一. 什么是Lambda
)XAD#GYM 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
6
w:@i_2^ 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,
Je~d/,^WU *,=WaODO % MX#MDA-4 Z`lCS
o; class filler
*^5..0du {
s(Tgv public :
k1
void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
0kB!EJ<OdG } ;
,-[dr|. "3Z<V8xB Q&Ox\*sMK 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:
*|DIG{ 4$<-3IP, ^>f jURR Ug|o($CY for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
C5jR|| )wwQv2E X[
o9^< 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
"x$RTuWA9 KGI0|Z]n~ 7VwLyy P"WnU'+ 二. 战前分析
h.W;Dmf6] 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
I=3e@aTZ, 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
uY;2tZldf= {%;KkC8=R jW-j+WGSM for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
(SlrV8; /* --------------------------------------------- */
gB?~!J? vector < int *> vp( 10 );
~CB6+t> transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
iEf6oM /* --------------------------------------------- */
Eb<iR)e H= sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
= ?hx+-' /* --------------------------------------------- */
]8X Y"2b int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
vQ}'4i8( /* --------------------------------------------- */
fYzOT,c for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
yEfV8aY'* /* --------------------------------------------- */
|,ZmRW^2K for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
{m/\AG)1I hL,+wJ+A _ .%\czO M7(vI4V 看了之后,我们可以思考一些问题:
0Up@+R2 1._1, _2是什么?
G/Xa`4"_ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
\
l+RX* 2._1 = 1是在做什么?
%#Vn?zr|~ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
Zbp ByRyN Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
aO]0|<2
j kxg]sr" '`Smg3T!~S 三. 动工
{t$
vsR 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Odr@9MJ Upr:sB 61Nj&1Ze $e|G#mMd- template < typename T >
w\'Zcw,d class assignment
rZy38Wo {
nr>g0_%m T value;
[Pdm1]":( public :
r'p;Nj. assignment( const T & v) : value(v) {}
,0#5kc*X template < typename T2 >
jG0{>P#+ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
+_?;%PKkuF } ;
FV/X&u8~ PZF>ia} d{f3R8~Q. 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
_gY
so]S^B 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
KZL5>E D4m2*%M X?b]5?K;r &
Ci UU class holder
z+1#p.F$@ {
'A,&9E{%1 public :
R.R(|!w> template < typename T >
.e2u)YqA assignment < T > operator = ( const T & t) const
?rQMOJR {
0*%j6*XDq9 return assignment < T > (t);
5( lE$& }
9jiZtwRpk } ;
2;4Of~ ]do0{I%\eq &j/ WjZPF 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
2C %{A f{lg{gA( static holder _1;
LS?hb)7 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
`"M=Z Vk Um\Nd#=: for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
GljxYH"]# 而不用手动写一个函数对象。
kF~}htv.= qyc:;3?wm |Gjd nD.4c-hd$q 四. 问题分析
Q/iaxY# 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。
mqk~Pno|< 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。
b^PYA_k-Xn 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
(@O F
Wc"p 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Y.@
vdW 下面我们可以对这几个问题进行分析。
7I`e5\ u |nXs'TO'O 五. 问题1:一致性
_"J-P={= 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?|
K3?7Hndf2 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
QQ97BP7W > K,Q`sS struct holder
K(Otgp+zb {
<!&nyuSz //
_p7c<$; template < typename T >
p[&'*"o!/ T & operator ()( const T & r) const
IQdiVj {
D<}KTyG] return (T & )r;
oj@B'j }
5_M9 T3 } ;
CIQo2~G ZSYXUFz 这样的话assignment也必须相应改动:
npz*4\4 suaTXKjyk+ template < typename Left, typename Right >
S8<O$^L^ class assignment
R{@WlkG} {
hti)<#f Left l;
"VkraB.i Right r;
I2%{6g@ public :
LKxyj@Eq assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
eUVE8pZl template < typename T2 >
F)lDK. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
rjQV;kX> } ;
h5x FP pF#nj`L 同时,holder的operator=也需要改动:
3Zdkf]Gh >va#PFHA template < typename T >
lW?}jzuo assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
`>'E4z]-_ {
{Rjj return assignment < holder, T > ( * this , t);
xc8MOm }
J^ryUOo}b ,S:LhgSP 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。
0NZg[ >H 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
hI;tB6 kfg9l?R$I< return l(rhs) = r;
D>~z{H%\ 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。
4&r^mGs, 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
o{?s\)aBa 1>4'YMdZi template < typename Tp >
S!2M?}LU class constant_t
*xM4nUu<~ {
yu<sd}@ const Tp t;
%z tCcgu* public :
Dx/?0F7V constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
4iRcmsP template < typename T >
?W9$= const Tp & operator ()( const T & r) const
AlIFTNg:" {
]k]P (w return t;
7
\!t/< }
C*b!E: } ;
yiSv#wD9 <:2El9l! 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
$dgY#ST% 下面就可以修改holder的operator=了
z(aei(U= y0M^oLx template < typename T >
b(I-0< assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
|OUr=b {
&$qqF& return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
@.a[2,o_ }
w=s:eM@ !GURn1vcAe 同时也要修改assignment的operator()
^|Of |(*ReQ?= template < typename T2 >
cMsm[D{b T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
- ~T LI&[ 现在代码看起来就很一致了。
V"#ie
Yn ),mKEpf 六. 问题2:链式操作
g599Lc&
现在让我们来看看如何处理链式操作。
vkOCyi?c 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。
x}i:nLhL 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。
\&`S~c V9 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。
b/Z=FS2T 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
A|I7R- LS+ _y<v= template < typename T >
mMS%O]m,| struct result_1
kTT!gZP$ {
/G9wW+1 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
7;)
T;X } ;
t)=u}t$ H? Z5ex 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:
6FiI\ !0CC &8C`
template < typename T >
#pErGz'{ struct ref
`6)GjZh^ {
Vi?[yu<F typedef T & reference;
93$'PwWgiF } ;
1\=)b< y template < typename T >
7$b!-I+a2 struct ref < T &>
BRPvBs?Q,{ {
s%2 w&Us* typedef T & reference;
-Id4P _y } ;
y$Sn3_9 V 3~;LNi 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
mFw`LvH?* Kp'_lKW)]q template < typename T >
zp:kdN7!^ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
ARGtWW~: {
C}<j8a? return l(t) = r(t);
3vfm$sx@ }
uPr'by 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。
2w>WS# 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
U$&G_&*0a 0/S|h"-L 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
;!q _+P _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
}A\s`Hm _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
qT$;ZV
# +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Aw~
=U! 最后的布局是:
rU=qr&f"B Add
_[su?C / \
}><VcouJ[ Divide 5
Uoe;4ni / \
?`bi8 Ck _1 3
N DZ :`D 似乎一切都解决了?不。
1@rI4U@D 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。
[APwHIS 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。
HQJ_:x
Y 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:
h+<vWo}H m-Q!V+XQp template < typename Right >
i t.Lh'N;T assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
UmUw>+A Right & rt) const
kU{+@MA; {
p2 V8{k return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
XP'<\ }
gBp,p\ Xc 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
D[32t0 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。
|ZZl3l=] 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。
d7waBsf 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。
n}/?nP\% 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。
rp^=vfW 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?
'APtY;x^{ 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:
bnHQvCO3$ :>4pH template < class Action >
un([3r class picker : public Action
a9]F.Jm {
s.7\?(Lg public :
r@b M3V_o picker( const Action & act) : Action(act) {}
mo+zq~,M // all the operator overloaded
v|fA)Ww } ;
B3|h$aKC O{b<UP'85 Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
sA$x2[*O 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:
2[!#Xf Bn:"qN~ template < typename Right >
J<hqF4z picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
:/UO3 c( {
ko<u0SjF)u return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
zG-pqE6 }
t6u>_She ;e
Iqxe> Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
`o/G0~T) 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。
`W>cA64 o z ntvKOIh template < typename T > struct picker_maker
m}Xb #NAF8 {
Q^13KWvuV typedef picker < constant_t < T > > result;
p[oR4 HWr } ;
<L'!EcHm%] template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
4SRjF$Bsz {
eb1WTK@ typedef picker < T > result;
?.Iau/ } ;
K/WnK:LU X 4L"M%i 下面总的结构就有了:
K^32nQX functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
5i71@?q; picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
PL"u^G` picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
TwPpZ@ 至此链式操作完美实现。
D)shWJRlvW cdd6*+E 6sceymq 七. 问题3
Rhi`4wo0$ 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。
?e=3G4N oF'_x,0 template < typename T1, typename T2 >
+"J2k9E ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@M( hyS&on {
a|}v?z\ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
@S?`!=M }
Q9T/@FX CgT5sk} 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:
_*iy *:(o <S[]VXy template < typename T1, typename T2 >
BjX*Gm6l struct result_2
,4W~CkLD {
pW4O[v` typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
e^!>W %.7Z } ;
uwI$t[ s!73To}> 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?
:O?+Ywn 这个差事就留给了holder自己。
q,;8Ka ) S?Y%} oS>VN< template < int Order >
!LI
8Xk class holder;
Yt]Y( template <>
d.e_\]o<@ class holder < 1 >
K92nh/}y {
6(pa2 public :
gh9Gc1tKt template < typename T >
Pzt5'O@dA struct result_1
\9t/*%: {
C>NLZMT typedef T & result;
F)8M9%g5m } ;
shkyN template < typename T1, typename T2 >
{!0f.nv struct result_2
WRCf[5 {
#'y4UN typedef T1 & result;
.@KI,_X6, } ;
oaac.7.fV template < typename T >
z:1"d
R
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
R)ep1X^ {
6Pp3*O`/V return (T & )r;
\d)HwO }
R6cd;| fan template < typename T1, typename T2 >
$G<!+^T typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
} *:H\GL {
tUGnp'r return (T1 & )r1;
m'n<.1;1{j }
YMG~k3Yb } ;
X_HU?Q_N 'Lu d=u{ template <>
f|+aa6hN
class holder < 2 >
E!EENg {
1[]
9EJ public :
QnJd}(yN template < typename T >
#fVk;]u`[3 struct result_1
Hb&C;lk {
%\f<N1~* typedef T & result;
<D`VFSEJ } ;
a&z$4!wQB template < typename T1, typename T2 >
.;J6)h struct result_2
vu@@!cT6e {
[,yYr typedef T2 & result;
@1vpkB~ w } ;
)+ (GE template < typename T >
%n{ue9 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
W0+m A {
ooA%/ return (T & )r;
B<{Yj}.. }
A.+Qa template < typename T1, typename T2 >
WSxE/C|[ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
6s.>5}M!
{
7`J= PG$A return (T2 & )r2;
'T+v&M }
f0@4>\g } ;
{i"th(J$
_{2/QP} \o}=ob 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> >。
=/m$ayG 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
'wA4yJ< 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
5~FXy{ZIH /B!Ik:c} return l(i, j) = r(i, j);
?s5/ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
.+A2\F.^ YH,u*.I^/ return ( int & )i;
g1{2E<b5 return ( int & )j;
rM0Idc.$&& 最后执行i = j;
nV/;yl4e{
可见,参数被正确的选择了。
exxH0^ X?aj0# Q BHf7\+Ul h $)4%Fy -uei nd] 八. 中期总结
P,<pG[^K 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
*"d['V3 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
X:JU#sI 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
rVM?[_'O 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
!j%#7 W`F?j-4
pGcijD p~yGp]yJ9 YBupC!R #BW:*$>} 九. 简化
Utj4f-M 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。
O`f[9^fN 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
5 \iX%w@ 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:
T9?8@p\}( 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
+W+o~BE +-*/&|^等
Hto+spW 2. 返回引用。
Gt$PBlq0 =,各种复合赋值等
L2IY$+=M 3. 返回固定类型。
z9
$1jC 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
G2yQHTbl 4. 原样返回。
H~;s$!lG operator,
(R]b'3,E$ 5. 返回解引用的类型。
n{"e8vQx operator*(单目)
;m~%57.;\ 6. 返回地址。
ipD/dx. operator&(单目)
a8 .x=j< 7. 下表访问返回类型。
b[^|.>b operator[]
glomwny 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
2CRgOFR operator<<和operator>>
!i8'gq'q <O3,b:vw 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。
WesEZ\V 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
AGV+Y6 BnU3oP template < typename Left >
o&RNpP* struct value_return
A5^tus/y {
E*s8 nQ" template < typename T >
c,Yd#nokC struct result_1
jm0v=m7 {
@a}\]REn typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
;<H\{w@D } ;
RA*W Ys&xb ei!Yxw8d template < typename T1, typename T2 >
!h70 <Q^ struct result_2
ozkmZ; {
|3C5"R3ZGO typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
aucG|}B
} ;
%
U|4%P } ;
[orS-H7^ fzr0dcNgM >k8FUf(c 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
s
>7(S%#N 5GwzG<.\^_ 下面我们来剥离functor中的operator()
bE1@RL 首先operator里面的代码全是下面的形式:
5OC{_- Cznp(z return l(t) op r(t)
}3=^Ik;x return l(t1, t2) op r(t1, t2)
1q/Q@O return op l(t)
)#v0.pE return op l(t1, t2)
AEo return l(t) op
zhVkn]z~* return l(t1, t2) op
Qsg([K return l(t)[r(t)]
wZb77 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Qq<+QL | HME`7 dw? 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:
s!?T$@a= 单目: return f(l(t), r(t));
lr9s`>9 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
>#|%y>g .o 双目: return f(l(t));
yZY.B
{ return f(l(t1, t2));
jfjT::f>l 下面就是f的实现,以operator/为例
sEx`9_oZ /^':5"=o struct meta_divide
%Wa. 2s {
_$m1?DZ template < typename T1, typename T2 >
=-;J2Qlg6 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
L+Q.y~ {
[Mp8" return t1 / t2;
c}mWAZ=wF }
1Wb_>`; } ;
sW0<f&3 '\R/-. 这个工作可以让宏来做:
i|CAN,' u%AyW #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
b2XUZ5 template < typename T1, typename T2 > \
,2]a<0m static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Qn`Fq,uvL 以后可以直接用
V?N8 ,)j DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
t&H3yV 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
p_qJI@u8 (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。。。)
@WICAC= JQH>{OB =4804N7 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
et}%E9 i7foZ\btFc template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
2Z7r ZjXW class unary_op : public Rettype
?K=
X[ {
%Mr^~7nN Left l;
!@9G9<NK public :
,Kwtp)EX unary_op( const Left & l) : l(l) {}
15CKcM6 @"L*! template < typename T >
Y(6 p&I typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9K4Jg]? {
DGO\&^GT^ return FuncType::execute(l(t));
fl o9iifZ }
4 {rj 4P? D}]u9jS1 template < typename T1, typename T2 >
|6!L\/}M% typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/Gvd5 {
;}4^WzmK^( return FuncType::execute(l(t1, t2));
UBM:.*wN }
%>EM ^Z } ;
.{4U]a;[ xH>2$ ;f #?fKi$fS;L 同样还可以申明一个binary_op
l@`Do [ i]}`e>fF template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
]OLe&VRix class binary_op : public Rettype
YOQ>A*@4 {
;CLOZ{ Left l;
Og<nnq Right r;
!Hx[
`3 public :
KLCd`vr.xf binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
i?B(I4a!G r"&VG2c0K template < typename T >
agj_l}=gO typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
I:edLg1T {
XY!0yAK(! return FuncType::execute(l(t), r(t));
%IK[d#HO }
maVfLVx- 3h`_Qv%g template < typename T1, typename T2 >
Jo4iWJpK typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\7] SG {
i^hEL2S/A return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
i2X%xYv ^ }
BTDUT%Yfg } ;
vY!'@W FS7@6I2Ts }N0v_Nas;v 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
J3c8WS{: 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Zce/& DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
l'twy$V4|~ 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。
kn&>4/') 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
T1i}D"H % 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。。。
oyq9XW~ D 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
-d_7 q 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)
zy'cf5k2 下面是修改过的unary_op
JXq l=/% >$G'=N:=X& template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
B3'-: class unary_op
xL$7bw5fY {
XB;C~: Left l;
!U4<4<+ jP}Ix8vc= public :
DE!c+s_g4 }fh<L CwTi unary_op( const Left & l) : l(l) {}
XU|>SOR@z ~TYpq;rq template < typename T >
PgdHH:v) struct result_1
0F9p'_C {
D8f4X
w}= typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
si#1sdR } ;
bE6bx6=u RiiwsnjC template < typename T1, typename T2 >
P@FE3g struct result_2
!yD$fY {
tA{hx- typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
x*!%o(G } ;
&n~v;M /&+*X)#v template < typename T1, typename T2 >
;|pw;- typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
U5ME`lN*` {
KZGy&u
>` return OpClass::execute(lt(t1, t2));
r mJ`^6V }
NM+(ss' >>%E?'9A template < typename T >
3gs!ojG typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#83pitcc {
GD0Q`gWNe return OpClass::execute(lt(t));
OE=.@Ry" }
hw2Sb,bY Zmz $
hr } ;
7UsU03 ~_a$5Y cf,^7,-`" 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
A5go)~x\ 好啦,现在才真正完美了。
'+v[z=.8] 现在在picker里面就可以这么添加了:
_B7+n"t\r "=,IbC template < typename Right >
).IK[5Q` picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
odKdpa
Zc[ {
`y$@zT?j return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
dfT }
/a}`
y 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。
mr>dZ) n!&F%|o^^ vP'#x `X%Qt~ @t2S"s$m 十. bind
t&Jrchk 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
7gE/g`"# 先来分析一下一段例子
c7A]\1 ~ 9QHV%% N#GMvU#R int foo( int x, int y) { return x - y;}
9k;%R5( bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
wL[{6wL bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
?g4S51zpp 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
h^'+y1 我们来写个简单的。
_b9>ZF~ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
rA /T>ZM 对于函数对象类的版本:
eFC~&L; a+<{!+3v template < typename Func >
,c|Ai(U struct functor_trait
1*?L>@Wdy {
LAY~hF" typedef typename Func::result_type result_type;
1!;4I@W(I) } ;
h-6x! 6pm 对于无参数函数的版本:
v+C%t!dx 0t%`jY~% template < typename Ret >
upiYo(sN. struct functor_trait < Ret ( * )() >
3;F up4!4} {
ny1Dg$ui2 typedef Ret result_type;
]h'*L` } ;
@3`Pq2< 对于单参数函数的版本:
%xdyGAl: WHcw5_3# template < typename Ret, typename V1 >
v;(k7
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
up2wkc8 {
|!L0X@> typedef Ret result_type;
o]<J&<WM } ;
Dlg9PyQ 对于双参数函数的版本:
('+C $ Q2"K!u] template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
S3^(L struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
|LirjC4 {
<=%=,Yk typedef Ret result_type;
?%*p!m } ;
HjY! ]!4p 等等。。。
.V@3zzv\ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
814cCrr,o 0~BZh%s< ( template < typename Func >
7`tJ/xtMy; struct func_return
EzU3'x {
vf-8DB template < typename T >
]Xg7XY struct result_1
7n7UL0Oc1 {
2E0oLl[ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
D~)bAPAD } ;
hVh,\d&2t D!mx &O9 template < typename T1, typename T2 >
f1q0*)fk struct result_2
\7G.anY {
5%w08 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
\S>GtlQbn } ;
d$y?py } ;
{?Cm 4P?@NJp bJ]blnH 最后一个单参数binder就很容易写出来了
B1TWOl?d{ B? 9"Ztb template < typename Func, typename aPicker >
hfpis== class binder_1
6t3Zi:=I {
q-qz-cR Func fn;
=m6<H aPicker pk;
aa}U87]k public :
M:oZk&cs f=-R<l template < typename T >
VYkUUp struct result_1
@_
Tq>tOr& {
=l>=]O~h typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
VyWzb } ;
n$<n
Yr`X 6foiN W+ template < typename T1, typename T2 >
{Gw{W&< struct result_2
t(UdV {
04:QEC"9mj typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
uG(XbDZZ1W } ;
=d/$B!t{ P?Kg7m W binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
XO}SPf- !UHX?<3r template < typename T >
mp8Zb&Ggb typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=oTj3+7 {
fDAT#nlyp return fn(pk(t));
6ipQx/IQ }
~-'-<- template < typename T1, typename T2 >
gSkY c{b typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
wI?AZd;`' {
:VE0eJ]J6 return fn(pk(t1, t2));
oo|Nu+ }
K+`deH_d } ;
} wx(P3BHD Mg&<W#$K DS ;.)P" 一目了然不是么?
cyB2=, 最后实现bind
BzTzIo5 @>`qfy? Nt687 template < typename Func, typename aPicker >
dg&GMo picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
S2EV[K8# {
o0TB>DX$` return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
0@RVM| }
MJU*Sq N'Vj& DWC 2个以上参数的bind可以同理实现。
1z_1Hl 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
e^UUR-K% 9r
](/"=f 十一. phoenix
y w:=$e5 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
ON"p^o>/_? AJ
z 1 for_each(v.begin(), v.end(),
i:H]Sb)<b (
Aa^w{D do_
TWdhl9Ot [
zm#%]p80f cout << _1 << " , "
yUs/lI, Q ]
h;A~:}c, .while_( -- _1),
kb!W|l"PN cout << var( " \n " )
%DKC/% )
[X kWPx` );
q><wzCnRu~ BwVq:)P/R 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:
rdH^"( 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
?(M]'ia{ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
G> sqfYkK 那么我们就照着这个思路来实现吧:
~J
>Jd _)6r@fZ.p r(<91~Ww template < typename Cond, typename Actor >
3gv?rJV class do_while
o1H6E1$= {
B/B`=%~5_^ Cond cd;
H%ScrJ#V Actor act;
Nx!7sE*b$1 public :
,My'_"S? template < typename T >
4@0Z<8Mo struct result_1
cL4Xh|NBp {
lYU?j|n typedef int result_type;
df/7u}>9 } ;
zUWeOR'X SPnW8 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
a..LbQQ KBA&s template < typename T >
Z>*a:| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
10_>EY` {
OX [r\ do
Ct$\!|aR {
D8`SI21P act(t);
Nj +^;Y }
DIgur}q)@ while (cd(t));
.f|)od[ return 0 ;
DH uUEv< }
h]}DMVV] } ;
dwb ^z+ [B j\h7G w8F`RRHEE 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
'fZ\uMdTx 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。
!E^\)=E)P 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。
@ ZN@EOM$+ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
+ijxv 下面就是产生这个functor的类:
\
*A!@T fIn^a3TV `2y?(BJp template < typename Actor >
~6{U^3 class do_while_actor
J2k4k {
28j/K=0( Actor act;
vZPBjloT!. public :
WsT do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
}4?z<. V j%gle%_ template < typename Cond >
hb1eEn picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
!1l~'/r } ;
gO/\Yi QE721y k{bC3)'$#R 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
{gzVbZ# 最后,是那个do_
W9S6
SO^\ .u]d5z
BR v=DC3oh- class do_while_invoker
sYB2{w
{
"oh;?gQ. public :
)!FheoR template < typename Actor >
y s[ z[ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
znAo]F9=J" {
<KX+j,4 return do_while_actor < Actor > (act);
N l^uA }
o* e'D7 } do_;
i"mQ sAnb
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
}(K1=cEaL 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
UYzNaw4/x 最后来说说怎么处理break和continue
9zm2}6r4 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。
orAr3`AR3 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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