一. 什么是Lambda
3PRU 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
/`aPV"$M 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
]|w~{X!b4 L1Yj9i 'w72i/ =X[?d/[ class filler
!XI9evJw {
s!D2s2b9e public :
)y:))\> void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
RN@)nc_ } ;
bZfq? M3]eqxLC bVN?7D( 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
_]Ob)RUVH qyKR]%yzi Xf7]+ nC??exc for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
eUCBQK oSy9Xw Q$`uZ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
BSd.7W;cS= _G<Wq`0w) G}NqVbZ9] Tw`dLK? 二. 战前分析
&LB` 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。
a+k3wzJ 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
saQ
~v@ #X$s5H -:45Q{u/ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
^
.A /* --------------------------------------------- */
N z=P1&G' vector < int *> vp( 10 );
v<l]K$5J& transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
AFYdBK] /* --------------------------------------------- */
]S9Z5l0 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
:-hVbS0I /* --------------------------------------------- */
S-Vxlku] int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
=c&.I}^1L /* --------------------------------------------- */
FdEUZ[IT`{ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
%Q]thv: /* --------------------------------------------- */
,g"JgX for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
2dJE`XL Rx&.,gzj[ LXrk5>9 HP<a'| r 看了之后,我们可以思考一些问题:
KXcRm) 1._1, _2是什么?
f qWme:x 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
mO TA 2._1 = 1是在做什么?
&P35\q 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
yn(bW\ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
I*cb\eU8Y ]uh/ !\ tr/.pw6 三. 动工
BAi0w{ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
w6mYLK% ZzR0k !>Q\Y`a,* ^vxNS[C`; template < typename T >
q?]KZ_a class assignment
aAn p7\7 {
017n hI T value;
\xC#Zs[< public :
.Xe_Gp"x assignment( const T & v) : value(v) {}
368 g>/#' template < typename T2 >
7z/O#Fbs T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
4:b'VHW. } ;
@PQd6%@ z?|bs?HKS _;S~nn 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
.i|nn[H & 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
#(+V&<K -*J!Ws(9 e?O$`lf TA:#K class holder
-3b_}by {
.VUnOdI public :
eHd7fhW5 template < typename T >
-GB,g=Dk assignment < T > operator = ( const T & t) const
dShGIH? {
D,=#SBJ :Z return assignment < T > (t);
UFj!7gX ] }
;AL:VU } ;
@g" vuaG} 2!b##`UjA7 `Nz`5}8.? 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:
.XkVdaX `P:[.hRu static holder _1;
H<?s[MH[ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
-2 8bJ, "d}ey=$h4 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
fuF{8-ua 而不用手动写一个函数对象。
(#z6w#CU( H5UF r,t ^/x\HGrw Z^_zcH' 四. 问题分析
,]n~j-X 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
0&2`)W?9 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
p_EM/jI, 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Wfc~"GQq4 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
uNw9g<g:V[ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
HRu;*3+%>F D$NpyF.87 五. 问题1:一致性
X2:23j< 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?|
WlGT&m&2 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
d 79 2#Dc C'Y2kb struct holder
<Kl$ek8 {
zE/\2F$ //
8`]yp7ueS template < typename T >
DpT$19Q+ T & operator ()( const T & r) const
^7=7V0>,: {
'^$+G0jv return (T & )r;
@^ m0>H }
fd>&RbUp } ;
DrxQ(yo} Q#K10*-O6 这样的话assignment也必须相应改动:
@A*>lUo '4Qsl~[Eh template < typename Left, typename Right >
~$"2,& class assignment
P4/~_$e {
j},i=v Left l;
l5KO_"hy Right r;
]T2Nr[vu public :
L<Z,@q` assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Xw7'I template < typename T2 >
:rjfAe=s T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
apfr>L3 } ;
iXvrZofE HTvUt*U1 同时,holder的operator=也需要改动:
jcBZ#|B7; #V#!@@c;? template < typename T >
wQ@:0GJH assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
uxh>r2Xr= {
0\@oqw]6hv return assignment < holder, T > ( * this , t);
ijzwct#. }
4fjwC,, ~(GNY5 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。
$b53~ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
F*>#Xr~/ "h7Dye return l(rhs) = r;
=]/<Kd}A. 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
j F/S2Ty2 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
8]R{5RGy n5^57[( template < typename Tp >
wEJzLFCn class constant_t
v=cQ`nou {
3T4HX|rC const Tp t;
p?4[nS-, public :
tAI
v+L constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
M'|p<SO] template < typename T >
A=p'`]Yld const Tp & operator ()( const T & r) const
\4C[<Gbx$( {
u|.7w2 return t;
u*,>$(-u }
c/v|e&q } ;
o;
U!{G(X *kYGXT,f] 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
N#t`ZC&m' 下面就可以修改holder的operator=了
MtN!Xx $60`Hh 4/ template < typename T >
t4/ye>P & assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
}<l:~-y| {
!@N?0@$/ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
uN>5Eh&=Pf }
C_8_sbZ/ Q>rr?L` 同时也要修改assignment的operator()
cY kb3( a
}*i [ template < typename T2 >
rPGj+wL5- T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
/@\R 现在代码看起来就很一致了。
BzO,(bd!PI N@}h 六. 问题2:链式操作
?2dI8bG 现在让我们来看看如何处理链式操作。
YhS_ ,3E 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。
)7o?}"I 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。
.jk
A'i@ 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。
v}d)uPl}; 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
G'PZ=+!XO/ 6y MZ2% template < typename T >
_*Z3,*~"X struct result_1
e6J^J&`|4 {
>8=lX`9f{ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
G
:k'm^k } ;
6pbCQ
q ,u PcQ 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:
$j<KXR voN~f> template < typename T >
LyWY\K a struct ref
[wnp]'+! {
#9!7-!4pW typedef T & reference;
: MjDcI~ } ;
ov;^ev,( template < typename T >
+jF2{" struct ref < T &>
q#8yU\J|, {
2.b,8wT/ typedef T & reference;
WulyMcJ } ;
bE'{zU}o 0gaHYqkA>} 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
yGAFQ|+ q`IY;"~ template < typename T >
$[,4Ib_| typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
m;MJ{"@A' {
Z${eDl6i return l(t) = r(t);
[YHtBM:y }
(=Kv1
H aD 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。
o.0tD 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
6kdbbGO- `?3f76}h 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
ThI}~$Y _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
9 i/
( _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
$8%"bR;Hu +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Y<irNp9 最后的布局是:
p^RX<L/\=_ Add
!|H,g wqU / \
yV\%K6d|3& Divide 5
1Kk6nUIN / \
Abt<23$h _1 3
%'2.9dB 似乎一切都解决了?不。
7H< IO` 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。
*URT-+' 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。
*K;)~@n
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:
:=ek~s.UV 51Y%"v t template < typename Right >
f'@ L|&w assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
yxp,)os: Right & rt) const
R)Arr77 {
It&CM,=t return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
TPk?MeVy%W }
>L2_k'uE+; 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
SM4`Hys;p 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。
B\)Te9k' 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。
;..z)OP_ 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。
b(;u2 8 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。
`Y4K w 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?
4Zwbu 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:
nv@z;#& k)S1Z s~G template < class Action >
0
h!Du|? class picker : public Action
L#byYB;E{ {
v>B412l public :
__.MS6"N picker( const Action & act) : Action(act) {}
f?)7MR= // all the operator overloaded
<;PKec } ;
J*$%d1 /[FDiJH2 Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
Zdqm|_R[ 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
|;wc8; aPEI_P+Ls template < typename Right >
)c' 45bD picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
\\KjiT' {
NF6xKwRU]_ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
P{6$".kIY }
Rq5'=L s~A-qG> Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
'%[ Y 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。
goIvm:? bAZoi0LR
template < typename T > struct picker_maker
kP&I}RY {
^py=]7[I typedef picker < constant_t < T > > result;
ya8p
4N{_ } ;
9Sxr9FLW~ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
6Qt(Yu*s {
[_(J8~va typedef picker < T > result;
@NRN#~S,_] } ;
aX;>XL4 NknS:r&2 下面总的结构就有了:
v7
*L3Ol
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。
nXLz<wE 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。
j}ob7O&U'w picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
0@-4.IHl 至此链式操作完美实现。
FDLo|aP/v 6-_g1vq KQNQ<OE4 七. 问题3
[q2:d^_FA 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。
JfN
'11,$ 4@{cK| template < typename T1, typename T2 >
d/Q#Z ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
F~
5,-atDM {
3LLG#l)8 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
3&^hf^yg }
7 mCf*| 5:IDl1f5 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:
-eF-r=FR .h=n [`RB template < typename T1, typename T2 >
1Z< ^8L< struct result_2
8>eYM {
uS`} typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
O>]i? } ;
{fACfSW6 F(ydqgH~a 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?
HqW / 这个差事就留给了holder自己。
-a)1L'R A
r]*?:4y[ >fXtu:C-!J template < int Order >
$C7a#?YF, class holder;
+Pl)E5W!=` template <>
:6nD "5( class holder < 1 >
&Uam4'B6- {
bQautRW public :
U 3a2wK template < typename T >
#MA6eE'R struct result_1
aKriO {
p6<JpW5@_ typedef T & result;
(NLw#)? } ;
D;0>- template < typename T1, typename T2 >
{O2=K#J struct result_2
+s}&'V^ {
E,6|-V;? typedef T1 & result;
i|1*bZ6' } ;
%Z_O\zRqy) template < typename T >
U_*,XLU typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
p*Q-o {
(a_bU5) return (T & )r;
^H.B6h? }
w UxFE=ia template < typename T1, typename T2 >
q*
R}yt5 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
x8@ 4lxj {
\.mVLLtG return (T1 & )r1;
n\((#<& }
v@%4i~N } ;
~x,_A>a 6AJk6W^Z template <>
dBd7#V:}yV class holder < 2 >
)ovAG O {
.b]sQ' public :
"KP]3EyPc template < typename T >
[y9a.*]u/@ struct result_1
.gg0rTf=- {
6U ! P8q typedef T & result;
l%EvXdZuOy } ;
AaYH(2m- template < typename T1, typename T2 >
!ddyJJ^a struct result_2
Q[#}Oh6$ {
N4ZV+
|
typedef T2 & result;
({j8|{)+ } ;
rgVRF44X{ template < typename T >
P$U"y/ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
H\QkU`b {
W\zZ&*8$ return (T & )r;
J~5V7B }
S9l,P-X` template < typename T1, typename T2 >
0vjCSU-X typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
<rE>?zvm {
j$q5m 24L return (T2 & )r2;
~wDXjn"U& }
I0zx'x)F } ;
qqw P4ceG ,kJ7c;:i ar<8wq<4G 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
+u
Iq]tqe 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
kC. !cPd 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
&qS%~h%2 u$R5Q{H_ return l(i, j) = r(i, j);
5c]:/9& 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
1@p, $b|LZE\bU. return ( int & )i;
+ kMj|()>\ return ( int & )j;
:u,.(INB 最后执行i = j;
D:Q#%wJ 可见,参数被正确的选择了。
8Ij<t{Lps QZ&(e2z ^Ye(b7Gd Br9j)1; <Ja&z M 八. 中期总结
1+Gq<]@G 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
T]wI) 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
1M&Lb.J6 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
>Y08/OAI.2 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
YAc:QVT87 <ZSXOh,' `w
6Qsah HMF2sc$N \eKXsO"d 1 .+O2qB 九. 简化
}%Mdf6LS64 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。
M
v(Pp 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
SvSO?H!- 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:
o08g]a 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
D@La-K*5 +-*/&|^等
N]
sbI)Z@ 2. 返回引用。
&AJ bx =,各种复合赋值等
Y|LL]@Lv 3. 返回固定类型。
k";dK*hD, 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
O z0-cM8t 4. 原样返回。
MOQ6&C`7q operator,
"?zWCH 5. 返回解引用的类型。
xZ {6!=4! operator*(单目)
0E26J@jcZ7 6. 返回地址。
rtS cQ operator&(单目)
67rY+u% 7. 下表访问返回类型。
)<V!lsUx'- operator[]
&Gh,ROo4 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
anW['!T9{s operator<<和operator>>
J-<P~9m~I hOB<6Tm[ 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。
n'mrLZw 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
GPHb- +
-Rf@ template < typename Left >
6HCg<_j] struct value_return
q#3T
L< {
%J1'>nI!q template < typename T >
@LI;q struct result_1
m[=SCH-; {
W\>O$IX^e typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
F\N0<o } ;
N%f" W&ci #-YbZ template < typename T1, typename T2 >
?-c|c_|$ struct result_2
A>gZl)c {
S Q:H2vvD typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
:0y-n.-{ } ;
68?&`/t } ;
R_G2C@y* 1K3XNHF 1SjVj9{: 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
q,ie)` <2]h$53y! 下面我们来剥离functor中的operator()
CCG5:xS 首先operator里面的代码全是下面的形式:
c{Z
"'t7 0\!Bh^++1 return l(t) op r(t)
"}_J"% return l(t1, t2) op r(t1, t2)
= "]r{ return op l(t)
.<QKQ% - return op l(t1, t2)
sd\}M{U return l(t) op
=iW hK~S return l(t1, t2) op
RCTqV.L return l(t)[r(t)]
CfW#Wk:8J return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
_XZK2Q[ q}Po)IUT`5 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
=*'yGB[x) 单目: return f(l(t), r(t));
;cf$u}+ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
(KC08 双目: return f(l(t));
)>h3IR return f(l(t1, t2));
)*}\fmOv{ 下面就是f的实现,以operator/为例
0Lj;t/mG 9)+!*(D struct meta_divide
@VP/kut {
di_UJ~ template < typename T1, typename T2 >
fZf>>mu@r' static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
H%m^8yW1 {
X$==J St return t1 / t2;
{P?Ge }
VJ-t#q" } ;
Ijiw`\; mH;t)dT 这个工作可以让宏来做:
f
] *w1 @{qcu\sZ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
H%n/;DW template < typename T1, typename T2 > \
g.Ur~5r static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
G0:<#?<5 以后可以直接用
S".|j$ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
xb[yy}>"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
?W ^`Fa)]o (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。。。)
M#2<|VUW, NUiv"tAY 2A 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&z?'V *8qRdI9 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
RQ|K?^k
v class unary_op : public Rettype
Vfd_nD^8oZ {
I SZEP8w Left l;
O~8jz public :
Wp
=
]YO unary_op( const Left & l) : l(l) {}
)]Zdaw)X 9ox5,7ZQ template < typename T >
@&HLm^j2O typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Y"5FK {
p&(z'd return FuncType::execute(l(t));
mtFC H }
meB9:w[m F$v ^S+Ch template < typename T1, typename T2 >
C]ho7qC typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
qzY:>>d' {
3 P\4K return FuncType::execute(l(t1, t2));
J'#o6Ud }
SPTx-b[ } ;
=`}|hI <vg|8-,#m NSRY(#3 同样还可以申明一个binary_op
+;@R&Y Xa}y.qH template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
h _c11# class binary_op : public Rettype
j*VYUM@y1\ {
IL&R&8' Left l;
=AK6^v&on Right r;
}e"2Nc_UG public :
qi_uob binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
(F R K#v @bu:' template < typename T >
sN[<{;K4 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
LD|T1. {
*bcemH8f return FuncType::execute(l(t), r(t));
[A uA< }
X|TGM v{SYz<( template < typename T1, typename T2 >
tPJU,e) typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
w&^Dbme {
U&+lw= return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
FGMYpapc~ }
#s=\ } ;
wXeJjE%j:3 =6'D/| 3 $xcU*?=K 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
%E":Wv 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
ac43d`wpK DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
yW(A0 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
5n2}|V$VqP 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
a,t]> z95 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。。。
_A$V~Hp9q 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
{y!77>Q/ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
rj eKG-Z@ 下面是修改过的unary_op
:n}t7+(>U UD'e%IVw template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
f,+ONV]5Tt class unary_op
(aq^\#9btO {
XKBQH( Left l;
fJ-8$w\uL t2-bw6U public :
6~Zq y5V]uQSD unary_op( const Left & l) : l(l) {}
oH
[-fF wqn}t] template < typename T >
1z8AK"8 struct result_1
0j-;4>p {
4mWT"T-8 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
_@]@&^K$E } ;
:e4[isI g5~1uU$O template < typename T1, typename T2 >
")qO#b4 struct result_2
sv>c)L}I {
A$'rT|>se typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
9TE-'R@ } ;
IPh_QE2g /I'
np template < typename T1, typename T2 >
u/74E0$S typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
S$fCO$bU {
!eB&3J return OpClass::execute(lt(t1, t2));
(AgM7H0 }
gcs8Gl2 D\GP+Ota template < typename T >
FBK6{rLMc typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!TuMrA* {
`Df)wNN1 return OpClass::execute(lt(t));
~%:23mIk }
DadlCEZv ZTSNM)f } ;
\c$!C8z 8|p*T&Cn& E2{SKIUm 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
yn5yQ; 好啦,现在才真正完美了。
&mp@;wI6@ 现在在picker里面就可以这么添加了:
1=%\4\ mH} 1Zy template < typename Right >
Q2/ZO2 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
E%C02sI {
zpd Z. return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
\XlT }
}Pe0zx.Ge 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
l<RztzUw (f|3(u'e? pVm'XP GKKf#r74 ^cF_z}Zi+ 十. bind
=h2zIcj 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
Rm!Iv&{ 先来分析一下一段例子
@RF!p x+7jJ=F g"sW_y_O int foo( int x, int y) { return x - y;}
6muZE1sn bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
,.<l^sj5 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
;M"JN:J8 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
/A;!g5Y 我们来写个简单的。
`!\`yI$!%w 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
BI-xo}KI 对于函数对象类的版本:
@{!c [{x,T >*%mJX/F template < typename Func >
E5G=Kh[NP struct functor_trait
\a8<DR\@O {
Cuq=>J typedef typename Func::result_type result_type;
?F9:rUyN } ;
r9uuVxBD 对于无参数函数的版本:
!bG%@{W T />zE$)'M template < typename Ret >
a:tCdnK/ struct functor_trait < Ret ( * )() >
7a}vb@ {
e03q9( typedef Ret result_type;
Jtxwt[ } ;
t)O$W 对于单参数函数的版本:
D
f H>UA DLv\]\h}L template < typename Ret, typename V1 >
.W<yiB}^ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
zviEk/:zm {
kN*,3)T;} typedef Ret result_type;
J!,<NlP0K } ;
-%lA=pS{Fq 对于双参数函数的版本:
'Bp7LtG92 h$EH|9HAb template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
{WJ+6!v struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
;|f|d?Q\ {
^F ` typedef Ret result_type;
W7lR54%| } ;
/MB3w m 等等。。。
O!(M:. 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Ph'P<h:V kw>W5tNpf: template < typename Func >
I=)u:l c struct func_return
0[JJ {
}0Qex=vkO template < typename T >
Wi
Mi0?$. struct result_1
p#UrZKR {
_>8ZL)NQQ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
W4Ey]y" } ;
Gvk)H$ni c_e2'K: template < typename T1, typename T2 >
%OeA"# struct result_2
<0r2m4z {
+wU9d8W typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
tk@
T-; } ;
lr:rQw9 } ;
0Z{f!MOh 9@LL_r`?< IdsPB)k_ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Qx-/t 9`!Z 3: 'eZcM template < typename Func, typename aPicker >
g?.ls{H class binder_1
3?F*|E_ {
"#d>3M_ Func fn;
RCSG.*% %I aPicker pk;
0>?%{Xy public :
[%M=nJ{8 Wm{Lg0Nr template < typename T >
:nZVP_d+ struct result_1
)_eEM1 {
x$o?ckyH typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
2 5DXJb^: } ;
iYi3x_A` wJs#rkW template < typename T1, typename T2 >
M<R3Jz T struct result_2
_yi`relcq- {
h\#\hx typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
1PD{m{ } ;
t'e1r&^:r~ #1-,s.) binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
a\60QlAk~ \&K{v#g~ template < typename T >
e5/f%4YX typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
04`2MNfxG {
\':'8:E return fn(pk(t));
(7l'e=J0 }
A}Q6DHh26 template < typename T1, typename T2 >
1 !N+hf typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.gL%0 {
5eP8nn.D return fn(pk(t1, t2));
hXBAs*4DV8 }
i^SuVca } ;
TYv'#{ J?]wA1 I!FIV^}Z( 一目了然不是么?
3K2B7loD)~ 最后实现bind
M3m!u[6| v?Z30?_&h F xek# template < typename Func, typename aPicker >
|$*1!pL-QP picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
d??;r: {
dwd5P7
return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
<$6r1y*G }
{kCCpU e[<vVe! 2个以上参数的bind可以同理实现。
B 2p/ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
gD}lDK6N .
V5Pr}"y 十一. phoenix
<'n'>@ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
)ry7a
.39b US5 ]@! for_each(v.begin(), v.end(),
S$~T8_m^U (
#0HZ"n do_
S T#9auw [
,X+LJe$ cout << _1 << " , "
_yH{LUIj ]
=E6ND8l@2 .while_( -- _1),
j) G<PW cout << var( " \n " )
\wMqVRPoQ )
'q3<R%^Q );
\9
,a"g !3O8B0K)v 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:
O52B 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
73Zx`00 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
S2y_5XJ<D 那么我们就照着这个思路来实现吧:
tx` Z?K[ w)C/EHF @c;XwU]2t template < typename Cond, typename Actor >
0m2%ucKw class do_while
m*bTELb {
s#Os?Q? Cond cd;
s2Z'_rT Actor act;
#:B14E public :
)RUx template < typename T >
` nd/N# struct result_1
77 g<`}{ {
zR@4Z>6
typedef int result_type;
azhilUD8 } ;
v11Uw?CM !uZ)0R do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
>X@4wP7l hFMJDGCw>Q template < typename T >
t=l@(%O 0_ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^LI\W'K {
o#Gf7.E8 do
6Qc
*:(GE {
$jkzm8{W act(t);
h(~@
nd{ }
wH?]kV8Q while (cd(t));
aB_~Vh return 0 ;
2ezk<R5q+ }
nYsB^Nr6 } ;
/Fr*k5I %I^schE* ;*c8,I; 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
"?*B2*|}` 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。
,=a+;D]' 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。
]F{F+r 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。
$.Ia;YBf 下面就是产生这个functor的类:
eoj(zY3 D6I-:{ws m| uVmg!* template < typename Actor >
HfOaJ'+e< class do_while_actor
YD9|2S!G {
@vc9L Actor act;
.u3; public :
po! [Nd&" do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
uVth&4dh9 QbJE+m5 template < typename Cond >
}j)][{i*x picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
zQxTPd } ;
c)j60y 1b=,lm 49o /S2b4z 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
ul-O3]\'@ 最后,是那个do_
/$\N_`bM P7 h^!a/ 6:Hd ` class do_while_invoker
M!`&Z9N {
7VIfRN{5n public :
&q7}HO/ @ template < typename Actor >
Mdw"^x$7 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
~hxW3e {
YB+My~fw{l return do_while_actor < Actor > (act);
2!)|B
;y }
[-0=ZKH? } do_;
+Pc2`,pw| H73 r3BH 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
~v@.YJoZ4Z 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
wzj:PS 最后来说说怎么处理break和continue
csFLBP 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。
%N#A1 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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