一. 什么是Lambda
VB4ir\nF 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
\6/!{D, 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,
N,ZmGzNP) Mo4igP mDA1$fj" }O6E5YCm class filler
9;A9Q9Yr {
!1bATO:x public :
+1Rz + void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
e&9v`8}
} ;
Js9EsN% _wZr`E) Wtflw>- 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
@^b>S6d" u4[rA2Bf8E m!Aw,*m+* =%;TVJk*a for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
}y%mG&KSz XBTjb P0-K/_g 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
\Iz-<:gA' byIP]7Ld DM{Z#b] t
y%Hrw 二. 战前分析
7t6TB*H 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
H*&!$s. 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
}wGy#!CSza VS5D)5w# U
H6
Jvt for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
#|
m*k /* --------------------------------------------- */
JvtbGPz vector < int *> vp( 10 );
?a~#`< transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
S$nEflcz /* --------------------------------------------- */
TnPx.mwK\ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
sfCU"O2G /* --------------------------------------------- */
ER<Z!*2 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
ZV~9{E8 /* --------------------------------------------- */
=o4McV} for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
hDTM\>.c;s /* --------------------------------------------- */
<A]
Kg for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
L^jhr>-"; (w/lZt >uYGY{+j[ }A7]bd 看了之后,我们可以思考一些问题:
Gq.fQ_oOb 1._1, _2是什么?
C33=<r[;N< 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
xx[l#+:c 2._1 = 1是在做什么?
bm(.(0MI 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
K1-y[pS]E Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
bHmn0fZ9 `q?@ Ob& sq}uq![?M 三. 动工
]hY4
MS 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
WNiM&iU !l1jQq_mK - !s=`9o Y9nyKL template < typename T >
3x
E^EXV class assignment
NMhI0Ix$w {
*6]_ 6xO T value;
[vcSt5R= public :
uSNlI78D assignment( const T & v) : value(v) {}
4,7W*mr3( template < typename T2 >
`FIS2sl/ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
<f@
A\ } ;
-KiI&Q O[HBw~ 7u[$ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
7^Y`'~Y^ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
}j|YX&`p DMd&9EsRG pt9fOih[ cu"ge]}, class holder
Wvwjj~HP2} {
jxDA+7 public :
3>G"&T{ template < typename T >
=E:a\r assignment < T > operator = ( const T & t) const
wL"
2Cm {
VKHzGfv return assignment < T > (t);
=~{W;VZt' }
h2ou ] } ;
+ :k"{I -|/*S]6kK cAzlkh 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:
MF4B 2d r$;u4FR static holder _1;
MK, $# Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
kr5'a:F) %CG=mTP for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
*&rV}vVP^ 而不用手动写一个函数对象。
Mt(;7q@1c 87:V-*8 3>buZ6vh 4>te>[ 四. 问题分析
NpF)|Ppb{ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
P<IZ%eS3B 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
5t[7taLX\ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
^
&VN=Y6z 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
uE3xzF 下面我们可以对这几个问题进行分析。
bODyJ7=[ z irnur1 五. 问题1:一致性
_qq>-{-Ym 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
L
^{C4}x= 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
NPE7AdB8 K7]IAV struct holder
{@T<eb$d {
>D*%1LH~V //
,HfdiGs}j template < typename T >
R ;3!?` T & operator ()( const T & r) const
-5Ln3\ O@ {
7B#HF?,? return (T & )r;
@d6N[?3; }
, @dhJ8/ } ;
}y#aO 9c=`Q5 这样的话assignment也必须相应改动:
>d5L4&r 0*8uo
Wt& template < typename Left, typename Right >
f&`yiy_ class assignment
kDK0L3}nr] {
$C9['GGR Left l;
D 13bQ&\B- Right r;
5:X^Q.f; public :
vU,;asgy assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
1F94e)M)" template < typename T2 >
BYWs\6vK T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
YfU6mQ } ;
WOuk>
/ F48W8'un 同时,holder的operator=也需要改动:
PZO8<d a
#Pr)H template < typename T >
o.KE=zp&z assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
m[6c{$A/w {
tf?"AY4 return assignment < holder, T > ( * this , t);
K8|>" c~ }
CeW}zkcT l08JL 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。
BMovl4*5 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
xY1@Ja _gI1@uQw
return l(rhs) = r;
ed4`n!3 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。
%2EHYBQjN 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
LFPYnK i$S*5+ template < typename Tp >
Kma-W{vGD class constant_t
;@G5s+<l {
h&m4"HBL_ const Tp t;
$o>6Io|D public :
L s(l constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
udGZ%Mr_ template < typename T >
qq[Enf|/y const Tp & operator ()( const T & r) const
vy1N,8a {
R#Hz%/:|A return t;
TWTh! }
P_%kYcX' } ;
rZ^VKO`~I1 ,U#FtOec 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
spv'r!*\ed 下面就可以修改holder的operator=了
+]jJ: V 4+4C0/$Y template < typename T >
uE:`Fo=y assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
@8'LI8 \/ {
iVqXf;eB!5 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
4dI= }
]ppws3*Pa ()%;s2>F 同时也要修改assignment的operator()
&(,-:"{pNR *4RL template < typename T2 >
Xrd-/('2 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
T96M=?wh! 现在代码看起来就很一致了。
P'D'+qS %~^:[@xa* 六. 问题2:链式操作
'w~e>$WI 现在让我们来看看如何处理链式操作。
[eO6H2@=z 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
XZ[3v9?&n 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
MFO1v%m 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
!DNk!]| 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
LXx`Vk>ky -x2&IJ! template < typename T >
%] [6TZ} struct result_1
vC ISd
{
*d$r`.9j typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
xmbFJUMH } ;
Xe> EK<ly"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:
NJ$c0CNy ?D S|vCae template < typename T >
2kVQ#JyuRI struct ref
6HR^q {
1i:Q
%E
F typedef T & reference;
n`2LGc[rP } ;
`]4bH,%~ template < typename T >
7Hzv-s struct ref < T &>
7=[/J*-m {
R?H[{AX typedef T & reference;
=>,X)+O } ;
NncII5z &)#bdt[ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
7/GL@H vK,.P:n template < typename T >
=X}s^KbI{
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
TOXZl3s5# {
fT return l(t) = r(t);
&VfMv'%x }
>XK |jPK 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
|&0zAP"\ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
=%oQIx -Vhxnh S 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
Y<9]7R(\; _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
d0 qc%.s _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
LP:F'Q:< +5 调用divide的对象返回一个add对象。
YB3?Ftgw 最后的布局是:
_omz74 Add
Ul%D}(, / \
'(!U5j Divide 5
N(=\S: / \
19 <Lgr _1 3
+N:=|u.g 似乎一切都解决了?不。
eL{6;.C 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
5;Q9Z1
` 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
(|U|>@ OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
dId&tTMmC `sPH7^R template < typename Right >
Rg6/6/ IN assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
_1kcz]]F Right & rt) const
jRYW3a_7 {
Lm"zW>v return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
(YKkJ }
' 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
z]bcg$m 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。
=Xh*w 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。
GBo'= 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。
$3je+=ER 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
0>)F+QC 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
gL}x|Q2` 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
]iE)8X ISALR{Aq template < class Action >
Z"Byv.yq b class picker : public Action
+[Zcz4\9 {
^b@&O-&s public :
DZ5QC aA picker( const Action & act) : Action(act) {}
v"J7VF2 // all the operator overloaded
"Iwd-#;$; } ;
^U[yk'!Y ~fR-cXj" 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。
UhVJ! NrT 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:
Xw |6
#^ *J|]E( template < typename Right >
aYd`E4S+ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
kcyT#'=j {
X;%*+xQ^ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
V.^Z)iNf^ }
GG$&=.$ V/W{d[86G Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
0$\
j 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
I4\
c+f9 Qa-~x8 ] template < typename T > struct picker_maker
:]+p#l {
]?A-D,!( typedef picker < constant_t < T > > result;
+L\bg|; } ;
! j-JMa? template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Mv#\+|p 1x {
tX
3y{W10" typedef picker < T > result;
A&/VO$Y9wp } ;
=?s0.(; ^{R.X:a 下面总的结构就有了:
w6FVSU]sY 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。
tX7TP( 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。
_l||69|. picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
0D:e P`` 至此链式操作完美实现。
L qdzqq WuUT>omH hsZ}FLStJ 七. 问题3
qS}pv 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。
)3A%Un#B -VP da @@w template < typename T1, typename T2 >
Z&j?@k,k ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
; 6*Ag#Z {
CyEEE2cV return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
$3D#U^7i }
Bn?MlG;aA IM9P5?kJ
? 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
SlojB ^% i8H!4l template < typename T1, typename T2 >
=V*4&OU struct result_2
R'1L%srTM+ {
XX|wle1Kg typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
F-I\x } ;
pSh$#]mZ` y&{ Z"+B5 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?
d 0CFMy6 这个差事就留给了holder自己。
PHHX)xK r,-9]?i %5|DdpES template < int Order >
'W]oQLD^R class holder;
N_qKIc_R
template <>
w\2yippI class holder < 1 >
StWF66u34& {
Hg%8Q@ public :
Jk3V]u template < typename T >
!-Br? struct result_1
dpI9DzA; {
RRBBz7:~ typedef T & result;
PML+$ } ;
l<YCX[%E template < typename T1, typename T2 >
ZFO*D79:K struct result_2
;)gNe:Q {
_rjLCvv- typedef T1 & result;
r]'Q5l4j6" } ;
/aHx'TG template < typename T >
h&$,mbEoI typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
1l`$. k {
*zn=l+c return (T & )r;
<=7N2t)s4 }
K`% I!Br template < typename T1, typename T2 >
5*31nMP\ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
cAAyyc"yJ {
wc6v:,& return (T1 & )r1;
Pu7cL }
z~+gche> } ;
Qpaan E+|r
h-M 7 template <>
vspub^;5\ class holder < 2 >
V-
HO_GDo {
[osm\w49 public :
'-k~qQk)6 template < typename T >
?B`Yq\L) struct result_1
*2tG07kI {
Yt%
E,U~g typedef T & result;
ZUxlk+o9d } ;
!ii'hwFm$ template < typename T1, typename T2 >
oHI/tS4
_ struct result_2
</B5^} {
Jb4A!g5C typedef T2 & result;
UZq1qn@+ } ;
jQ[M4)>_k` template < typename T >
Vn1hr;i] typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Wr+1G 8 {
RIQw+RG> return (T & )r;
Ul?92 }
%B{NH~ template < typename T1, typename T2 >
&?@5G typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
wBK%=7 {
Jxy94y* return (T2 & )r2;
J)xc mK }
U&<Nhh } ;
>4lT0~V/ _Z|3qQ rJ UXA<:2 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> >。
]A2l%V_7 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
U|HF;L 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
>S:>_&I`I CN"hx-f return l(i, j) = r(i, j);
td6$w:SN,l 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
@xI:ZtM 4[]/ return ( int & )i;
"x)xjL return ( int & )j;
F]SA1ry 最后执行i = j;
@]0;aZ{3 可见,参数被正确的选择了。
B "z`X!\ T]fu[yRVvg Cp@'
k;( ?]#U~M<' !t. 八. 中期总结
z_Em%X 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
{+`'ZU6C 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
vL>cYbJ< 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
}I3 ZNd 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
0rM'VgB ;WydXQ}Q^ eIZ7uSl yQAW\0` Y nD_:ZK :c4iXK0_^? 九. 简化
*P\$<4l 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
tM&O<6Y 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
\"L
;Ct
8 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
e70#"~gt[ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
_ELuQ>zM]+ +-*/&|^等
MIV<"A 2. 返回引用。
%2H0JXKa, =,各种复合赋值等
?8ZOiY( 3. 返回固定类型。
#b u]@/ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
<OX_6d *@ 4. 原样返回。
( (.b& operator,
OvL@@SX | 5. 返回解引用的类型。
Y[_{tS#u operator*(单目)
pD^7ZE6 6. 返回地址。
WJ%4IaT operator&(单目)
,]A|z ~q 7. 下表访问返回类型。
5Q)hl.<{o7 operator[]
@1+gY4g 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
_/FpmnaY operator<<和operator>>
z|KQiLza T\ixS-%^ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
??\1eo2gB 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
41-u*$ g 0Rny template < typename Left >
ua!i3]18 struct value_return
!p:kEIZ)y {
Ge'[AhA template < typename T >
c@eQSy struct result_1
j ^Tb= {
8 IeE7 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
uPe&i5YR } ;
jN3K=
MA ^{<!pvT template < typename T1, typename T2 >
BM~>=emc struct result_2
Sw1z^` {
Q7
4Q|r7 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
6]%SSq& } ;
,,FO6+4f } ;
n(}cK@ %-lilo c0I;8z`b 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
%S`ygc}| UyFvj4SU 下面我们来剥离functor中的operator()
g2Hz[C( 首先operator里面的代码全是下面的形式:
A7`+XqG 2F}D?]A return l(t) op r(t)
vkR,Sn return l(t1, t2) op r(t1, t2)
M%yeI{m return op l(t)
?*{Vn5aX{ return op l(t1, t2)
x=S8UKUx return l(t) op
0A,u!"4[ return l(t1, t2) op
VnjhEEM! return l(t)[r(t)]
k},@2#W] return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
=c(t;u6m- D+nKQ4 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:
f9%M:cl 单目: return f(l(t), r(t));
!t;B.[U * return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
#<$pl]>}t 双目: return f(l(t));
+.czj,Sq return f(l(t1, t2));
/8cfdP Ba 下面就是f的实现,以operator/为例
GbXa=*
<-< rtjUHhF struct meta_divide
s%bm1$} {
k<Y}BvAYB template < typename T1, typename T2 >
_?}[7K!~d static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
R!+_mPb=Q* {
:@~Nszlb return t1 / t2;
nB|m!fi< }
KbXENz&C } ;
4MFdhJoN IPVD^a? 这个工作可以让宏来做:
Kggc9^ 7 _c z$w5` #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
s)A=hB-V template < typename T1, typename T2 > \
-X]?ql*%` static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
S5+W<Qs 以后可以直接用
fb=[gK#*, DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
za,JCI 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
-:V0pb (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
hifC.guK ZZ? KD\S5 r|ID]}w 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
}J ^+66{ ZRy'lW template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
>)j`Q1Qc\ class unary_op : public Rettype
mNQ~9OJ1 {
nb30<h Left l;
0en
Bq>vr public :
_xmS$z)TO unary_op( const Left & l) : l(l) {}
i-YSt5iq :Z R5<Y> template < typename T >
b(HbwOt~3 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
K ; eR) {
Y00hc8< return FuncType::execute(l(t));
"y7IH
GJ\3 }
lf9mdbm 8XG|K`'u template < typename T1, typename T2 >
+a'["Gjq; typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/)J]m {
FoX,({*Ko~ return FuncType::execute(l(t1, t2));
AxAbU7m }
%E"dha JY } ;
PR2;+i3 /cX%XZg ">M:6\B 同样还可以申明一个binary_op
&&>Tfzh -)%gMD~z1 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
x4N*P class binary_op : public Rettype
=J GL~t? {
-Q MO*PY Left l;
eJy}W / Right r;
>4G~01 public :
Q3'L\_1L binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
BCI[jfd 7 |44 E:pA template < typename T >
CQns:.`$` typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
..fbRt {
o:c:hSV return FuncType::execute(l(t), r(t));
,Zva^5 }
O$(#gB'B
QB<~+dW template < typename T1, typename T2 >
]j+J^g typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,382O$C {
9YvK<i&I return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
<i ";5+ }
"KKw\i } ;
O"ebrv >|rU*+I` V'8Rz#Gc5 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
}G ^nK m 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
*cy!PF& DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
1a
t Q9 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
43s8a 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
)ZMR4U$+v 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。。。
9CFh'>}$ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
:;URLl0 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)
*[+{KJ 下面是修改过的unary_op
nU,~*Us ^0g!,L template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
?_j]w%Hz class unary_op
1xDh[:6 {
q+U&lw|"w Left l;
!%(PN3* #:xv]qb`k public :
Zo#c[9IaC |.?Xov] unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Y<;KKD5P'j fn,
YH template < typename T >
71c(Nw~iQ struct result_1
B&"c:)1
C2 {
.W51Cup@& typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
;$g?W" } ;
7_~_$I~g* x-s\0l template < typename T1, typename T2 >
'Gqo{wl struct result_2
4Cp)!Bq?/ {
M&}_3 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
f/670Acv } ;
Vtv1{/@+c 9dwLkr template < typename T1, typename T2 >
w^^8*b< typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'3iJ q9 {
2.
f8uq return OpClass::execute(lt(t1, t2));
W=I~GhM }
}oL
l?L VK%
j45D ` template < typename T >
J]5ZWo% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
OU[ FiW-E {
|&_(I return OpClass::execute(lt(t));
tPChVnB }
`B/74Wa3q @}ioK=A } ;
N6BEl55 & I.- I4F)D S{nBQB< 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
Qov*xRO6 好啦,现在才真正完美了。
4k)0OQeW6 现在在picker里面就可以这么添加了:
%(B6eiA ;umbld0 template < typename Right >
4ah5}9{g picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
vRLWs`1j {
5s:g(gy3BR return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
-Yg?@yt }
=kb/4eRg 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。
]<k+a-Tt =%d.wH?dZ/ Xb.#
=R Vo%DoZg 5P[urOvV 十. bind
dMK\ y4#i 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。
0Om<+]).R 先来分析一下一段例子
/0r6/ _5-. +8.1cDEH\ ~iJ@x;` int foo( int x, int y) { return x - y;}
LJOJ2x bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
VgO.in^q bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
#]J"j]L 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。
s1J(-O 我们来写个简单的。
GHFYIor 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
|N0RBa4% 对于函数对象类的版本:
0Vj!'=Ntv .xe+cK template < typename Func >
K1t>5zm struct functor_trait
~:N 1[ {
S$qpClXS, typedef typename Func::result_type result_type;
?>q5Abp[ } ;
@;Xa&* 对于无参数函数的版本:
B<jVo%og 5UvqE_ template < typename Ret >
-*;JUSGh struct functor_trait < Ret ( * )() >
c\VD8 : {
0W ,.1J2* typedef Ret result_type;
Rw|P$dbu } ;
[E0.4FLT! 对于单参数函数的版本:
ycrM8Mu
3 7w.9PNhy template < typename Ret, typename V1 >
w~>tpkUB struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
lbC9^~T+ {
G=&nwSL typedef Ret result_type;
Q@/Z~xw"'I } ;
9lB$i2G>Zw 对于双参数函数的版本:
8UXtIuQ 2{4f>,][ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
lMe+.P| struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
O |*-J {
\`-a'u=S typedef Ret result_type;
/-Nq DRmJ } ;
[I=1
等等。。。
r?HbApV P 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
mJ+mTA5bW z,(.` %h template < typename Func >
, nW)A/?} struct func_return
2!GyQ@&[W {
Y/y`c-VO template < typename T >
/#!1 struct result_1
sv2XD}} {
:Q"p!,X=- typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Cps'l } ;
|};-.}u^`h 6)_h'v<|M template < typename T1, typename T2 >
O#Ho08*Xn struct result_2
U2jlDx4yg {
]4]AcJj typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
K1zH\wH } ;
&+ UnPE(
} ;
3Hf_!C=g HEF\TH9 !%/(a)B$^$ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
mLDuizWI ozW\` template < typename Func, typename aPicker >
c6tH'oV class binder_1
K/z2.Npn {
8JU{]Z!G<; Func fn;
[vOk= aPicker pk;
$~NB
.SY public :
="
pNE# .GIygU_ template < typename T >
co{i~['u struct result_1
op61-:q/ {
cq}i)y typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
DtkOb,wY } ;
;nKhmcQ4 -lb%X3` template < typename T1, typename T2 >
@s|yH" struct result_2
t(xe*xS {
x]vyt}oCmk typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Q$A;Fk}- } ;
.7> g8 bZu2.?{ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
tkW7wP; 9!s)52qt template < typename T >
,D\}DJ`)C typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)p[Qj58 {
n7hjYNJ return fn(pk(t));
LrdX^_,nt }
5Vlm?mPU template < typename T1, typename T2 >
L
|
#"Yn typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_C@<*L=Q {
;n.SRy6 return fn(pk(t1, t2));
VN]j*$5
}
o_cAelI[! } ;
xmHW,#%ui\ ,soXX_Y> /@@?0xjX 一目了然不是么?
\omfWWpK 最后实现bind
UD^=@?^7 @*iT%p_L [#+klP$ template < typename Func, typename aPicker >
=H?^G[ y picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
cX|(/h,W/ {
R_b)2FU1y return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
:b<< }
0iVeM!bM }[]1`2qD 2个以上参数的bind可以同理实现。
n\u3$nGL1` 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
_g6H&no[ k]S`A,~ 十一. phoenix
.5iXOS0
G Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
yH]w(z5Z 6yXN7L==x for_each(v.begin(), v.end(),
na3lbwq (
;upYam" do_
`2n%Lo?_ [
'-_tF3x cout << _1 << " , "
U[NQ" ]
7A{,)Y/w ^ .while_( -- _1),
NUX$)c cout << var( " \n " )
QPKY9.Rvv )
vxXrVPU3 );
ltOsl-OpR 2cko
GafG{ 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:
r_pZK(G% 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
Os1=V operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
[y(<1]i-a 那么我们就照着这个思路来实现吧:
OD).kP}s^ i?6#>;f dI~{0)s template < typename Cond, typename Actor >
qjf9ZD& class do_while
B X Et]+Q {
ij02J`w:Ra Cond cd;
'v_k#% Actor act;
XF`?5G~~# public :
j~#v*qmDU template < typename T >
i:x<Vi struct result_1
aR}I l& {
:nxBM#:xu typedef int result_type;
D4PjE@D"H } ;
W4]jx] =[YjIWr#o do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
tWA<OOl
#F ;@Qi3z template < typename T >
;bkvdn} typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2I0Zr;\f {
8 G:f[\^ do
oe{,-<yck {
!5K5;M_Ih" act(t);
7t|011< }
k.W1bF9n6 while (cd(t));
II{"6YI> return 0 ;
xkfW^r }
Rz=wInFs } ;
ilkN3J ^) 5*?8# dd!Q[]$ } 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
C$^WW}S 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。
AO]1`b: 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。
KWH:tFL. 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。
m&k l_f7 下面就是产生这个functor的类:
Gr!@ih^ ""x>-j4 Frum@n template < typename Actor >
@P6*4W class do_while_actor
RpU.v
` {
|^ J5YwCf Actor act;
5 8gkE94 public :
YI+o:fGC5 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
J6g:.jsK! \OK"r-IO template < typename Cond >
#P;vc{ Iq picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
@8U8> 'zDE } ;
F 8 gw3 nD#uOep9 _TjRvILC 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
G!g];7PG( 最后,是那个do_
K'S\$ r<EwtO+x :djbZ>< class do_while_invoker
xv0y?#`z {
].3@ Dk public :
Gw?ueui< template < typename Actor >
$im6v do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
{lN G:o {
_!^2A3c< return do_while_actor < Actor > (act);
Y>I9o)KR }
M b(hdS90 } do_;
2R~[B]2"r (n4Uc308 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
&f<Ltdw 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
&-p!Lg&D 最后来说说怎么处理break和continue
Zxn>]Z_ 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
7nk3^$| 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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