kg7bZ /* --------------------------------------------- */
KK6z3"tk5 vector < int *> vp( 10 );
>msQ@Ch transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
)54a' Hp /* --------------------------------------------- */
%W=BdGr[8z sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
X=lsuKREZ /* --------------------------------------------- */
2i
!\H$u` int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
~F-lO1 /* --------------------------------------------- */
SXO.|"M for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
cu'( Hj /* --------------------------------------------- */
G)M! ,
Q for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
o`7 Z<HF ZH>i2|W< '$'a .q1q9 ct
OCj$$u 看了之后,我们可以思考一些问题:
Dsc0;7~6 1._1, _2是什么?
njO~^Hl7 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。
G!G:YVWXP 2._1 = 1是在做什么?
o~L(;A]yN 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。
~Lg ;7i1L
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。
EE`[J0 ( F#RN m5 YK$[)x\S 三. 动工
iVf7;M8O 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
t.VVE:A^% FKL@,>!<e wPu.hVz v ;Q*0%~ template < typename T >
;(;~yB|NZ5 class assignment
TA:uB[Ji {
+{m+aHk T value;
A=Hv}lv public :
zxH<~2 assignment( const T & v) : value(v) {}
0 z]H= template < typename T2 >
JP5en T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
UIg?3J}R } ;
C]l)Pz$ bmi",UZ:F yHlQKI 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
11Qi
_T\ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
pzUr9 .X"&kO>G H+]h+K9\7 3/uvw>$ class holder
LHu {
+Wy `X5v public :
|:4?K*w", template < typename T >
],~[ ^0 assignment < T > operator = ( const T & t) const
-1NR]#P' {
$<C",& return assignment < T > (t);
iQT0%WaHl }
}~ N\A } ;
Ea'jAIFPpO \/gf_R_GN bb\XZ~)F 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
3 |LRb/| :D;pD l static holder _1;
.3XiL=^~Qp Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
rnp; R /0Qo( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
*O @Zn 而不用手动写一个函数对象。
!b4AeiL>w @,;h!vB*= m|x_++3 |`Yn'Mj8rm 四. 问题分析
{Oq8A.daJ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
Ruq>+ }4 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
MU2kA&LH 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
PYs0w6o 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
0dS (g&ZR 下面我们可以对这几个问题进行分析。
?m7i7Dz
2G!z/OAj 五. 问题1:一致性
9HiyN>( 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
;lrO?sm 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
CR2.kuM0~ G %\/[
B struct holder
&DHIYj1 i {
?"<m {,yQI //
*zDDi(@vtK template < typename T >
/-m) T & operator ()( const T & r) const
%[9ty`UE {
BD}%RTeWKq return (T & )r;
S?a4IK }
iC^91!< } ;
w`+-xT% ?p 4iXHE 这样的话assignment也必须相应改动:
V>E7!LIn. c&wiTvRV template < typename Left, typename Right >
&`vThs[x class assignment
kTT%<
e {
#.fJ
M:"tG Left l;
!+z^VcV Right r;
#Cy3x-! public :
)+8r$ i assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
+|8.ymvm template < typename T2 >
ZG#:3d*) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
8y_(Iu|: } ;
c9Cc%EK xx7&y!_ 同时,holder的operator=也需要改动:
=5fY3%^b{ YO?o$Hv16 template < typename T >
ht>/7.p] assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
x>BFK@# {
;#IrHR*Bk return assignment < holder, T > ( * this , t);
K7(k_4 }
Jg{K!P|i Y"KJ`Rx 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
&b*v7c=o 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
4${3e
Sg_ _5(p=Zc return l(rhs) = r;
wL>*WLfR 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。
#2:?N8vz* 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
#Z
`Tk)u/ 5WxNH}{ template < typename Tp >
iyr8*L\ class constant_t
99By.+~pX {
/38I(0 const Tp t;
77aUuP7Iw public :
FV
aC8Kw constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
z[R
dM#L template < typename T >
ZU.E}Rn: const Tp & operator ()( const T & r) const
Bz>f {
,3MHZPJ?k] return t;
6@FhDj2X }
On!+7is' } ;
!Icznou\ (Pw,3CbJ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
jTV4iX 下面就可以修改holder的operator=了
J.U%W}Hx @icw:68 template < typename T >
cq
gCcO, assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
AGS(ud{ {
B1E:P`t return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
; !t?* }
^J^FGo|M QkD]9#Id& 同时也要修改assignment的operator()
hgE:2@ s~B)xYmyB' template < typename T2 >
Y$c7uA:4 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
@]}/vsI m 现在代码看起来就很一致了。
_Ye.29 P0OMu/ 六. 问题2:链式操作
>t'A1`W 现在让我们来看看如何处理链式操作。
O&;d8 2IA{ 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。
K]M@t= 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。
/?XI,#j3kM 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。
\Zx&J.D 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
L2}<2 gp $Rf9\ template < typename T >
xt"-Jmox struct result_1
u(f;4` {
-JPkC(V7] typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
gae=+@z } ;
5T( cy 7,Z<PE 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
ZHeq)5C ;f ;/?w-)n? template < typename T >
t>*(v#WeZ struct ref
NRT]dYf"z {
Xppb|$qp4H typedef T & reference;
nec}grA } ;
Z0y~%[1X template < typename T >
g=qaq
struct ref < T &>
/iQh'rp {
0CXXCa7! typedef T & reference;
`r3 klL,W' } ;
bXXX-Xc gYk5}E- 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
;YMg4Cs 1|H4]!7kE template < typename T >
dvZlkMm
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
k2,`W2]^E {
,mi7WW9 return l(t) = r(t);
Mk973'K' }
9h)8Mq+M 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。
{+d)M 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
~[og\QZX Vmh$c*TE 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
vRf$#fBEQ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
7w8UnPuM _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
uW#s;1H.) +5 调用divide的对象返回一个add对象。
hm0A%Js 最后的布局是:
I} +up,B]o Add
Y TY(Et1i / \
jA^Dk$ Divide 5
IqsUtWSp / \
'!?t+L%gO _1 3
>g~IP> 似乎一切都解决了?不。
^P]5@d v 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。
pBv,,d` 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。
^>Z7."uGY 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:
B3?rR-2mEE {^uiu^RAc template < typename Right >
34k>O assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
$9r4MMs{$ Right & rt) const
Yl"CIgt {
j)YX=r;xM return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
y^nT
G }
1=,2i) 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
vx' ] ; 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。
wqV"fZA\] 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。
GXQ%lQ 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。
JhTr{8{ 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。
|_7k*:#q: 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?
{[Y7h}7 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:
jrz.n4Y` 'wMvO{}$ template < class Action >
3^fwDt} class picker : public Action
L+
XAbL) {
AL,7rYZG$ public :
&HAu;u@ picker( const Action & act) : Action(act) {}
d8+@K&z| // all the operator overloaded
dKU:\y } ;
N81M9#,["~ "X;5*
4+ 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。
[uHC
AP 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:
9rT^rTV Buh}+n2]5 template < typename Right >
`^'fS@VA picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
*jPd=+d {
wQd8/&mmk return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
)s,tBU+N }
ST?Rl@4 2cIKph Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
ONDO
xXs 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。
G%>[7 ]H Wq5}LO) template < typename T > struct picker_maker
/^\E:(RH {
+r;t] typedef picker < constant_t < T > > result;
tCGx]\ } ;
CnZEBAU template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
5$Kj#9g-# {
M<NY`7$^ typedef picker < T > result;
6<QC|>p } ;
SDE$ymPx qz3
Z'
下面总的结构就有了:
Meep functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
*l"CIG' picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
c?. i;4yh picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
w%X@os}E 至此链式操作完美实现。
GbZ~eI`,2 WcY_w`*L j|&D(]W/ 七. 问题3
zy"k b 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
Xy!NBh7I V.qH&FJ=l template < typename T1, typename T2 >
~I;x_0iY4 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
P2aFn=f {
k0ai#3iJ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
@n.n[zb\| }
i|AWaG) p'%S{v@5(( 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
I=<Qpd4 i '*!c template < typename T1, typename T2 >
n^hkH1vY struct result_2
">3t+A {
W}3%BWn typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
} eHxw+. } ;
#Ktk[ "6 L97 ~ma 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
T`Up%5Dk 这个差事就留给了holder自己。
d4^x,hzV =7H\llL4BC _&9P&Zf4 template < int Order >
6_u!{ class holder;
7qUg~GJX template <>
8IxIW0 class holder < 1 >
~xsJML {
m;>G]Sbe public :
<Lxp t template < typename T >
w{xa@Q]t- struct result_1
!o?&{"#+ {
jIrfJ*z typedef T & result;
AH/o-$C& } ;
UQ;2g\([ template < typename T1, typename T2 >
ty"L&$bf struct result_2
!m9hL>5vR {
rEC typedef T1 & result;
;|?_C8 } ;
@{_X@Wv4iV template < typename T >
4;AQ12<[1 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
O< /b]<[ {
kBrA ? return (T & )r;
h^Yh~84T }
se2Y:v template < typename T1, typename T2 >
{6RA~ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
_a& Z$2O {
Z8Y&#cB return (T1 & )r1;
9{j`eAUZl }
lZ[J1:% } ;
|? fAe{*
.xmB8 R template <>
r2'K'?T3 class holder < 2 >
w@Q~ax/ {
l1]{r2g public :
<\Y(+?+uZ template < typename T >
Et(H6O8 struct result_1
j
nSZ@u {
H'/V<% typedef T & result;
*C+[I } ;
?Sa,n^b*H template < typename T1, typename T2 >
J(/J;PW struct result_2
y }R2ZO {
hFr+K1 typedef T2 & result;
Ij.mLO] } ;
I ZLCwaW template < typename T >
xZ`vcS( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
bCC &5b {
*WJK& return (T & )r;
9e>2kd }
3gVU#T[[ template < typename T1, typename T2 >
+2 oZML typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
cl&?'`
) {
~uZ9%UB_m return (T2 & )r2;
G;u~H< }
MmvOyKNZF } ;
OAW_c.)5D B]<N7NYn1 =FIZh}JD 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> >。
HDzeotD 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
@}!?}QU 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
{v=[~H>bt uaKbqX return l(i, j) = r(i, j);
V(0Y 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
`RE>gX G9QvIXRi return ( int & )i;
H*3u]Ebh return ( int & )j;
Q#ksf
h!D 最后执行i = j;
PHIc7*_ 可见,参数被正确的选择了。
*?uUP ;'V[8`Z@ MMET^SO i>CR{q Ti0kfjhX7 八. 中期总结
!.O[@A\.- 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:
K,|3?CjS 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
J>#yA0QD2 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
c?c\6*O 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
)zz{~Cf <kwF<J v<2,OcH V?x&\<;, A&v Qtd 9IG<9uj 九. 简化
$t"QLsk0 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。
+N+117m 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
AT3HHQD 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:
cyHbAtl 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
U*sQ5uq +-*/&|^等
S\t!7Xs%*U 2. 返回引用。
ebCS4&c =,各种复合赋值等
L1Yj9i 3. 返回固定类型。
'w72i/ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
1'TS!/ll]; 4. 原样返回。
tq'hiS(b operator,
s%Ph 5. 返回解引用的类型。
jR\! 2! operator*(单目)
u0oTqD? 6. 返回地址。
T>#~.4A0 operator&(单目)
BOM0QskLf 7. 下表访问返回类型。
,d_rK\J operator[]
N!dBF t" 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
$qZ6i operator<<和operator>>
9yTkZ`M28 =1|p$@L`% 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。
55<!H-zt 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
)*uo tV ;WYzU`<g template < typename Left >
#sjGju"#_ struct value_return
BU>R<A5h {
4o@:+T:1 template < typename T >
811QpYA struct result_1
1?8M31 {
T9r6,yY typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
\?8q&o1=] } ;
&;JeLL1J p^ROt'eQ< template < typename T1, typename T2 >
!~'D;Jh struct result_2
5{1=BZftZ {
Zn)o@'{}{ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
-}oH],C } ;
]qq2VO<b } ;
.Sa=VC?EZ 0Db=/sJ> HEa7!h[a' 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
gCkR$.-E &%/T4$'+Y+ 下面我们来剥离functor中的operator()
?LU>2!jN 首先operator里面的代码全是下面的形式:
V7gL*,3>= eUR+j?5I return l(t) op r(t)
N;!!*3a9= return l(t1, t2) op r(t1, t2)
(0_zp`) return op l(t)
IIBS:&;+- return op l(t1, t2)
bi@'m?XwJ return l(t) op
-T+'3</T return l(t1, t2) op
a7u*d`3X= return l(t)[r(t)]
/FPO'} 6i return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Wk/Q~o &><b/,] 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:
IFa~`Gf [ 单目: return f(l(t), r(t));
xy&*s\=: return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
wzoT!-_X 双目: return f(l(t));
PX/^* return f(l(t1, t2));
L|-|DOgw 下面就是f的实现,以operator/为例
LZs'hA<L oGg<s3;UND struct meta_divide
]EDCs?, {
L
9cXgd template < typename T1, typename T2 >
mC0Dj O static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
i=P}i8,^= {
P&tw!B return t1 / t2;
*a{WJbau] }
/!p}H'jl } ;
f;,*P,K 0blbf@XA 这个工作可以让宏来做:
[fvjvN` r5(efTgAd+ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Q4]Od{[ template < typename T1, typename T2 > \
N$:-q'hX static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
JlRNJ#h> 以后可以直接用
WI&}94w DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
.VUnOdI 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
'`W6U]7> (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。。。)
dShGIH? D,=#SBJ :Z UFj!7gX ] 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
DeT$4c*:[ ,TB$D]u8 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
M&9urOa` class unary_op : public Rettype
C,LosAd {
NB.'>Sar Left l;
#67 7,dn public :
2<w vO 9 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
@*=5a(# d(b~s2\i template < typename T >
U+E9l?4R typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
n3-VqYUP {
1O,8=,K2a return FuncType::execute(l(t));
# M!1W5# }
7+X~i@#rU |}<Gz+E> template < typename T1, typename T2 >
p_EM/jI, typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
M&Ln'BC {
n:1Ijh
1 return FuncType::execute(l(t1, t2));
e VQ-?DK }
}*qj,8-9 } ;
pDvznpQ ,LmP >Q. ~0?B 同样还可以申明一个binary_op
:l iDoGDi &rX#A@= template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
C[#C/@ class binary_op : public Rettype
dq'f
>Sz} {
;mwnAO Left l;
puMbB9) Right r;
iY&I?o!Ch public :
E8p,l>6(f binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Mk+G(4p Unb3
Gv#O template < typename T >
rQ U6*f typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%9S0!h\ {
5)h fI7{d return FuncType::execute(l(t), r(t));
=]"I0G-s! }
|z:4T%ES {c*5 )x! template < typename T1, typename T2 >
kl9~obX
1 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_./s[{ek {
a1_ o return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
6Q_A-X3hk }
ev_' .t' } ;
Q[|*P ] w H3ovF ;G3?Sa7+ 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
s2 :Vm\ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
x.] tGS DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
8gt&*;'}*D 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。
~mi4V 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
'!,(G3 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。。。
wQ@:0GJH 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
uxh>r2Xr= 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)
Eciu^ 下面是修改过的unary_op
V@O)7ND M:iH7K template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
e6jA4X+a class unary_op
!H9^j6| {
WLfDXx2A Left l;
ae]6F_Qtc* d~{$,"!-f public :
1)zXv Q {BA`Q@V unary_op( const Left & l) : l(l) {}
j|!t3}(( MOnTp8 template < typename T >
mo(>SnS< struct result_1
K'
<[kh:cl {
BfVh\lkH typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
BpYxH#4 } ;
Y~UAE. CXyb8z4/+ template < typename T1, typename T2 >
<1<xSr struct result_2
6DgdS5GhT_ {
oVPr`] typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
4neO$^i8J } ;
ylQj2B,CB SO[ u4b_"h template < typename T1, typename T2 >
xk7Dx} typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*kYGXT,f] {
N#t`ZC&m' return OpClass::execute(lt(t1, t2));
MtN!Xx }
$60`Hh 4/ >V)"TZH template < typename T >
}<l:~-y| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!@N?0@$/ {
uN>5Eh&=Pf return OpClass::execute(lt(t));
h8(>$A- }
Pw thYy cY kb3( } ;
>!a- " RtpV08s\ W g6H~x 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
RwOOe7mv 好啦,现在才真正完美了。
~dp f1fP 现在在picker里面就可以这么添加了:
)7o?}"I h,]VWG template < typename Right >
[)~1Lu picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
v}d)uPl}; {
G'PZ=+!XO/ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
6y MZ2% }
_*Z3,*~"X 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。
e6J^J&`|4 pi/0~ke4" !jSgpIp ()O&O+R|) \]5I atli 十. bind
ugE!EEy[^ 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。
ubOXEkZ8N 先来分析一下一段例子
2{vAs ZILJXX4 "* F`,I3 int foo( int x, int y) { return x - y;}
~QxW^DGa7] bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
B%MdJD> bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
_6ck@ 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。
c1jRj=\ 我们来写个简单的。
g,]m8%GHE 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
J@6j^U 对于函数对象类的版本:
tH.L_< N 6l;2kztGp template < typename Func >
DF4CB# struct functor_trait
@p
WN5VL {
{B4qeG5 typedef typename Func::result_type result_type;
g3>>gu#0DC } ;
hd~#I<8;2 对于无参数函数的版本:
vO~Tx 1PUZB`"3 template < typename Ret >
,qv\Y] struct functor_trait < Ret ( * )() >
L~Peerby {
-`* 'p i typedef Ret result_type;
{tY1$}R } ;
kmc"`Ogotw 对于单参数函数的版本:
"#E<Leh' <<A#4!f template < typename Ret, typename V1 >
n-l_PhPQ` struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
CW?Z\ {
ftR& 5!Wm typedef Ret result_type;
83t/\x,Q } ;
cGgfCF^` 对于双参数函数的版本:
c$7~EP gK({InOP template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Z_m<x! struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
YI,t{Wy {
62zu;p9m typedef Ret result_type;
m}s.a.x } ;
Rk3
bZvj3 等等。。。
L6{gwoZf3 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
F=1 #qo<? yxp,)os: template < typename Func >
:;]9,n struct func_return
v
x/YWZ {
/3~L#jS template < typename T >
2[qfF6FHA struct result_1
WK(X/!1/k {
UgS`{&b36 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
TaBya0- } ;
rpm \!O "IT7.!=@9 template < typename T1, typename T2 >
%gAT\R_f struct result_2
Y'iyfnk {
Xi[]8o typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
n>j2$m1[ } ;
:e;6oC*"q } ;
DlE, aYB $">j~! ' nf 8V:y4 最后一个单参数binder就很容易写出来了
FrXP"U}Y Nn FR; template < typename Func, typename aPicker >
R2sG'<0B0 class binder_1
\j62" {
"N6HX* Func fn;
"j,vlG aPicker pk;
J~]@#=,v public :
?1JY6v]h4 ^?+[yvq template < typename T >
P{6$".kIY struct result_1
Rq5'=L {
s~A-qG> typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Lxv 4w } ;
U\?D;ABQ% 49&i];:%7% template < typename T1, typename T2 >
C:t>u.. struct result_2
#[{{&sN {
ya8p
4N{_ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
^WO3, } ;
{jB>]7 e,e(t7c?d binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
kWZY+jyt P W{"sB:E template < typename T >
z0<E3t typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
nZ(]WPIN" {
CE`]X;#y return fn(pk(t));
P>X[} }
1\m,8i+gU template < typename T1, typename T2 >
'@.6Rd 8 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/x ?@Mn> {
VGeTX 4h return fn(pk(t1, t2));
nwKp8mfP }
(6ga*5< } ;
h{^v756L )4=86>XJT OA&'T*)-A6 一目了然不是么?
E .Xp\Dm71 最后实现bind
M0fN[!*z $kTm"I x:MwM? template < typename Func, typename aPicker >
s"=TM$Vb picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
:$b` n {
$45|^.b return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
]|CcQ1#|H }
Yvo*^jv @Z
==B%` 2个以上参数的bind可以同理实现。
v}j5G,
[- 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。
mufGv%U2 o{,IO!q 十一. phoenix
A4,{ep'Z! Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
FprdP*/ ]{6/6jl for_each(v.begin(), v.end(),
u>fMO9X}2 (
?;CIS$$r do_
R QQ'Wg [
D#&9zR86F cout << _1 << " , "
LVB wWlJ ]
Hh^ "c} .while_( -- _1),
=\%ER/ cout << var( " \n " )
dXh[Ea^ )
vYV!8o.I );
6
H P66B 6v3l^~kc' 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:
@@oJ@; 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
GB|>eZLv< operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
x!_5/ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
$UH:r y<FC7 2@ZVEN template < typename Cond, typename Actor >
Nz2V aZ class do_while
47Z3nl? {
n>, :*5"G Cond cd;
'M~`IN` Actor act;
*ai~!TR public :
u?`{s88_mF template < typename T >
LsWD^JE. struct result_1
ruGJZAhIA^ {
yk8b>.Y\A typedef int result_type;
x8@ 4lxj } ;
+ kKanm[!v n\((#<& do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
v@%4i~N ~x,_A>a template < typename T >
T5u71C_wmt typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1- s(v)cxh {
^5E9p@d"J do
N4+Cg t( {
IrL%0&*hS act(t);
2V)+ba|+ }
g9" wX?* while (cd(t));
F9o7=5WAb return 0 ;
/ rc[HbNg. }
}dzdx " } ;
/*y5W-'d^ fG'~@'P~ ^ 0YQlT98 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
>*{k~Y-G 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。
VBL4cU8D 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。
}e$ 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。
h_(M#gG 下面就是产生这个functor的类:
Wz'!stcp We{@0K/O S9l,P-X` template < typename Actor >
r"2lcNE class do_while_actor
+Xs E {
m:h6J''<Z* Actor act;
kZG .Id public :
d MR?pbD do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
v`,!wS
OlCqv-B2& template < typename Cond >
"HJ^>%ia
picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
x\G% } ;
v%qOW)]. ! eZls wU+r]SK@ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
7G_<+rn 最后,是那个do_
J|
N 6r <{cY2cx~3 6
^3RfF^W class do_while_invoker
xw9ZRu<z {
F~6]II public :
,5$G0 template < typename Actor >
Fy{yg]O" do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
rByth,| {
vIJ5iLF return do_while_actor < Actor > (act);
N-upNuv }
[<53_2]~ } do_;
Eto"B" OCrTzz8 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
V#w$|2 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
_+By=B.' 最后来说说怎么处理break和continue
HMF2sc$N 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。
\eKXsO"d 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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