一. 什么是Lambda
hyf
;f7`o 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
~s'tr&+ 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,
u/u(Z& ZDW=>}~_y IUFc_uL@\ uwSSrT class filler
h7UNmwj {
gE#'Zv {7 public :
2]]v|Z2M4 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
JN|6+.GG } ;
Z%qtAPd ~$g: $3g{9)} 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
\}?X5X> 7*{f*({ \MOwp@|y I'BhN#GhX for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
zTw"5N r@{TN6U p2i?)+z 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
EyE#x_A a,c!#iyl3 6(f'P_*
>Q\Kc=Q| 二. 战前分析
v\Uk?V5T 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
%'=*utOxy 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
x?+w8jSR "s(~k "0P`=n for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
t~->&Ja /* --------------------------------------------- */
I4X9RYB6c vector < int *> vp( 10 );
4VwF\ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
`x9Eo4(/ /* --------------------------------------------- */
M Irx,d sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
,RV
qYh(-| /* --------------------------------------------- */
Hsf::K x int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
-)`_w^Ox /* --------------------------------------------- */
H4w\e#| for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
,twx4r^ /* --------------------------------------------- */
F~mIV;BP for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
KhHFJo[8sf (jM0YtrD <W"W13*j! YA4 D?' 看了之后,我们可以思考一些问题:
Rm} ym9 1._1, _2是什么?
5`QcPDp{z 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
hzqJ! 2._1 = 1是在做什么?
faDSyBLo 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
hy5[
L`B Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
f2i:I1 p(" M3pE$KT0x 1UP=(8j/ 三. 动工
Yq+1kA 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
$F2Uv\7= d~LoHp
Q.g/ .A2$C|a* template < typename T >
_QPqF{iI class assignment
8D='N`cN+ {
D@O`"2 T value;
P8tdT3*6/ public :
6>a6;[ assignment( const T & v) : value(v) {}
2r,
c{Ah@D template < typename T2 >
m\L`$=eO8 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
b(Nv`'O } ;
q<JCgO-F< a5D|#9 9L=mS 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
\i%'M% 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
VI0wul~M \Z[1m[{
=@HS ^3;B4tj[ class holder
#De>EQ% {
D}_.D=) public :
zBF~:Uc`B template < typename T >
V(MYReaPC] assignment < T > operator = ( const T & t) const
`JySuP2~/ {
$|N6I return assignment < T > (t);
3gA %Q`" }
(bsx|8[ } ;
SH%NYjj ;8s L
G 3Z"U 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
NJUKH1lIhR @!sK@&ow@% static holder _1;
(jT)o,IW& Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
mMAN*}`O 4&iQo' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
#-/W?kD 而不用手动写一个函数对象。
n5:uG'L\ E9:@H;Gc I652Fcj Q Be6\oq 四. 问题分析
1Cr&6 't 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
50,'z?-_ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
F2"fOS 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
#@R0$x 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
sPH2KwEv 下面我们可以对这几个问题进行分析。
>Bt82ibN {)[o*+9 五. 问题1:一致性
2~4:rEPJ: 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?|
akj<*, 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
3BFOZV+ >B BV/C'9 struct holder
"#Rh\DQ {
W }NUU //
yW_yHSx; template < typename T >
@!8aZB3odt T & operator ()( const T & r) const
g'"~' {
Qb536RpcTY return (T & )r;
As:O|!F }
vObZ|>.J~O } ;
:U6`n B*,6;lCjX 这样的话assignment也必须相应改动:
YQBLbtn6( *1|7%*!8 template < typename Left, typename Right >
cgnNO& class assignment
J'44j;5& {
J9^NHU Left l;
iRQ!J1SGcG Right r;
7=^{~5# public :
8Fn\ycX#"l assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
?nU<cx h template < typename T2 >
7J'%;sH T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
VkQ@c;C } ;
m1$tf
^ '{&Q&3J_ 同时,holder的operator=也需要改动:
oPe|Gfv\G Ge^`f<f template < typename T >
[doEArwn assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
'eM0i[E+` {
2]!@)fio` return assignment < holder, T > ( * this , t);
%a%xUce&-X }
-3K h
>b) Bf{u:TCK 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
dC=[o\ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
\Kl20? |T:R.=R$~ return l(rhs) = r;
VotC YJ 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。
GZ%vFje_
K 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Lqgrt]L_" c(Q@5@1y: template < typename Tp >
lY%I("2= class constant_t
v$ ti=uk$ {
o[Iu9.zJpy const Tp t;
HuhQ|~C+~ public :
f%G\'q]#F constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
'|8dt "C template < typename T >
>|f"EK}m! const Tp & operator ()( const T & r) const
*`>BOl+ro {
qBEp |V return t;
wgl <JO }
F8pA)!AH } ;
WzIUHNn'I )+.=z 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
BP/nK. 下面就可以修改holder的operator=了
`Ba]i) ! 35\ |#2qw6 template < typename T >
fi?4!h assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
,!orD1,' {
zWY988fX0 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
n!)$e;l }
:i.@d? #p}GWS) 同时也要修改assignment的operator()
,#Z%0NLe 4@9Pd &I template < typename T2 >
{npm9w<; T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
3$?6rMl@y 现在代码看起来就很一致了。
IO)B3,g Tmzbh 9
六. 问题2:链式操作
3h7RQ:lUi 现在让我们来看看如何处理链式操作。
bRAD_ 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。
nCQtn%j't 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。
VF`!ks 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。
C;W@OS-; 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
\^)i!@v z; GQnAG@ template < typename T >
8(1*,CJQg struct result_1
3FBL CD3 {
]az(w&vqg2 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
;cMQ0e } ;
T^v763% sT^R0Q'> 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:
/VYT]( ^r~[3NT template < typename T >
K43%9=sM struct ref
P:{Aqn~zR {
J"aw 1 typedef T & reference;
u)@:V)z } ;
.S//T/3O]Q template < typename T >
uu6 JZp struct ref < T &>
E'x"EN {
BUXE
s0]Lv typedef T & reference;
w6BBu0,KC } ;
Ema[M5$R C19N0= 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
#W~jQ5NS\ DNGyEC
template < typename T >
QAkK5,`vV. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Fb{N>*l. {
wAHuPQ&_Q return l(t) = r(t);
;\K]~ }
x?S86,RW 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
[Hh*lKg 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
!)bZ.1o VhO+nvd*W 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
0YiTv;mq; _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
UFj H8jSBx _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
C^ZoYf8+"m +5 调用divide的对象返回一个add对象。
B_[efM<R$ 最后的布局是:
L3b0e_8>R Add
z"f@iJX?2 / \
uWJJ\ Divide 5
3t-STk? / \
;"M6}5dQ4 _1 3
8H7#[?F 似乎一切都解决了?不。
toGiG|L 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。
eha|cAq 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。
KKC%!Xy 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:
L6h<B
:l h*R@ d template < typename Right >
F0!Z1S0g assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
p8'$@:M\ Right & rt) const
,:mL\ZED {
f#z:ILG= return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
b-ss^UL }
7(}'jZ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
."wF86jW| 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。
rt^~
I\V 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。
tK;xW 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。
`df!-\# 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。
GL?b!4xx 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?
dFBFXy 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:
;`oK5 XP)^81i| template < class Action >
^]sb=Amw class picker : public Action
Nvd(?+c {
(RFH.iX public :
Q/g!h}>(. picker( const Action & act) : Action(act) {}
wQG?)aaM // all the operator overloaded
uXc;!* } ;
$wAR cS [mzed{p]] Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
Xf4~e(O 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
3O,nNt;L{ wp@_4Iq1$ template < typename Right >
9s<4`oa picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
a,Pw2Gcid {
1
tOslP@ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Q0(6n8i }
H^|TV]^;N >
-OOU Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
SVo ?o|< 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。
`,'/Sdr l7g'z'G template < typename T > struct picker_maker
-gvfz&Lz {
<<!fA><W typedef picker < constant_t < T > > result;
Xr
<H^X } ;
+%YBa'Lk template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
`h@fW- r {
@Fc:9a@ typedef picker < T > result;
S46aUkW. } ;
bB?E(>N; ;j%I1k%A 下面总的结构就有了:
(T*$4KGV 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。
JwbZ`Z*w 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。
]JkEf?;. picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
I(^0/]' 至此链式操作完美实现。
Imv#7{ndq y7hDMQ c' 4`i8m 七. 问题3
kQmkS^R 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。
X8ulaa $.vm n,:. template < typename T1, typename T2 >
7(1`,Y
??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
N[@H107` {
yD~,+}0) return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
> T* `Y0P }
VaD+:b4 XSC=qg$
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:
6C&&="uww e4` L8 template < typename T1, typename T2 >
:m<&Ff} struct result_2
$Wj= V {
#B5,k|"/,M typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
M/6Z,oOU } ;
ol"|?*3q pA*C|g
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
XY| y1L 3[ 这个差事就留给了holder自己。
.f_
A% 2yK">xYY@ ULAr! template < int Order >
T`!R
ki%~ class holder;
5(H%Ia template <>
\I!mzo class holder < 1 >
d AcSG {
g$s;;V/8e public :
P)K$+oo template < typename T >
."+lij=56 struct result_1
^+76^*0 {
n.+'9Fj typedef T & result;
2#7|zhgb } ;
:$"{-n template < typename T1, typename T2 >
I&+.I K_ struct result_2
,Iyc0 {
p{L;)WTI typedef T1 & result;
S-Y{Vi"2 } ;
2Xl+}M.:Y template < typename T >
V#oz~GMB typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
5e+j51 {
C{bxPILw return (T & )r;
\!\:p/f }
_<c"/B template < typename T1, typename T2 >
^^V3nT2rR3 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
B!/kC)bF: {
Em(_W5
ND{ return (T1 & )r1;
RU~na/3 }
i]c{(gd` } ;
,LA'^I? #p(c{L! template <>
=c@hE'{ class holder < 2 >
uU 7 <8G {
XKTDBaON public :
&|XgWZS5 template < typename T >
{P6Bfh7CZ struct result_1
X)!XR/? {
*W8n8qG%T typedef T & result;
^^v3iCT } ;
Sl8+A+ template < typename T1, typename T2 >
Tm`@5 struct result_2
?r !kKMZ {
iTinZ!Ut typedef T2 & result;
-
jZAvb } ;
STwGp<8 template < typename T >
'^)'q\v'k typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
pl>b 6 | {
Gt*<Awn8 return (T & )r;
9YI@c_1 Q }
'f{13-#X@ template < typename T1, typename T2 >
QT+kCN typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
C?|sQcCE {
%O9 Wm_% return (T2 & )r2;
ahXcQ9jzFi }
_9=87u0 } ;
={xRNNUj_ J~KO#` F qJ`d2E 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> >。
$?F_Qsy{d 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
uM$b/3%s 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
O.FTToh< i]<@ return l(i, j) = r(i, j);
Oey
Ph9^V 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
6H0kY/quL| !!L'{beF return ( int & )i;
'ij+MU1 return ( int & )j;
B-LV/WJ_ 最后执行i = j;
`pfgx^qG 可见,参数被正确的选择了。
Ia%cc
L= P\dfxR;8% J?{sTj"KB N|mggz Q.$/I+&j 八. 中期总结
5:38}p9` 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:
nP*DZC0kE& 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
s>L-0vG 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
7J3A]>qU 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
;L:UYhDbUx 8o:h/F 1;m?:|6K{ JVg}XwR w)<.v+u.Y $~q{MX&J 九. 简化
\0lQ1FrY 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。
5q4wREh 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
L2Cb/!z`c 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:
BT(eU*m- 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
;ZJ. 7t' +-*/&|^等
>Ch2Ep 2. 返回引用。
?ZTA3mV?+ =,各种复合赋值等
NfQQJ@* 3. 返回固定类型。
&iD&C>;pf 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
X%I@4 B7Ts 4. 原样返回。
qCVb-f operator,
.HTRvE`X 5. 返回解引用的类型。
<b~~X`Z operator*(单目)
7&etnQJ{ 6. 返回地址。
Y A+R!t:F{ operator&(单目)
on
hLhrZ 7. 下表访问返回类型。
9[~.{{Y operator[]
\*5z0A9)5) 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Z[!kEW operator<<和operator>>
.,VLQbtg NHU5JSlB 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。
Q-iBK*-w 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
$2]>{g tw 3zw`o: template < typename Left >
4<<eqxI$| struct value_return
0WZd $ {
:V6t5I'_ template < typename T >
/^K-tz-R struct result_1
L09r|g4Z {
wk?i\vm typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Bvj } ;
5l,Lp'k 1"t9x. template < typename T1, typename T2 >
jc32s}/H struct result_2
jU 3ceXV {
u>] )q7s typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
ifWQwS/,a } ;
5%K|dYv^^ } ;
_b)Ie`a.H iu0'[ ^!O!HMX0 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
~md06"AYJ 4F -<j! 下面我们来剥离functor中的operator()
Jz0AYiCq 首先operator里面的代码全是下面的形式:
CG35\b;Q <h|&7 return l(t) op r(t)
av'[k< return l(t1, t2) op r(t1, t2)
P=P']\`p+ return op l(t)
lkp$rJ#6 return op l(t1, t2)
pL*aU=FjQ return l(t) op
9%Vy, return l(t1, t2) op
19[.&-u" return l(t)[r(t)]
all2?neK return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
XE0b9q954 s[7/w[& 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
3C;;z 单目: return f(l(t), r(t));
oFzmH!&ED return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
}0/l48G 双目: return f(l(t));
.Y!dO@$: return f(l(t1, t2));
osO\ib_% 下面就是f的实现,以operator/为例
ZBH^0 wSZMHIW struct meta_divide
@d0~'_vtB {
AYsHA w template < typename T1, typename T2 >
Gy6x.GX static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
LF{8hC[ {
"2tKh!?Q return t1 / t2;
Hkf]=kPy* }
?oV|.LM:W } ;
F[B=sI 2PNe~9)*# 这个工作可以让宏来做:
LOwd mj 1bDXv,nD #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
05jjLM'e template < typename T1, typename T2 > \
.WBp!*4 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
ssH[\i 以后可以直接用
(b1e!gJpy DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
o>]z~^c 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
tHM0]Gb} (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。。。)
EAC I> JZ>
(h iJKGzHvS 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
g">^#^hBE .rX,*|1x template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
]1[:fQF7/L class unary_op : public Rettype
0q]0+o*% {
Z(LTHAbBk| Left l;
wIWO?w2 public :
\lwLVe unary_op( const Left & l) : l(l) {}
0<f.r~ C/9]TkX}q template < typename T >
Bf[`o<c typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*.T?#H {
N&$ ,uhmO return FuncType::execute(l(t));
<33,0."K }
Wn?),=WQ{ Czy}~;_Ay template < typename T1, typename T2 >
Y%}N@ ,lT typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5e?<x>e {
|tse"A5Z return FuncType::execute(l(t1, t2));
/wP2Wnq$ }
vbG&F.P } ;
8NJT:6Q7l ID{XZ 8L6b:$Y3@C 同样还可以申明一个binary_op
y(^\]-fE $Fy>N>,E( template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
P>`|.@ class binary_op : public Rettype
M[Nv> {
&$l#0?Kc^ Left l;
xZ>j Q_} Right r;
uaky2SgN public :
N8J(RR9O binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
*{\))Zmhd -_O jiQR template < typename T >
B`jq"[w]- typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|WOc0M[U {
h[<l2fy return FuncType::execute(l(t), r(t));
XBO(
*6"E }
C46jVl [%~yY& template < typename T1, typename T2 >
deTD|R typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!DF5NAE {
MpIiHKQ
G9 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
$2-_j)+ }
rI6+St } ;
Hk(=_[S :)&vf<JL A(cR/$fn6 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
TZ!@IBu 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
#l3)3k*; DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
GJs~aRiz 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。
j0(jXAc;UB 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
HIC!:| 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。。。
%&q}5Y4! 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
4%I[.dBnM 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)
[9#zEURS 下面是修改过的unary_op
a#& ( i :F@goiuC template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
uU^iY$w class unary_op
hhFO, {
NSH4 @x Left l;
/H3w7QU )?c,& public :
U=U5EdN; ,LxkdV unary_op( const Left & l) : l(l) {}
BBv+*jj =)gdxywoC template < typename T >
n\f]?B( struct result_1
EbVva{;#$; {
ZmNNR 1%/ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
?,8+1"|$A] } ;
Jyr
V2Tk^ w*;"@2y;eY template < typename T1, typename T2 >
qd#7A ksm struct result_2
nAAv42j[ {
FouN}X6 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Y:, rN } ;
J_-fs#[x GG +T- template < typename T1, typename T2 >
5Z5x\CcC3 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
L[,19;( {
>xq.bG return OpClass::execute(lt(t1, t2));
$bFK2yx?= }
BenyA:W" `|nCnT' template < typename T >
2CneRKQy typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7')W+`o8eL {
,sL%Ykr return OpClass::execute(lt(t));
2lOUNx Q$ }
jX(hBnGW %Ta"H3ZW } ;
~1[n@{*: ( rD a{Ve AX<f$%iqD 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
Jww#zEK 好啦,现在才真正完美了。
Y?3tf0t/ 现在在picker里面就可以这么添加了:
N' R^gL |%mZ|,[ template < typename Right >
Lhe& picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
.g\Oj0Cbxh {
q CYu@Ho return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
|?8nO.C~V }
'?L^Fa_H 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
%A=/(%T> V
K 7 &ah%^Z4um WKlyOK=} jy?*` q1] 十. bind
V|$PO
Qa3 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。
r9'[7b1l 先来分析一下一段例子
!$oa6*<1 dnU-v7k,{ )H{1Xjh- int foo( int x, int y) { return x - y;}
,f$P[c bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
KvPCb%!ZP bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Ui`{U 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
H@?} !@ 我们来写个简单的。
vk48&8 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
HbsNF~; 对于函数对象类的版本:
RO,TNS~ 5~@-LXqL template < typename Func >
e'G=.: struct functor_trait
=2Yt[8'; {
to</ typedef typename Func::result_type result_type;
aSX4~UYB= } ;
Y6VJr+Ap( 对于无参数函数的版本:
OB$Jv<C@ 4oiE@y&{4 template < typename Ret >
_G/R;N71 struct functor_trait < Ret ( * )() >
>Wt@O\k {
Zja3HGL typedef Ret result_type;
tjb$MW$(' } ;
n-cI~Ax+4 对于单参数函数的版本:
=-fM2oiI: aq}hlA(w template < typename Ret, typename V1 >
H/x0' struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
h]ae^M {
ZZI}
Ot{ typedef Ret result_type;
`y.4FA4"8 } ;
M?"4{ 对于双参数函数的版本:
&AJkYh *m+FMyr template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
[,AFtg[ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
KYm8|]'g {
>,]a>V typedef Ret result_type;
Y^!qeY } ;
Ia}qDGqPp! 等等。。。
>j hcSvM6 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
w+
!c9 ~&D
=;M/ template < typename Func >
B]G2P`sN struct func_return
04Zdg:[3-! {
#&Tm%CvB template < typename T >
E0+L?(; struct result_1
MLHCBRi {
;QXg*GNAv$ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
z:f&k}( } ;
p;}`PW %u66H2 template < typename T1, typename T2 >
^7aqe*|vm struct result_2
?5nEmG|kO {
Bam.B6- typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
t"GnmeH
i } ;
O~V^] } ;
K-TsSW$} x;u#ec4 yO)xN=o^\ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
%lnkD5 \{ EVRRXn template < typename Func, typename aPicker >
$\J5l$tU class binder_1
azv173XZ {
D=z~]a31! Func fn;
VU,G.eLW aPicker pk;
8)9-*Bzj public :
IN bV6jZL EO)JMV?6 template < typename T >
q1:dcxR[ struct result_1
5`p9Xo>)yW {
.yy*[56X typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
g]vB\5uA: } ;
&wK:R,~x6 L'{W|Xb+ template < typename T1, typename T2 >
qK.(wFx struct result_2
.S54:vs {
Hj{.{V typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
rk1,LsZVS } ;
PEvY3F}_rh .ifz9jM' binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
3Y38lP:>h `qs,V template < typename T >
SDC|>e9i typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
B3ItZojAuw {
5]Rbzg2t return fn(pk(t));
#8et91qw }
zz
U,0
L template < typename T1, typename T2 >
doL-G?8B typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>IaGa!4 {
L&kCI`Tb return fn(pk(t1, t2));
A3/[9}(U }
I^k&v V } ;
zG_n x3 7e+C5W*9b nDraX_sm= 一目了然不是么?
95'+8*YCY 最后实现bind
mh}D[K=~% 9DA|;| j_g(6uZhz3 template < typename Func, typename aPicker >
k)I4m.0a5 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
ys=}
V| {
]F+|C return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
j<kW+Iio }
9 o,`peH l3Zi]`@r 2个以上参数的bind可以同理实现。
fPD.np} 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。
@!OXLM _ VuWo 十一. phoenix
;B 8Q,.t>x Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
>)M1X?HI5 i5TGK#3o for_each(v.begin(), v.end(),
c~(61Sn] (
1+*sEIC " do_
D-{*3?x [
lW|=rq-| cout << _1 << " , "
-/?)0E ]
EF<TU.)Zf .while_( -- _1),
kV1L.Xg cout << var( " \n " )
X?t;uZI^ )
b_ TI_ );
>ZkL`!:s m:)&:Y0 (a 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:
>gp53\ 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
%}TJr]'F operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
FQO=}0Hl 那么我们就照着这个思路来实现吧:
rEWJ3*Hb SWzqCF *xxk70Cb template < typename Cond, typename Actor >
~NIhS! class do_while
!+3&%vQ) {
]|!|3lQ Cond cd;
GU>j8. Actor act;
r =x"E$ public :
8/>.g.] template < typename T >
m
OUO)[6y struct result_1
;7s^slVzF {
`W1uU=c typedef int result_type;
d;dT4vx$[M } ;
wuXQa
wo ]^"Lc~w8& do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
vNjc !Np7mv\7 template < typename T >
A<|9</9z typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3}\ z&| {
YT8q0BR] do
q`p0ul,n {
4eB'mPor act(t);
05H:ZrUV }
9BZ B1oX while (cd(t));
RTlC]`IGT return 0 ;
-}<Ru) }
a%c <3' } ;
@}6<,;|DQ s~Ivq+ipr; *e [* 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
$H+X'1 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
@cIYS%iZ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
#"-_ ~ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
l/(~Kf9eQG 下面就是产生这个functor的类:
!B Pm{_C 0B8Wf/j?M hkl0N%[ template < typename Actor >
kO}%Y?9d class do_while_actor
Io<T'K {
@,oc%m Actor act;
NpGi3>5 public :
I N3-ZNx do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
cr -5t4<jK ^@/wXj: template < typename Cond >
.X3n9] picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Q0"?TSY } ;
%Y0lMNP Z{vc6oj 8!35
K 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Ju#j%! 最后,是那个do_
l4$ sku- sHPAr}14 1d+Kn Jy class do_while_invoker
_YlyS )#@ {
g~-IT&O public :
)0E_Y@ template < typename Actor >
.B xQF do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
e%pohHI {
+fY@q,` return do_while_actor < Actor > (act);
[@/p 8I }
Y>3zpeQ!& } do_;
. 0yBI=QI h{"SV*Xpk/ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Kn$t_7AF^ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
J#H,QYnf(L 最后来说说怎么处理break和continue
bn|HvLQ"1 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。
fcp_<2KH 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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