一. 什么是Lambda
Wk\mgGn+ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
^(dGO)/ 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,
"o^bN 9= nl)_`8= "q9~C WIEx
'{ class filler
a%MzNH {
@O}IrC!bf public :
$tDCS void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
<K DH } ;
p@cfY]<7 w&wA >q>& {(m+M 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
b!4N)t>gl .q5J^/kr 54ak<&? r3+<r<gs for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
+ AcKB82 ?o(ZTlT Aj8l%'h[ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
njy~ >zPO>.?h7T *<`7|BH 3 TRs[ ~K)n 二. 战前分析
LPq*ZZK 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
?r
-\%_J_( 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
N5q}::Odc u"`5 {\vI9cni|" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
'h!h! /* --------------------------------------------- */
ULp)T`P vector < int *> vp( 10 );
9]]!8_0=r transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
7af?E)}v /* --------------------------------------------- */
Y=P9:unG sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Mv/IMO0rR
/* --------------------------------------------- */
GN:Ru|n int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
88 Fb1!a5Z /* --------------------------------------------- */
S+.21, for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
ri/t(m^{W /* --------------------------------------------- */
w8AJ#9W for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
wb(*7 &eP: o|z+!, ^?$D.^g & cM
u/ } 看了之后,我们可以思考一些问题:
c8^+^.=pX 1._1, _2是什么?
tyc8{t#Z 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。
-kG3k> by_ 2._1 = 1是在做什么?
(w5u*hx 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。
|Hx%f 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。
=8$|_ m.1LxM$8 5xh!f%6 三. 动工
@Ufa-h5"( 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
=3h+=l[ !7A"vTs :.C+?$iuX :wQC_; template < typename T >
??%)|nj. class assignment
U>/<6Wd {
IY];Ss&i T value;
bin6i2b public :
R^jlEt\&P assignment( const T & v) : value(v) {}
GwgFi@itN template < typename T2 >
k-{yu8*'; T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
2-B6IPeI } ;
9uA,
+ Jy]FrSm^ 8!Wfd)4=,F 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
=jJ H^Y2 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
>}-~rZ ;): 8yBMk L_tjcfVo %)zk..K{l class holder
9k+N3vA {
"sFW~Y public :
mZ`1JO9 template < typename T >
\\Y,?x_0T assignment < T > operator = ( const T & t) const
gb.f%rlZ` {
Q{H17]W return assignment < T > (t);
TFBYY{Y }
T&?w"T2y } ;
$-m@KB 9uuta4&uI 5gO /-Zj 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:
%l Q[dXp J$1j-\KS static holder _1;
N YCj; ,V Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
5){tBK| zx
ct( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
X7e>Z)l 而不用手动写一个函数对象。
qIB>6bv#x q!ee g MzG5u<D 1v;'d1Hg; 四. 问题分析
$8jaapNm@ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
d/l,C4p 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
P;j&kuW|zL 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
0LS-i% 0 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
2K3MAd{ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
E|Q{]&$;Z" [:Be[pLC 五. 问题1:一致性
qpoquWZ 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?|
x:p}w[WM 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
9X!ET! ,oBlJvm struct holder
Vre=%bGw {
l+t #"3 //
Kl2}o|b template < typename T >
:qBGe1Sv( T & operator ()( const T & r) const
*U
M!( {
g8KY`MBnC& return (T & )r;
3 sl=>;- }
<F ew<r2 } ;
!IN@i:m 9t#P~>:jY} 这样的话assignment也必须相应改动:
R_7
6W& 9e]'OKL+ template < typename Left, typename Right >
]+mjOks~ class assignment
F{;;
: {
Bw6 L;Vu Left l;
Hc M~ Right r;
yE}BfU { . public :
f?Z|>3.2 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
&&&9 template < typename T2 >
^/k, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
CldDr<k3 } ;
R'L?Xn}3 8qN"3 Et 同时,holder的operator=也需要改动:
0D<TF>M;pn lw s(/a*c template < typename T >
eI0F!Yon assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
3B;}j/h2 {
jM]d'E?ZLA return assignment < holder, T > ( * this , t);
xHHV=M2l(s }
fSjs?zd` @7fm1b 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。
yQ'eu;+] 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
7u::5 W-q {M[~E|@D return l(rhs) = r;
)%qtE34` 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。
IfMpY;ow= 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
x~EKGoz3 Y87XLvig} template < typename Tp >
Sl"BK0:%7 class constant_t
b~*i91)\ {
)km7tA
0a const Tp t;
d/]|657u public :
SRItE\"Xe constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
~r&D6Y template < typename T >
E?cZbn*>` const Tp & operator ()( const T & r) const
};r|}v !~_ {
3{e'YD~hP return t;
Tm_8<$ 7 }
/&(1JqzlB } ;
6{.J:S9n
H2U:@.o2& 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
3fp> 4;ym' 下面就可以修改holder的operator=了
036[96t,F # $~ oe" template < typename T >
TF\sP8>V assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
kYlg4 .~M {
B.*"Xfr8 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
`%=<R-/#7S }
G6Nb{m $P nLG]X 同时也要修改assignment的operator()
.$0Pr%0pWI 5un^yRMB- template < typename T2 >
f-D>3qSS T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
H\#:,s {1 现在代码看起来就很一致了。
H^
BYd%- ="'- & 六. 问题2:链式操作
NXI[q'y 现在让我们来看看如何处理链式操作。
]Ik%#l.G_ 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。
[l*;E
f, 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。
Hb!6ZEmN% 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。
8TPN#" 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
zCV7%,H~ Qxt@V template < typename T >
g5Td("&n struct result_1
/:p8I6; {
:1;Q(9:v typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
%K1")s } ;
u7].}60.' p/*"4-S 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:
_a5(s2wq+ ,2,5Odrz template < typename T >
x=*L- struct ref
aWGon]2p {
EB,4PEe: typedef T & reference;
1'O0`Me># } ;
pM2a(\K,k^ template < typename T >
zF: j struct ref < T &>
Uu'dv#4Iw {
$Q/Ya@o typedef T & reference;
-5k2j^r; } ;
#SnvV Uf$i3 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
|"7Y52d }l;Lxb2` template < typename T >
~pz FZ7n4 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
tsv$ r$Se {
Lgi[u"Du return l(t) = r(t);
_~M^ uW^l }
kg>>D 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。
8omC%a}9m 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
2"&)W dm zOB=aG?/ 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
A'-_TFwW _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
c\.P/~ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Fn+?u +5 调用divide的对象返回一个add对象。
v}[dnG 最后的布局是:
\#6Fm_b]u Add
A-uB\ L / \
`hrQw)5?r Divide 5
XsL#;a C / \
~uj;qq _1 3
XG 0v 似乎一切都解决了?不。
Bs!4H2@{(] 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。
qp~gP 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。
UtJ a3ya 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:
YZE.@Rz MGt]' } template < typename Right >
Q6'nSBi:A_ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
~cqryr9
Right & rt) const
aGoE,5 {
(^n*Am;zlH return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
k6**u }
XDz5b., 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
=?
:@ 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。
ycr"Y| 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。
0 f/.>1M= 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。
@pza>^wk 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。
%fjuG 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?
:`Az/U[ 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:
f CcD&<% ~;#MpG;e template < class Action >
Es'Um,ku class picker : public Action
>-)h|w i {
P0GeZ02] public :
XbXA+ey6 picker( const Action & act) : Action(act) {}
#exss=as/ // all the operator overloaded
9NpD!A&64< } ;
[=%YV# O d"Q |I 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。
NPjv)TN}3 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:
0$vj!-Mb^j 6oL1_) template < typename Right >
.[s2zI picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
f4('gl9 {
!|G(Yg7C return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
(lH,JX`$a }
USPTpjt8R SU%DW 46 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
\h{r;#g 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。
|M~ON= %y`7);.q template < typename T > struct picker_maker
>_ \<E!j {
cu7(. typedef picker < constant_t < T > > result;
=y]$0nh } ;
&%C4Ugo template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
KFWJ}pNq {
Ob<W/-%5tH typedef picker < T > result;
=U-r*sGLN } ;
RMXzU #`SD$; 下面总的结构就有了:
S"2qJ!.u 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。
m7|RD]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。
^4$'KIq picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
n&XGBwgW 至此链式操作完美实现。
0t.p1 m}Y0xV9 sq0 PBEqq 七. 问题3
~P f5ORoe 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
g@v
s*xE A}VYb:u/ template < typename T1, typename T2 >
tbDoP
Y ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
m6n!rRQ^U {
t-e5ld~a return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
oR#:NtX@ }
8\ha@&p j6}R7$JR 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:
'` CspY t!;/Z6\Pb template < typename T1, typename T2 >
g[z.*y/ struct result_2
:VA.Q rKW {
_GtBP'iN typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
B5am1y{P# } ;
C'mL& W 0[N0c 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?
[bQj,PZ& 这个差事就留给了holder自己。
}E^S]hdvz X=X\F@V:u $ItF])Bj5N template < int Order >
ZXb0Y2AVx class holder;
wdE?SD s template <>
%'Xk)-+y class holder < 1 >
&~DTZgY {
Z'v-F^ public :
T6#"8qz< template < typename T >
'W. Vr4 struct result_1
v6a]1B {
d.<~&.-$ typedef T & result;
k)(Biz398E } ;
Y;J *4k] template < typename T1, typename T2 >
_O:WG&a6 struct result_2
F1azZ( {
o@E/r.uK typedef T1 & result;
-7-['fX } ;
)|#%Czd4 template < typename T >
_sHK*&W{CT typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
dWRrG-' {
Zf*r2t1&P return (T & )r;
ZFh+x@ }
%i{;r35M;9 template < typename T1, typename T2 >
*e"a0 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
cd@.zg'sYn {
8%{q%+ return (T1 & )r1;
!UBO_X%dz }
V1=*z } ;
vFmJ;J vxlOh.a|/L template <>
wzcai
0y* class holder < 2 >
USML~]G
z {
v[k5.\No public :
\&xl{64 template < typename T >
J QKdW struct result_1
V2&^!#=s
{
dG'SZ&<
typedef T & result;
7LZ^QC } ;
(il0M=M template < typename T1, typename T2 >
tOdT[& struct result_2
/ONV5IkPy {
:Waox"#=g typedef T2 & result;
"&YYO#YO } ;
l3i,K^YL template < typename T >
]n1dp2aH typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
*6ZCDm&N {
*e.*=$ return (T & )r;
;]D(33)( }
H6kf
K5, template < typename T1, typename T2 >
P1kB>"bR typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
0`#(Toe{B {
=odkz}bU return (T2 & )r2;
KlxN~/gyik }
"`tXA } ;
0Dv JZ|e !-]C;9Zd ~XM[>M\qB 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> >。
8}p8r|d!ls 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
_cI_# 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Rhgj&4 h,t|V}Wb return l(i, j) = r(i, j);
w:=V@-S8 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
(-yl|NFBw [W,|kDK return ( int & )i;
GUp;AoQ return ( int & )j;
HZJL/=; 最后执行i = j;
=C7
khE 可见,参数被正确的选择了。
pgc3jP! &K%aw SOh-,c\C E$\~lcq 8^ep/ b&| 八. 中期总结
lvSdY(8 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
*MM#Z?mP 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
eBr4O i 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
c=p=-j=.J 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
T.&7sbE_ XJ\hd,R 3fS}:!sQ mX# "+X| 6Z:YT&,f C0)Z6 九. 简化
*7gT}O;p 5 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
u:P~j 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
|^n3{m 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
!>.vh]8g 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
nS.G~c| +-*/&|^等
/MTf0^9 2. 返回引用。
Fe=8O ^\ =,各种复合赋值等
qt?*MyfV 3. 返回固定类型。
?Hz2-Cn 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
1i|.h 4. 原样返回。
>>'C
:7+Y operator,
6F0(aGs 5. 返回解引用的类型。
v"6 \=@ operator*(单目)
59 2;W-y 6. 返回地址。
rGwIcx(% operator&(单目)
>l1r,/\\ 7. 下表访问返回类型。
x"B'zP operator[]
Utl
t< 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Y*YFB|f? operator<<和operator>>
eD#XDK [I+9dSM1t OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
'ig, ATY 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
_9If/RD 4YA./j%' template < typename Left >
4SVW/Zl.? struct value_return
>IvBUM[Rt {
'imU`zeo template < typename T >
p]|LV)R n struct result_1
*o?i:LE] {
Fz"ff4Bx [ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
f05d ; } ;
zmFws-+A :[7lTp
template < typename T1, typename T2 >
MiGcA EF; struct result_2
n'w,n1z7 {
@'jfKW typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
-;c } ;
6SEltm( } ;
yY=<'{! c[(Pg% n~r 9!m$< 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
wq0aF"k N +Sq}hI 下面我们来剥离functor中的operator()
s;.=5wcvi? 首先operator里面的代码全是下面的形式:
R, 0Oq5 $Xf (^K return l(t) op r(t)
G2Qjoe`Uc return l(t1, t2) op r(t1, t2)
DZ`k[Z.VZ return op l(t)
=Viy^ieN$ return op l(t1, t2)
oK+Lzb\d{M return l(t) op
U6j/BJT" return l(t1, t2) op
)2j:z#'> return l(t)[r(t)]
%$X\" return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
\HSicV#i :=!Mh}i 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:
4<gJ2a3 单目: return f(l(t), r(t));
Z7#7N wy4 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Y`li> .\ 双目: return f(l(t));
v*TeTA
% return f(l(t1, t2));
{*xBm# 下面就是f的实现,以operator/为例
avNLV &?<AwtNN struct meta_divide
SGf9U^ds {
I'_v{k5ZI template < typename T1, typename T2 >
&L3#:jSk static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
$Z6D:"K {
X>3^a'2,E return t1 / t2;
iJnh$jo }
h|W%4|]R) } ;
TVkcDS $I8[BYblB 这个工作可以让宏来做:
&9P<qU^N) a@W7<9fY; #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
;'1Apy template < typename T1, typename T2 > \
/H&aMk}J@y static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
myvh@@N 以后可以直接用
]N}]d
+^6 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
P;GprJ`l 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
6VR[)T% (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
2%YXc|gGT DrS?=C@ ^, wnp@ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
m5gI~1(9 Oxa5Kfpa template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
el*9 Ih class unary_op : public Rettype
~3 @*7B5Q {
Czu1 )y Left l;
pGkef0p@ public :
9ECS,r*B unary_op( const Left & l) : l(l) {}
jsm0kz P9yw&A template < typename T >
#s^s_8#&e typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
mQ,{=C=D {
Xp^$
E6YFy return FuncType::execute(l(t));
:~-i&KNk }
Xw(3j)xQ 2f{kBD template < typename T1, typename T2 >
AU`OESSI typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7A0dl}: {
O5MDGg return FuncType::execute(l(t1, t2));
B9W/bJ6% }
"::9aYd! } ;
~d+O/:=K_ .0
X$rX= lC{L6&T 同样还可以申明一个binary_op
04\Ta ..$>7y} template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
a7 )@BzF# class binary_op : public Rettype
R0IF' {
M,G8*HI" Left l;
`,-STIh) Right r;
x!+Z{ x public :
}200g_^ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
#M:B3C!ouY 1^sb T[%R template < typename T >
I~k=3,7< typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3_U\VGm {
enPYj.*/0 return FuncType::execute(l(t), r(t));
Hdna{@~ }
Nh:4ys!P Cqa3n[Mhw1 template < typename T1, typename T2 >
X|)Il8 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
B$`d&7I;D {
@>Ek '~m return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Cz[5Ug'V }
$w `veP } ;
ck~ '`<7 =W|vOfy "c EvFY 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
8J^d7uC 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
+7^w9G DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
At|ht 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
l]>!`'sJL 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
~D_rZ& 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
:SdIU36 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
C#T)@UxBZ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
.W-=x,`hY4 下面是修改过的unary_op
pKYLAt+^> BArJ"t*/z template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
wRj~Qv~E class unary_op
K)N)IZ1q {
_-(z@ Left l;
/O_0=MLp +> ^[W~[2 public :
xpz`))w qs "s/$ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
6T]Q.\5BZ rr>IKyI' template < typename T >
nDF&EE struct result_1
$'y1Po'2 {
ID+,[TM` typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
W=F3XYS } ;
+O,V6XRr Ho>p ^p template < typename T1, typename T2 >
QdirE4W struct result_2
p>!1S {
(\tq<h0 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
FfjC
M7? } ;
O2$!'!hz _3I3AG0e template < typename T1, typename T2 >
<G&WYk%u* typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~V!EtZG$ {
v(a9#bMZU return OpClass::execute(lt(t1, t2));
PQQgDtiH }
?'T"?b< HoMQt3C template < typename T >
Qk|( EFQ9 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
d{?)q {
e5FCqNip' return OpClass::execute(lt(t));
#% qqL }
^?#@[4?" ]y$)%J^T } ;
[;Vi~$p|Eo (tTLK0V-|3 e1oFnu2R 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
)!BB/'DRQ 好啦,现在才真正完美了。
KqFmFcf| 现在在picker里面就可以这么添加了:
_AVy:~/ +V6j` template < typename Right >
rknzo]N, picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
MG;4M>H {
ZjE~W>pkQ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
qmQFHC_ }
Lax9
"xI 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。
7eTA`@v5A ;.L!%$0i# `Uu^I
G &m>Ov$#& [;)~nPjI 十. bind
:U7;M}0 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。
n}) 先来分析一下一段例子
$&bU2 ] DrW/KU,{+( LPsh?Ca?N int foo( int x, int y) { return x - y;}
%L.lkRs bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
_P>1`IR bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
l)|z2H 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
!d/`[9jY 我们来写个简单的。
<Wp`[S]r 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
9Y;}JVS 对于函数对象类的版本:
<?{ SU
~_(!}V template < typename Func >
_.u~)Q`6 struct functor_trait
\?aOExG
I {
hg(KNvl typedef typename Func::result_type result_type;
c>M_?::)0 } ;
4mki&\lw` 对于无参数函数的版本:
>6n@\n R9S7_u template < typename Ret >
cKaL K#~ struct functor_trait < Ret ( * )() >
\xy:6gd: {
>eTf}#s?S typedef Ret result_type;
<t% Ao," } ;
Fj'\v#h 对于单参数函数的版本:
Rh5@[cg% h;&&@5@lM template < typename Ret, typename V1 >
0;.e#(`- struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
e&r+w! {
CR} > typedef Ret result_type;
u0<d2Y } ;
3 ATN?V@ 对于双参数函数的版本:
K+(m'3` c`Lpqs` template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
<h)deB+} struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
G:H(IA7Z {
<e@I1iL37y typedef Ret result_type;
Ly@U\%. } ;
MZgmv 等等。。。
&Z#Vw.7U 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
8Xt=eL/P zW|$x<M^ template < typename Func >
Z3&XTsq struct func_return
T#ecLD# {
P#M<CG9 template < typename T >
e!O &~#'h} struct result_1
(cbB% {
X7(rg W8 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
M}_M_ } ;
0nF>zOmc C{lB/F/|! template < typename T1, typename T2 >
7!]k#|u struct result_2
aC
$h_ {
F!DrZd>\ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
YB(#]H|8S } ;
L>|A6S#y8/ } ;
fh/)di wFH(.E0@Q XmE_ F 最后一个单参数binder就很容易写出来了
nJnO/~| kr &:; template < typename Func, typename aPicker >
J\,@Bm|1n{ class binder_1
X F0*d~4 {
>QbI)if`1 Func fn;
.>cL/KaP aPicker pk;
<ZN)
/,4PS public :
CVn;RF6 4.$hHFqS^5 template < typename T >
5wVi{P5+ struct result_1
Xl gz.j7XR {
.-gm"lB typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
LQuYCfj| } ;
o>!~*b';g, J@&$U7t template < typename T1, typename T2 >
"@):*3
4 struct result_2
@5POgQ8 {
)xXrs^ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
MzA } ;
DXw9@b }sm56}_ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
3n=cw2FG et7 T)(k0 template < typename T >
4%Wn}@ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&vGEz*F {
Y?q*hS0!H return fn(pk(t));
2R~=@ }
0bRkC,N
( template < typename T1, typename T2 >
q,19NZ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|R|U z` {
V%Z[,C
u+ return fn(pk(t1, t2));
h3vm<R; }
o
Q!g!xz } ;
uc{Qhw!;: 7kew/8- 4Q>jP3 一目了然不是么?
_<&K]e@dp 最后实现bind
7xa@wa?!L >H]|A<9u( g#bfY=C template < typename Func, typename aPicker >
5<>R dLo picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
b&_u
O {
Hr64M0V3B return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
]((
>i%%~ }
p{pzOMi6 }<x!95 2个以上参数的bind可以同理实现。
V-o`L`(F` 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
-^NAHE$bW wr6xuoH 十一. phoenix
e#Zf>hlAz Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
t,as{.H{h M,dzf
for_each(v.begin(), v.end(),
d1LTyzLr (
t+Q|l&|0 do_
r
z>zdj5} [
Y+5A2Z)f[ cout << _1 << " , "
pOe` *2[ ]
Eo3Aak o .while_( -- _1),
D-\'P31 cout << var( " \n " )
"YJ;-$rb )
Hi 0df3t );
3qwYicq, @R Yb-d 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
q?'gwH37 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
6
Ge vO3 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
YnL?t-$Gg 那么我们就照着这个思路来实现吧:
P(gID OrqJo!FEg{ 2$/gg"g+ template < typename Cond, typename Actor >
dJ"xW;" class do_while
.TrQ +k> {
"u>sS Cond cd;
ucm.~1G( Actor act;
?;=Y1O7N( public :
9Z_OLai
template < typename T >
q@!H^hd} struct result_1
=;?PVAdu%# {
38.J:?Q typedef int result_type;
c#-97"_8 } ;
d"$oV~>P| as47eZ0\ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
#K~j9DuR X QoT},C template < typename T >
?9ho| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^T
J {
V5^b6$R@ do
\:)o'- {
>"My\o act(t);
!/lYq;$R }
o_^d>Klb8 while (cd(t));
C36.UZoc return 0 ;
aGkVC*T }
1H@rNam& } ;
4Xho0lO& wjGjVTtHs HC`3AQ12!& 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
,(Hmk(, 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。
!`Yi{}1_ 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。
<("w'd} 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。
s7cyo
] 下面就是产生这个functor的类:
~;4k UJD +W3>Yg%)X 5x'y{S< template < typename Actor >
9%k.GE
class do_while_actor
OU5|m%CmO {
P!&CH4+ Actor act;
.F$AmVTN public :
uM6!RR!~ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
j24 KO;6 1y: template < typename Cond >
wg~`Md picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
.*ovIU8 } ;
gd,%H@3 !rqR]nd l,2z5p 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
V.[#$ip6: 最后,是那个do_
'{*>hj5.8 P
T.jR* s5
'nWMo class do_while_invoker
5WN Z7cO {
^"#rDP"v public :
:NyE d<' template < typename Actor >
YD.^\E4o do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
:|mkI#P. {
:pu{3-n. return do_while_actor < Actor > (act);
%hb5C 4q }
RL)3k8pk } do_;
d*(\'6? "8
mulE, 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
@{a-IW3 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
_Cs}&Bic_ 最后来说说怎么处理break和continue
T/6=A$4
# 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。
|6Z MxY 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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