一. 什么是Lambda
#! R>`l(S 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
w g?}c ;
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,
JfN5#+_i $3HqVqF^R *XhlIQ = ){G class filler
uxU-N {
"?3=FBp& public :
dRJ
](Gw void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
'OtTq8G } ;
xO )c23Z)] 4<#ItQ( i86:@/4~F 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
F5Xb_&
nd8<*ru$ )_jboaNzwI rS BI'op for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
A{zqr^/h N3L$"g5^ h(/? 81: 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
~{Iw[,MJ ZR}v_]l^ eA!Z7 ' cpa" ,8 二. 战前分析
'\#q7YjaL 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。
IEy$2f>Ns 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
gLv+L]BnhH aA|{r/.10K %[p*6&V for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
o&1mX /* --------------------------------------------- */
}) -V,\ vector < int *> vp( 10 );
1YV1Xnn, transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Zmyq6.1q~ /* --------------------------------------------- */
kS-BB[T sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
I_ZJnu< /* --------------------------------------------- */
.Od:#(aq int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
:b44LXKCP /* --------------------------------------------- */
]%6%rq%9C for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
x *I'Ar /* --------------------------------------------- */
0(y*EJA$ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
U7x 3HrG^/ 7p.8{zQ* 2X2Ax~d@ 看了之后,我们可以思考一些问题:
F|F0#HC ? 1._1, _2是什么?
s5@BVD'}E 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。
M
+OVqTsFU 2._1 = 1是在做什么?
uQ W)pD{_ 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。
.:j{d}p} 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。
FAnz0p+t Bo"9;F 3%)cUkD 三. 动工
w PR Ns9^ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
LLTr+@lj QPf\lN/$4d B9"o Ru^} HKJCiQ|k template < typename T >
;I*t5{ class assignment
XE2Un1i}j1 {
0cHcBxdF T value;
(sKg*G2 public :
ExO#V9DaW assignment( const T & v) : value(v) {}
~%*l>GkP* template < typename T2 >
y ~
K8 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
@sn:%/x _ } ;
w]gLd %DiQTg7V, i
7]o[ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
W@AHE?s6g 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
w@-G_-6W @JlT*:Dz %h ;oi/pe ^N<aHFF class holder
HMUx/M.j {
Vl1.]'p_ public :
U=D;CjAh template < typename T >
B@-\.m assignment < T > operator = ( const T & t) const
7RUztu\_ {
L8D=F7 return assignment < T > (t);
[1(eSH }
ti+e U$ } ;
}`
3- \5}PF+)| jj&G[-"bv 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:
*I?-A(e @-)S*+8 static holder _1;
hXI[FICQU{ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
%@:>hQ2; -`q!mdA2 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
LBG`DYR@
而不用手动写一个函数对象。
z\tY A &;ddnxFI
zKP[]S- ]CP5s5 四. 问题分析
BPkMw'a: 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。
s&ox%L4 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。
&G%AQpDW5 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
65 zwi- 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
^iEf"r 下面我们可以对这几个问题进行分析。
|h $Gs2 "#wAGlH6> 五. 问题1:一致性
',hoe 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
?3N/# 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
wrJQkven- Q3ZGN1aX< struct holder
:gRrM)n {
2f:h z //
nycJZ}f:wP template < typename T >
jF6Q:`k T & operator ()( const T & r) const
AT
t.}- {
1R-0b{w[ return (T & )r;
1W*Qc_5 v1 }
]Yt3@ug_f } ;
wOL%otEf 53uptQ{ 这样的话assignment也必须相应改动:
3SWDPy z]g#2xD2 template < typename Left, typename Right >
Jy:@&c class assignment
X{xkXg8h {
,Z|O y|+' Left l;
'(r?($s Right r;
fQ~~%#z1 public :
5%( assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
w#9.U7@. template < typename T2 >
("A45\5 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
L`M{bRl+1 } ;
oa+'.b~ ui8$ F
"I* 同时,holder的operator=也需要改动:
;Uch vH6(p(l template < typename T >
>7a
ENKOg: assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
fPN/Mxu {
%zc.b return assignment < holder, T > ( * this , t);
G{.=27 }
XKp(31]) 2 br>{^T 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。
r8R7@S2V' 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
n)cc\JPQ 71Q`B#t0'Z return l(rhs) = r;
b^[>\s' 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。
:F5(]g 7 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
~ xam ;]2 )`k+Oyvi< template < typename Tp >
>.39OQ# class constant_t
e{2Za {
0F!Uai1 const Tp t;
o r ~@! public :
7g8\q@', constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
im>/$!&OyI template < typename T >
$hJ 4=F const Tp & operator ()( const T & r) const
.nr%c*JUp {
jMWTNZ return t;
!K_<7iExI\ }
% \v } ;
G|?V}pZ =S^ vIo) 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
kdA]gpdw 下面就可以修改holder的operator=了
1jSmTI d jz'%(6#'gW template < typename T >
]Gm&Kn> assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
YedF% {
LfnQcI$kO return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
/;TD n>lq }
/jaO\t'q ?~^p:T 同时也要修改assignment的operator()
"
d~M\Az K~&3etQF template < typename T2 >
BR6HD7G T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
z,qNuv"W 现在代码看起来就很一致了。
:'H}b*VWx bMqS:+ 六. 问题2:链式操作
|Qpo[E}a 现在让我们来看看如何处理链式操作。
2Sy:wt 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。
D_f:D^ 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。
K=sk1<>)m 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。
ciHTnC 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
dg N#" >hnhV6ss template < typename T >
}&ew}'*9) struct result_1
qqYQ/4Ajw {
) \cnz typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
}sZy |dd } ;
bnp:J|(ld Sr6iQxE 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:
;%n(ARZ# _}`y3"CD7 template < typename T >
{yBd{x<>/ struct ref
@$ )C pg {
i[U=-4 J typedef T & reference;
w@N)Pu } ;
F0'o!A#|( template < typename T >
sGMnm struct ref < T &>
[di&N!Ao {
x6yO2Yo typedef T & reference;
d D^?%,a } ;
K8iQ? d/?0xL W 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
K!88 Nox( WdrMp template < typename T >
B8-Y)u1G typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
MIv,$ {
|R Qa.^. return l(t) = r(t);
.w~L0( }
1 rmN) 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。
sMw"C~XL 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
}Oy/F >F!X'#Iv 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
`O,"mm^@U _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
0c#|LF_ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
X`}4=> +5 调用divide的对象返回一个add对象。
,S3uY6, 最后的布局是:
f2$<4Hhmm Add
M<)Vtn / \
IC. R4- Divide 5
5sMyH[5zY / \
u7u1lx>S _1 3
L:_pJP 似乎一切都解决了?不。
fVBu?<=d 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
6[1lK8o 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
0Szt^l 7 OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
Fo|
rRI2 dC}4Er template < typename Right >
w>#.id[k assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
|fWR[\NU Right & rt) const
^#j{9FpPs {
ViG-tb return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
=$%_asQJ }
BG@[m 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
-Ly A 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。
EG!):P 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。
A `=.F 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。
{$-\)K 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。
_k5-Wd5Ypw 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?
}D#[yE,=\ 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:
1\Vp[^#Vx !%yd'"6Dl template < class Action >
ez *O'U class picker : public Action
*&yt;|y {
[IuF0$w=dj public :
:sb+jk picker( const Action & act) : Action(act) {}
W#[3a4%m // all the operator overloaded
Fm.IRu<\` } ;
Q-S5(" /T/7O Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
t.m C q4{ 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
<3aW3i/jTc X1~ B template < typename Right >
!p"Ijz5 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
{nmBIk2v {
x\XOtjJr return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
lF1ieg"i M }
0f|nI8,z V\><6v Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
sr,8Qd0M 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
bG9$ &, `BZX\LPHm template < typename T > struct picker_maker
8:(e~?
f6 {
2JRX ;s~ typedef picker < constant_t < T > > result;
* d[sja+ } ;
RjCEo4b-.H template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
79(Px2H2 {
f<~S0[H typedef picker < T > result;
}>u<, } ;
~C2[5r{So 5U&?P 下面总的结构就有了:
&8wluOs/5 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。
mq~L1<f 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。
*6%r2l'kZ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
'@+a]kCMev 至此链式操作完美实现。
;;l-E>X0 |yow(2(F@ 0xg6 七. 问题3
[6t!}q 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。
|#!P!p} ? v2JuhRe template < typename T1, typename T2 >
!NFP=m1 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
r6eApKZ>f6 {
0?nm`9v6 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
,=kQJ| }
Kzd)Z
fnD0 J~vK`+Zs 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:
m`lsUN, oVSq#I4 template < typename T1, typename T2 >
;iEFG^'tG struct result_2
KUqD<Jj? {
GiN\@F! typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
FsYsQ_,R3 } ;
,d34v*U [3QKBV1\ 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?
w_!]_6%{b 这个差事就留给了holder自己。
Hh1OD?N) oUwu:&<Orm 0Bpix|mq template < int Order >
6+[7UH~pm^ class holder;
f}>S"fFI template <>
;MR(Eaep class holder < 1 >
~?)ST?& {
mT2Fn8yC1 public :
jFBnP,WQ template < typename T >
%A<|@OSdOa struct result_1
"Q ~-C|x {
lx&ME#~ typedef T & result;
7Q9zEd"d } ;
\WeGO.i- template < typename T1, typename T2 >
LMvsYc~]q struct result_2
yXx}'=&!0 {
Qm\VZ<6/5 typedef T1 & result;
Ag`:!* } ;
sy|{}NkA! template < typename T >
A[6$'IJ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
3%W
R {
L>mv\D;o. return (T & )r;
?g$dz?^CK& }
9H<6k* template < typename T1, typename T2 >
LAwl9YnG: typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
"3i=kvdz {
L@{5:#- return (T1 & )r1;
g2<xr;<t^ }
Px)/`'D } ;
xv{iWJcs m_z1|zM}o template <>
? h$>7| class holder < 2 >
7QlA/iKqK {
5!PU+9Kh public :
m{bw(+r template < typename T >
+FoR;v)z=F struct result_1
t3 q0|S {
ci^+T * typedef T & result;
>_y>["u6J# } ;
WBA0!
g98 template < typename T1, typename T2 >
dB`YvKr# struct result_2
P==rY5+s` {
gn?
~y` typedef T2 & result;
zA![c l>$ } ;
@])qw_ template < typename T >
0FHX typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
ba 3_55] {
$e! i4pM return (T & )r;
l\yFx }
$siiG|)C1 template < typename T1, typename T2 >
B=/*8,u typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
8yH) 8:w {
bYEq`kjzc return (T2 & )r2;
`bGAc&,& }
zX!zG<<K } ;
K@6tI~un C`D5``4 uE>2*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> >。
xOjCF&W 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
=J,aB p 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Ywf.,V $b#"Rv return l(i, j) = r(i, j);
h!f7/)|[o 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
j+n1k^jC 7:1c5F~M return ( int & )i;
EY(@R2~#J return ( int & )j;
9z,?DBMvc 最后执行i = j;
J*8fGR% 可见,参数被正确的选择了。
i8nCTW \)ac,i@fy ?Ee HeN_ n2R{$^JxO }Y5Sf"~M 八. 中期总结
UKx91a}g 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
,c6ID|\ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
oSt-w{! 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
P'Jw: )k( 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
.3,s4\.kT JQ%`]=n(/ iuq-M?1 Z^AACKME i` Es7 } }`yIO"{8n 九. 简化
MOyQ4<_ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
un[Z$moN" 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
#5T+P8 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:
+"a .,-f! 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
<!&&Qd-d6H +-*/&|^等
DL2gui3 2. 返回引用。
;KmSz 1A =,各种复合赋值等
POc<
G^ 3. 返回固定类型。
~l-Q0wg 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
"}|n;:r 4. 原样返回。
Hq^sU% operator,
>U9* 5. 返回解引用的类型。
jd=k[Yqr operator*(单目)
TE0hVw0c 6. 返回地址。
g!<@6\RB operator&(单目)
.8CR
\- 7. 下表访问返回类型。
LZyUlz operator[]
lC.Yu$O5 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
@Q3aJ98)2 operator<<和operator>>
g^1M]1.f j ij:}.d6 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
jR\T\r4 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
k:<yy^g$X "-vm=d~\ template < typename Left >
r 9@W8](\ struct value_return
j%b/1@I {
O GrVy=rd template < typename T >
[,-MC7>] struct result_1
gmWRw{nS+ {
W z3y+I/& typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
'uBW1, } ;
L!DP*XDp ?DkMzR)u template < typename T1, typename T2 >
D2~e@J(K struct result_2
H__9%p# {
~d7!)c`z typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
[X=-x=S, } ;
]E88zWDY` } ;
|qJQWmJO&U X#-U Ym-uElWo
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
<r,l Xf9<kbRw/ 下面我们来剥离functor中的operator()
KQ xKU?b1 首先operator里面的代码全是下面的形式:
:Cw|BX@??U S[{#AX=0 return l(t) op r(t)
8MM#q+8 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Tul_/` An return op l(t)
|~CN]N return op l(t1, t2)
;58l_ue return l(t) op
(H<S&5[ return l(t1, t2) op
kh 17 return l(t)[r(t)]
~DVAk|fc return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
g%#"
5Kr L\5j"]
}` 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:
Ezm ~SY 单目: return f(l(t), r(t));
.ev'd&l. return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
^$24231^ 双目: return f(l(t));
'
V;cA$ $ return f(l(t1, t2));
"o`N6@[w^ 下面就是f的实现,以operator/为例
8,#v7ns}# ;_,= struct meta_divide
g` 6Xrf {
_NA0$bGN9 template < typename T1, typename T2 >
GrW+P[j9 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
.#6Dad=S* {
<u*~RYA2 return t1 / t2;
s6rdQI] }
M/ 0!B_(R } ;
%w,
%7Z_Hw 这个工作可以让宏来做:
y|nMCkuX 9PVM06
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
M$
`b$il template < typename T1, typename T2 > \
s$:F^sxb static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
pRD8/7@(B{ 以后可以直接用
"CB* DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
@/ wJW``; 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
T c4N\Cy (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。。。)
h2zuPgz, ,g#=pdX; 1 +O- g 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
l];,)ddD9 D!ToCVos template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
p V(b>O class unary_op : public Rettype
C+cSy'VIK! {
@U_w:Q<9u Left l;
kV(}45i]s public :
9l@VxX68M unary_op( const Left & l) : l(l) {}
`)&-;CMY ddmTMfH template < typename T >
z"u4t.KpL typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
mZDrvTI' {
[7ZFxr\:! return FuncType::execute(l(t));
.ZFs+8qU> }
n@mWBUM }>=k!l{ template < typename T1, typename T2 >
3205gI, typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
K~5QL/=1 {
p}hOkx4R\ return FuncType::execute(l(t1, t2));
7KnZ }
cj`g)cX| } ;
:;t*:iG ec[S?- !iWPldn&] 同样还可以申明一个binary_op
a=&a)FR j` 9pZAF template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
'`#2'MXG class binary_op : public Rettype
^1BQejD {
u{,e8. Z Left l;
Aj#CB.y Right r;
d,CtlWp public :
NQ_H-D\, binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
}xn\.M:ic V{p*N* template < typename T >
+ O=wKsGD typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Qa~o'
{
6&S;Nrg9 return FuncType::execute(l(t), r(t));
(n05MwKu\ }
D+]#qS1q CDQ}C=4 template < typename T1, typename T2 >
_{)e\n typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$*V:;-H {
<->Nex return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Q9H~B`\nQ }
D'F=v\P } ;
f ."bq43( Wjn1W;m&g >c*}Do{lG 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
3xWeN#T0 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
v}!eJzeH DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
>t&Frw/Bl 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
`$\g8Mo 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
3k py3z[% 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。。。
Mf
Dna>,Y 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
w,cfSF;=tC 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)
.8S6;xnkC 下面是修改过的unary_op
NOLw119K 47ra`* template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
_nOJ.G class unary_op
OW-[#r
{
1-r#v Left l;
L!Iu\_{q .p NWd public :
Fd*)1FQKT <[ />M unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Z|K+{{C 5:6as^i:b template < typename T >
M>VT$!Lx struct result_1
0W<:3+|n4 {
N@lTn}U typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
LF vKF . } ;
zs<W>gBq (=}cc template < typename T1, typename T2 >
x*Y&s< struct result_2
:p0|4g {
:'9%~q.D4 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
HpSmB[WF } ;
o?$kcI4 ]ppi962Z template < typename T1, typename T2 >
y.AVH`_u typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\Z-T)7S {
kRo
dC(f
@ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
4NT zK }
OvqCuX CB{%~ template < typename T >
~s{yh-B typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^m.QW* {
WeNx9+2=Z return OpClass::execute(lt(t));
s+&Ts|c# }
:Fz;nG-G ? piv]Z } ;
Ca?5bCI, M9'Qs m 7pMQ1-( 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
U]tbV<m% 好啦,现在才真正完美了。
jX}}^XwX 现在在picker里面就可以这么添加了:
S=H<5*]g ++n"`
]o, template < typename Right >
6nqG;z-IXJ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
2\h}6DGx2 {
.VG$`g" return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
P0NGjS|Z{ }
_PD RUJ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
X]ow5{e Dnn$-W|NC gpW3zDJ JRt^YX v- M3/* 十. bind
b fy `UZr 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。
ngJi;9X8*t 先来分析一下一段例子
>=Hm2daN 6REv( E] W`_pjld int foo( int x, int y) { return x - y;}
vH/z|< bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
g"v g
{Q bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
)';Rb$<Qn 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。
}#}IR5`=E 我们来写个简单的。
|M]#D0v 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
wv0d"PKTS 对于函数对象类的版本:
SFCKD/8 to{/@^ D template < typename Func >
eQ_dO]Q struct functor_trait
sf )ojq6s {
eAKK uML typedef typename Func::result_type result_type;
R|aA6} /I } ;
I{Hl2?CnI, 对于无参数函数的版本:
y3l3XLI*b i(P/=B
template < typename Ret >
1cPm $=B struct functor_trait < Ret ( * )() >
jY>|>]4X {
?&$??r^i typedef Ret result_type;
~wG.'d] } ;
M,xhQ{eBY 对于单参数函数的版本:
!R*%F i(R&Q;{E^ template < typename Ret, typename V1 >
q] g'rO' struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
vJ5` :4n" {
+p6cG\Gp typedef Ret result_type;
;AyE(|U+ } ;
W/_=S+CvK 对于双参数函数的版本:
lg` Qi& / *3[9, template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
@i'24Q[6 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
@8WG {
i(DoAfYf/q typedef Ret result_type;
<cu? g } ;
Q79& Q04XN 等等。。。
\Y.&G,? 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
%qA@)u53 C"l_78 template < typename Func >
Hik8u!#P struct func_return
<[{Ty+ {
BG:l Zj'I template < typename T >
6&/H
XqP struct result_1
p;Ezmz {
v~^c-]4I typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
?^]29p_ } ;
W+k`^A|@ PZ5BtDm template < typename T1, typename T2 >
7tWt3 struct result_2
8BZTHlUB {
9F+i+(\,b typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
P|}~=2J } ;
2>~{.4PI } ;
=
7U^pT Mda~@)7$ MQ;c'?!5[! 最后一个单参数binder就很容易写出来了
+C3IP VB6EM|bphl template < typename Func, typename aPicker >
`:WVp~fn class binder_1
n{vp& {
3/a$oO Func fn;
Co6ghH7T aPicker pk;
weQC9e~d{- public :
I)$` @. >C""T`5] template < typename T >
XVXiiQ^
struct result_1
BLxtS {
gQy{OU typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
x`N_tWZ } ;
""`>v`\ e*5TZ7. template < typename T1, typename T2 >
QuFcc}{<] struct result_2
'G1~\CT {
nLK%5C typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
jxA`RSY } ;
O8BxXa@5 <3\t J binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
$47cKit|k: RFF&-M] template < typename T >
:@LFNcWE typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
l:NEK`>i {
(WT0j return fn(pk(t));
}W&hPC }
bni :B?# template < typename T1, typename T2 >
)@DT^#zR typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
aYQ!`mS::M {
v5"5UPi- return fn(pk(t1, t2));
X\3IY:Q@T }
_Y@'<S. } ;
;u;Y fOr >L$g ;(g n"B"Aysz 一目了然不是么?
J;+AG^U< 最后实现bind
f(q^R SF*!Z2K ahgm*Cpc template < typename Func, typename aPicker >
cy=,Dr9O picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
dR2#n {
v8!
1"FYL return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
X$,#OR }
2YvhzL[um 0Eq.l < 2个以上参数的bind可以同理实现。
MsOO''o 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
Ko% &~C_ T
xRa&1 十一. phoenix
Alh"G6 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
b6=.6?H@4f k#k !AcC for_each(v.begin(), v.end(),
IQ$l!) (
Nx4_Oc^hY do_
PN0l#[{EN [
N*JWd cout << _1 << " , "
WE$Pi;q1 ]
^T\JFzV .while_( -- _1),
Ikiv+Fq( cout << var( " \n " )
k>#,1GbNZy )
,lm.~% }P* );
~ar8e eN]0]9JO 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
qe!`LeT# 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
HKO00p7 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
PQAN ,d 那么我们就照着这个思路来实现吧:
C`OdMM>D TL@_m^SM GIQ/gM?Pv template < typename Cond, typename Actor >
ji{V# class do_while
d|Wpub {
cw#p!mOi~ Cond cd;
7V?]Qif~ Actor act;
H~RWM'_ public :
2&fIF}vk>m template < typename T >
vW6Pf^yJ struct result_1
.(Q3M0.D {
^!H8"CdC3 typedef int result_type;
pLMki=.Ld } ;
'/
3..3k NwM = do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
-WP_0 UMUr"-l = template < typename T >
*EOIgQp typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
h
&9Ld:p {
B]]_rl, do
0+IJ, ;Wx {
1vQf=t%lw act(t);
Mvoi
}
sAS\-c'6 while (cd(t));
\>nPg5OT return 0 ;
l<)(iU }
Bn*D<<{T } ;
`/ix[:}m^ Fs_V3i3|L J!%Yy\G 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
zllY$V&<! 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。
k!O#6Z 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#IED!U 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。
esmQ\QQ^1 下面就是产生这个functor的类:
1g{`1[.QO 0rY<CV;fZ 9ZUG~d7_ template < typename Actor >
q{Hk27kt class do_while_actor
uc~PKU?tO {
D8slSX`6j Actor act;
O-:#Q(H! public :
>
taT;[Oa do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
'#[U7(lIQ A:[La#h|p template < typename Cond >
DIodQkF picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
iOm1U_S } ;
ga^O]yK 0iqa]Am Lhu2;F\/ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
%).phn"ij[ 最后,是那个do_
=UA-&x@ \tLJ( <8 @5Q}o3.zA- class do_while_invoker
i%>]$* {
/lDW5;d public :
i>r4R z! template < typename Actor >
^sd+s ~xx do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
NS6Bi3~ {
zAt!jP0E return do_while_actor < Actor > (act);
CF>k_\/Bj }
S(mJ;C } do_;
vp &jSfQ^ |332G64K 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
]"q[hF*PM 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
ULMG"."IH 最后来说说怎么处理break和continue
Sj(uc# 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
sIdo(`8$ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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