一. 什么是Lambda
~>9_(L 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
;?C#IU 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,
9@Cv5L?p\ bINvqv0v d1[ZHio2c? +r3IN){jz class filler
Wg`R_>qQSm {
ZiLj=bh public :
[qsEUc+Z.' void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
o\vBOp?hj } ;
\EseGgd21 ETs>`#`6o RK w$- 7O 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:
UGK*G y %`Z!4L F R|&^j6 ~
T>U for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Fl(T\-Eu `y+tf?QN hy|b6wF& 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
`est|C '+ }i!J/tJ)b Z|}G6]h $XoQ]}"O 二. 战前分析
1}~(Yj@f% 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。
4Qn$9D+? 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
K98i[,rP )8g(:`w A$6$,h for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
\d::l{VB /* --------------------------------------------- */
e{Z &d
vector < int *> vp( 10 );
EJ2yO@5O transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
<FZ@Q[RP /* --------------------------------------------- */
e}1uz3Rh sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
hMtf.3S7c /* --------------------------------------------- */
s+>:,U<A int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
n]he-NHP /* --------------------------------------------- */
+^;JS3p@\ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
<$JaWL /* --------------------------------------------- */
s(W|f|R for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
A_KW(;50 >M&3Y
XC ](|\whI 0Won9P 看了之后,我们可以思考一些问题:
3Gkv4,w< 1._1, _2是什么?
k5]j.V2f 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。
4j)tfhwd8 2._1 = 1是在做什么?
aMTu-hA 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。
qx%}knB 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。
Hc`A3SMR qP<Lr)nUH v0L\0&+ 三. 动工
&c1A*Pl/:G 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
dO%W+K 7 [0L9\xm NO :a; rx}r~0i template < typename T >
GgKEP,O class assignment
>t7x>_~
{
$tl\UH7%2 T value;
'(/7[tJ public :
yr,=.?C- assignment( const T & v) : value(v) {}
{s;U~!3aY template < typename T2 >
<_Q1k> T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
d^`?ed\1 } ;
%j7XEh<' m^qBxA H=
X|h) 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
zP<pEI 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
JfPD}w G}p\8Q}' ++E3]X| Z@r.pRr'
class holder
6^DR0sO {
$q 2D+_ public :
q:g2Zc'Y~W template < typename T >
f7}*X|_Y assignment < T > operator = ( const T & t) const
A`R{m0A {
jmeRrnC} return assignment < T > (t);
tor!Dl@Mo }
aM;W$1h } ;
]LM-@G+Jz 7x<i :x3 4"Hye&O 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
Q`D_|L ~zw]5| static holder _1;
9+pmS#>_ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
fDP$ sW nl9P,
d for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
,UuH}E 而不用手动写一个函数对象。
&ot/nQQ 3)RsLI9 vY_-Ranj#. [pM V?a[ 四. 问题分析
a`0=AQ 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。
[
Fz`D/ 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。
4!wR_@W^El 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
MuSUKBhM 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
M
%Qt|@O 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Sfr&p>{, S.a% 五. 问题1:一致性
iJ~Vl"|m 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?|
BGfzslK 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
L{c q, jk FLY
Ca struct holder
12+>5BA {
FKmFo^^0 //
?C/Te) template < typename T >
JwXT%op9RP T & operator ()( const T & r) const
`[n("7, {
%$DI^yS return (T & )r;
+[tP_%/r'^ }
uyY|v$FM } ;
^7Fh{q4IE 5+wAzVA 这样的话assignment也必须相应改动:
|ely|U. Tf Cn[0(s6 template < typename Left, typename Right >
7>~5jYP class assignment
{,L+1h {
jkvgoxY Left l;
3@]SKfoo1 Right r;
>i6yl5s public :
9WR6!.y#f assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
&%/7E_j7 template < typename T2 >
fS`$'BQ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
gatB QwJb9 } ;
'R:"5d "V}[':fen 同时,holder的operator=也需要改动:
ny54XjtG, Ct%x&m: template < typename T >
Z@$8I{}G assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
l(#)WWr+ {
dYgXtl=#j return assignment < holder, T > ( * this , t);
T|6a("RL }
>_LDMs[-p Tq4-wE+ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
=*LS%WI 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
%x}
O1yV n9xAPB } return l(rhs) = r;
)<Hd T 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
s
S7c! 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
vZBc!AW [r[=W! template < typename Tp >
-bU oCF0 class constant_t
9*(aUz9j {
jXMyPNTK const Tp t;
xagBORg+Bd public :
Dmu/RD5X: constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Zp#v Hs template < typename T >
XSZ k%_ const Tp & operator ()( const T & r) const
Ny%(VI5: {
,11H.E
Z return t;
*C:|X b<9 }
+PuPO9jKO@ } ;
#&7}-"Nd 0a "c2J 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
TG5XSy 下面就可以修改holder的operator=了
lgtC |kM= ~((w?Yy"v template < typename T >
Ck|8qUz- assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
L;f!.FX# {
E\4 +_L_j return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
,c)uX#1 }
4%3Mb-#Y] QhK#Y{xY 同时也要修改assignment的operator()
go<W( ,O ..R-Ms)k= template < typename T2 >
I}vmU^Y> T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
9,r rQQD_ 现在代码看起来就很一致了。
w&KK3*="" n .RhxgC< 六. 问题2:链式操作
;{%\9nS 现在让我们来看看如何处理链式操作。
{b
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
~Wa6J4B{K 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
=Fr(9( 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
)6J9J+%bi 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
6ZQwBS0Y M%0C_=zg template < typename T >
JQ@E>o7_ struct result_1
[Yc G(^^ {
McQe1 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
d$Pab* } ;
2FW\O0U oczN5YSt 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:
C-H@8p?T `u&Zrdr, template < typename T >
gjAIEI struct ref
#hsx#x|| {
E L9]QI typedef T & reference;
CLJ;< } ;
TBT:/Vfun template < typename T >
={xE!" struct ref < T &>
7!JQB {
Yn G_m] typedef T & reference;
2mGaD\?K } ;
[a
wjio fu]s/'8B 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
0ok-IHE< z=3\Ab template < typename T >
-#HA"7XOE typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
sH[ROm {
u!W0P6 return l(t) = r(t);
M%kO7>h8 }
Y1J=3Y 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。
A"rfZ` 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
@0u~?!g@ DS[#| 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
n@,G8=J? _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
_c_[C*T] _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
x}8yXE" +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Gvr@|{k 最后的布局是:
EpX&R,Rxk Add
FK5<6n,U / \
J\M>33zu Divide 5
f__cn^1 / \
d!
LE{ _1 3
De(Hw&
IV 似乎一切都解决了?不。
D5*q7A6 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。
DuHu\>f<S 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。
%YC_Se7 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:
1BpiV-]=
[CXrSST")E template < typename Right >
?3.b{Cq{- assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
j?x>_#tIY Right & rt) const
]33>m|?@ {
?}U(3 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
"\o+v|; }
)j0TeE1R 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
In<n&ib 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。
m~-K[+ya`D 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。
70Wgg ty 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。
?1K#dC52# 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。
vbC\?\_ 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?
#nPQ!NB/ 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:
jGpN,/VQa Tw;3_Lj template < class Action >
zPjHsulK class picker : public Action
9E>|=d|(d {
xY^%&n public :
NP/Gn6fr picker( const Action & act) : Action(act) {}
f m)pulz // all the operator overloaded
'g
m0) r } ;
:6 Lx@ Yd=>K HVD 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。
qfMo7e@6* 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:
[8*jw'W|[ ^!<BQP7 template < typename Right >
L"4mL, picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
h1B16) {
r[b(I@T+ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Pu*6"}#~ }
lY?QQ01D F.=2u"[*& Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
C8V/UbA
/ 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。
BlA_.]Sg$ 6MT1$7|P&x template < typename T > struct picker_maker
O\"3J(y, {
6'!4jh typedef picker < constant_t < T > > result;
G <i@ 5\# } ;
iiS-9>]/ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
]);%wy{Ho {
uP~@U" ! typedef picker < T > result;
Vt".%d/`7 } ;
+~mA}psr ~l]ve,W[ 下面总的结构就有了:
{pnS Q functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
3@M|m<_R$ 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。
{ +
Zd*)M[ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Pa
V@aM~3 至此链式操作完美实现。
`\#B18eU `OXpU,Z 6U B1>/5hV} 七. 问题3
8TLgNQP 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。
z6jc8Z=O !O:y@ template < typename T1, typename T2 >
y}My.c ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
pEIRh1 {
GS a[
oh return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
)GM41t1i }
CsoiyY -2 i*Sqd a
$ 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:
7 /VK##z b`~p.c%( template < typename T1, typename T2 >
w&o&jAb-M struct result_2
$Bs {u=+w {
)ttUWy$w typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
,+meT`'vn } ;
7Z\--=;|[: -- %N8L;e 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?
i]6`LqlO 这个差事就留给了holder自己。
=}DR)
9 Rn9m]x (`c
[#0=n template < int Order >
V C24sU class holder;
'E/^8md> template <>
D(AXk8Vub class holder < 1 >
C/vIEYG4 {
AGQ#$fh>7= public :
%S*{9hm/ template < typename T >
1m:XR0 P struct result_1
Sjyoc<Uo {
17oa69G typedef T & result;
Q@<S[Qh[. } ;
S+atn]eU@ template < typename T1, typename T2 >
`.FF!P:{C* struct result_2
]
2eK {
|"/8XA typedef T1 & result;
%_RQx2 } ;
D#il* template < typename T >
/H(?
2IHC typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
a!<8\vzg {
si`A:14R return (T & )r;
52 fA/sx }
Crho=RJPR template < typename T1, typename T2 >
%|g>%D3Z? typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
TDFkxB> {
7hlO#PYZ return (T1 & )r1;
Jq&uF*! }
i|w81p^o } ;
(e!0]Io@ }Qip&IN template <>
Gb#Cm] class holder < 2 >
b&~4t/Vq {
]b7zJUz public :
6K-_pg] template < typename T >
'=nQ$/!q struct result_1
% NA9{<I {
\?0&0;5 typedef T & result;
Tx|Ir+f6L } ;
E.7 template < typename T1, typename T2 >
b\vKJ2
struct result_2
)vjh~ybZ {
;V*R*R typedef T2 & result;
}XV+gyG=@ } ;
#(#Wv?r6 template < typename T >
4e~A1- typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
#A1Z'y0 {
.aAL]-Rj
return (T & )r;
u frW\X }
i'H/ZwU template < typename T1, typename T2 >
n>+mL"hs typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
ryW'Z{+r' {
\Xm,OE_v" return (T2 & )r2;
WQ[_hg|k }
"?ucO4d } ;
P7nc7a h{HF8>u[ =(NB%} 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> >。
4wa`<H&S5 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
QDs^Ije 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
v(B<Nb ^W'fA{sr return l(i, j) = r(i, j);
!%^^ \, 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
z=rT%lz6
# {w9s0: return ( int & )i;
ZHU5SXu return ( int & )j;
[ oL.+ 最后执行i = j;
h U`wVy 可见,参数被正确的选择了。
Gn|F`F M m[4yP% s} UjGFP UDL!43K +Z7th7W/, 八. 中期总结
pk?w\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:
q qpgy7 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
PD&\LbuG 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
u<3HQ.:; 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
OMWbZ>jB vwjPmOjhS rai3<_W< ROg(U8
N 0fb`08,^ u.d).da 九. 简化
C8[&S&<_< 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。
&Q;sSIc 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Ss~;m']68 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:
:=/85\P0SU 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
i@P)a'W_ +-*/&|^等
LJk@Vy <? 2. 返回引用。
Y
;u<GOe =,各种复合赋值等
4wID]bKM 3. 返回固定类型。
5mJ JU 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
GNXHM*~ 4. 原样返回。
6l5:1|8b,! operator,
'MEz|Z 5. 返回解引用的类型。
U}6.h&$ operator*(单目)
[s"O mAy4 6. 返回地址。
4{hps.$?~ operator&(单目)
X%Z{K- 7. 下表访问返回类型。
@y='^DQ* operator[]
9:ze{ c $ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
i`QKH operator<<和operator>>
|zQ4u P;P%n 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。
g .onTFwN 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
lJu;O/ J?Ra bYd ~ template < typename Left >
KNS.Nw7 struct value_return
jX3,c%aQ5e {
!n*
+(lZ template < typename T >
9Wnn'T@Tl struct result_1
+?u~APjNN {
q#vQv5 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
RA KFU } ;
d]:I(9K w8kOVN2b template < typename T1, typename T2 >
-R57@D>j\ struct result_2
Fy`(BF\ {
iz8Bf; typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
~i~7na| } ;
:uWw8` } ;
v}1QH ]8Q4BW k 8UO9r[ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
1u:
gFUb 6^]!gR#B 下面我们来剥离functor中的operator()
E"+QJ~! 首先operator里面的代码全是下面的形式:
j Dy-)2< .2%zC & ; return l(t) op r(t)
jUSmqm' return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Po ZuMF return op l(t)
-u2P ?~ return op l(t1, t2)
SS$[VV return l(t) op
*a58ZI@ return l(t1, t2) op
k p<OJy return l(t)[r(t)]
}emN9Rj return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
2$?C7(kW -i)ZQCE 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:
ny`#%Vs 单目: return f(l(t), r(t));
0BIy>wy: return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
;.TRWn# 双目: return f(l(t));
Q$HG return f(l(t1, t2));
&;D8]7d
下面就是f的实现,以operator/为例
I_<I&{N> lTd #bN struct meta_divide
`glBV`?^ {
8g&?
Cc template < typename T1, typename T2 >
kKAP"'v static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
>sK!F$ {
U-IpH+E return t1 / t2;
~ vJ,`? }
W7 Cc } ;
Zy o[(`y ~xD={9BL 这个工作可以让宏来做:
_tBTE%sO S<4c
r #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
pgOQIzu template < typename T1, typename T2 > \
KO]T<R
h< static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
eu(:`uu 以后可以直接用
+tVaBhd! DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
So0f)`A 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
Cq'KoN%nQ (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。。。)
_>|
=L
W@7 R~)\3] "2m @7?#Y|` 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
b*`lk2oMa/ ZaL.!g template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
7cTV?nc class unary_op : public Rettype
w)Q0_2p. {
Vl:^>jTki Left l;
D'J0wT# public :
gLy&esJl1 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
m06ALD_ {buo^kgj`] template < typename T >
@}@Z8$G^ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
O*0l+mop {
QKr,g return FuncType::execute(l(t));
8DegN,? }
a>GyO&+Dkg h&--,A > template < typename T1, typename T2 >
/(iFcMT typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=zKhz8B( {
ApAO/q return FuncType::execute(l(t1, t2));
\4v]7SV }
yt.F\ [1 } ;
y~F,0"N\r *XT/KxLa7 FQqI<6; 同样还可以申明一个binary_op
4<k9?)~(J /+@p7FqlE template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
}Q=!Y>Tc class binary_op : public Rettype
X4 A<[&F/ {
q U]gj@R Left l;
kzt(i Y_6 Right r;
<})2#sZO! public :
w-Da~[J binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
v"#mzd.tW X22[tqg;& template < typename T >
k + H3Bq typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(=* cK-3 {
YbTxn="_ return FuncType::execute(l(t), r(t));
H;YP8MoQ }
i*#-I3 Yy)tmq template < typename T1, typename T2 >
/f|X(docI typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
[3{W^WSOz {
]Bjyi[#bg return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
XpBj%e: }
PfC!lI
BU } ;
z7Q?D^miy NhaI<J NiU2@zgl 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
]%?YZn<{ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
.HkL2m DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
?TU }~} 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
t.`@{R$hoA 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
`bZ/haU}A 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。。。
/.Ww6a~ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
r[lF<2&*R 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)
~TSy<t~%- 下面是修改过的unary_op
gx\&_)w N Il=
W,/y template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
vK_?<> class unary_op
a hR ^ {
A-T]9f9 Left l;
2JJ"O|Ibz Z|5?7v;h5 public :
}M3fmAP} Z;:u'= unary_op( const Left & l) : l(l) {}
}^/9G17 :9$F'd\ template < typename T >
Q4f/Z struct result_1
+eFFSt {
y5do1Z typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
n~A%q,DmF } ;
2\7`/,U6 :k.NbN$i\ template < typename T1, typename T2 >
ML(
Eo struct result_2
L:1^Kxg {
MD|5 ol9 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
;S57w1PbVA } ;
&:, dJ jF=gr$ template < typename T1, typename T2 >
:yeq(oK, typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
dv.(7Y7.x {
fp[|M return OpClass::execute(lt(t1, t2));
'J6
M*vO }
D (h18 YEj8S5"Su\ template < typename T >
X!m9lV< typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
20Z8HwQi {
b#K:_ac5 return OpClass::execute(lt(t));
O'W0q;rT }
Yx eOI#L l)!n/x_ ! } ;
8erSt!oM >|twyb 't6V: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
/)4I|"}R0I 好啦,现在才真正完美了。
_g~qu
[1 现在在picker里面就可以这么添加了:
yp66{o
{3.r6ZwCn template < typename Right >
M
$Es% picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
qeL5D* {
V\^EfQ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
.R9IL-3fO }
[BT/~6ovrZ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
Qt/8r*Oe Z| V`B ` 3AsT z&{5;A}Q@ rxy&spX 十. bind
U5He? 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
Q)LM-ZJKQ 先来分析一下一段例子
hED=u/ql[ <j5NFJ9 Oh'Y0_oB> int foo( int x, int y) { return x - y;}
%7gkNa bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
R0L&*Bjm bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
av$/Om: 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。
US%^#D q 我们来写个简单的。
_h":> 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
9Iz%ht 对于函数对象类的版本:
hb^7oq"a t| 'N+-T3 template < typename Func >
`$B3X struct functor_trait
:@!ic<p {
l?Fb ='# typedef typename Func::result_type result_type;
@)-$kk* } ;
y^}6!>Ou: 对于无参数函数的版本:
5<ux6,E1{ j'BMAn ? template < typename Ret >
##EYH1P] struct functor_trait < Ret ( * )() >
hYM@?/(q {
d\ ~QBr? typedef Ret result_type;
dVFf. } ;
ODC8D>ZYl 对于单参数函数的版本:
yZ7,QsEsN Hf vTxaK template < typename Ret, typename V1 >
Ie4 hhW struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
HjGyj/78w {
9>g, typedef Ret result_type;
W"k8KODOY } ;
Ce")[<: 对于双参数函数的版本:
?zsB6B?; 8krpowVs~ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
cPU/tkc struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
rn=m\Gv
e {
sSQs#+&=[ typedef Ret result_type;
r,Nq7Txn? } ;
y(=#WlK} 等等。。。
L0tAgW!@ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
3neIR@W d GFGr}&s template < typename Func >
T7d9ChU\#. struct func_return
}GZ}Q5 {
`p7&>
BOA template < typename T >
GR"Eas.$ struct result_1
wlEo"BA
{
`UQf2o0%3w typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
pmFk50` } ;
+ke1Cn'[ *mMEl]+ template < typename T1, typename T2 >
=pznu+, struct result_2
pKjoi{
Z {
wj1{M.EF\ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
p IKSs<IP } ;
}oKG}wgY } ;
3t0[^cY8=z en:4H aKd+CO: 最后一个单参数binder就很容易写出来了
5n
^TRB ^-a8V' template < typename Func, typename aPicker >
6"D/xV3Z class binder_1
Zb134b' {
UD)e:G[Gat Func fn;
PGARXw+ aPicker pk;
^_%kE%I public :
j*
*s^Sg N?m0USu* template < typename T >
if]Noe struct result_1
PT5AA8F {
G_dsrpI=N typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
wprX!)w<i } ;
v
(2GX DS%\SrC template < typename T1, typename T2 >
/De^
struct result_2
@5[kcU> {
]Y| 9?9d typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
s #S%#LM } ;
>Z;jY* *\o/q[ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
1<h>B: Vm|Y$C template < typename T >
o8Z[+; typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
u^j {U} {
MCP "GZK6W return fn(pk(t));
`W-&0|%Ta }
@YH+cG| template < typename T1, typename T2 >
[*Z`Kc typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,=
&B28Qe) {
IB`>'~s&A return fn(pk(t1, t2));
"aFhkPdWn }
QERU5|.wc } ;
F>X-w+b4r 5&f{1M6l> !gmH$1w 一目了然不是么?
kGUJ9Du 最后实现bind
vw)7 !/# u?[ q=0.J7 (?*BB3b` template < typename Func, typename aPicker >
p<v.Q picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
i#%a- I:M {
wfjc/u9W6R return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
}BmS)Jq }
U5]pi+r t
nS+5F 2个以上参数的bind可以同理实现。
_7D _72 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
4TwQO$C cFagz* ! 十一. phoenix
TbehR:B5g Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
P(>(K{v iHp\o=# for_each(v.begin(), v.end(),
4"vaMa (
2F8|I7R do_
9 F^;! [
A`u$A9[ cout << _1 << " , "
'?Jxt:< ]
e\b`n}nC .while_( -- _1),
PjIeZ&p cout << var( " \n " )
=D^TK-H )
s6}Xt=j );
SjEdyN# !tHt,eJy 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
G^(}a]>9 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
EHlytG}@ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
a?R[J== 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Q8MS,7y/ m4[g6pNx~ ?'r9"M> template < typename Cond, typename Actor >
hGf-q?7 class do_while
{FI\~q {
vSW
L$Y2 Cond cd;
b59{)u4F Actor act;
3qQUpm+ public :
K"2|[ 5 template < typename T >
p$k\m|t struct result_1
G]Jz"xH# {
>x[`;O4 typedef int result_type;
w G8Wez% } ;
@S 6u9v D^Ys)- d do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
I|/'Ds: @+_&Y] template < typename T >
y)F!c29 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
= c~I
. {
gNx+>h`AF do
+/?iCmW {
s~},y]YV act(t);
n$2 RCQ }
\nqo%5XL while (cd(t));
&gc`<kLu return 0 ;
hFvi5I-b }
@rb l^ } ;
\Z/k;=Sla ZB5?!.ND MF[z-7 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
jK8'T_Pah 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。
P.sgRsL 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。
k:#6^!b1 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。
l
oqvi 下面就是产生这个functor的类:
Gowp
<9 F a-n4:QT iS@\ =CK template < typename Actor >
Pj7gGf6v class do_while_actor
CQODXB^ {
FyG6!t% Actor act;
0>!/rR7 public :
WP-jtZ?!" do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
ad!(z[F'Y ,M3z!=oIGn template < typename Cond >
z#<P}} picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
tiLu75vj } ;
LNQSb4 wUi(3g|A sa1mC 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
v@G4G*x\ 最后,是那个do_
|
W#~F&{] OYf{?-QD 8o)L,{yl class do_while_invoker
wAbp3h X {
{4ptu~8 public :
"uu)2Xe template < typename Actor >
6kvV do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
X9~m8c){z {
yZSvn[f return do_while_actor < Actor > (act);
oTOfK} }
6T^lS^ } do_;
v5T9Y-{` J-J3=JG 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
T{*^_ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
1a9w(X 最后来说说怎么处理break和continue
MB:n~>ga 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。
rbk<z\pc 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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