一. 什么是Lambda
fIWOo >)D 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
rzsAnLxo 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,
kzcl
`2.[8%6 Y`.FSs GAI(= class filler
lpi^<LQ@l {
g
67;O(3 public :
sT
]JDC6 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
INt]OPD } ;
gn4+$ f~w bVO{,P2o C3>&O?7J*7 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:
#6* j+SX^ _!2bZ:emG ]6#bp, EVYICR 5g for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
jJc:%h$|2 R+}7]tva6C S+9}W/ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
dX^ ^
@7 p(vmMWR! qD!qSM _3YZz$07 二. 战前分析
&&SA/;F 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
fXD9w1 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
5\S
s`#g tr?U/YG x6N)T4J( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
meJ%mY /* --------------------------------------------- */
lW6$v*
s9 vector < int *> vp( 10 );
xNAX)v3Z transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
?5VPV9EX /* --------------------------------------------- */
gZ!q sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Tew?e&eO /* --------------------------------------------- */
FqwH:Fcr: int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
;8Qx~:c /* --------------------------------------------- */
}aSTo"~m# for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
2J;_9
g&M /* --------------------------------------------- */
q#C;iK4 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Bl$Hg,in- [[FDt[ l4 hlKM4JT\ L*(Sh2=_ 看了之后,我们可以思考一些问题:
6> DmcG:. 1._1, _2是什么?
XiW~?
*Z 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
2-$O$&s. 2._1 = 1是在做什么?
){}1u ? 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
yor6h@F1 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
i(O+XQ}Fyx 4(nwi[1Y \0fS;Q^{j 三. 动工
+Hd'*'c 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
0]k-0#JM Gov]^?^D- .QVN&UyZ W @
?* ~ template < typename T >
eHE?#r16Z class assignment
hEhvA6f, {
Bcl6n@{2f T value;
*N65B# public :
EBMZ7b-7 assignment( const T & v) : value(v) {}
bDtb"V8e template < typename T2 >
;Z 6ngS T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
2%_UOEayU } ;
[cso$Tv $97EeE:{M e|
Sw+fhy< 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
It#T\fU 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
nnZM{<!hF 4Ai#$SHLm wl5+VC*l0 0zc~!r~ class holder
|C`.m| {
wOV}<.W public :
L %20tm template < typename T >
HDQH7Bs assignment < T > operator = ( const T & t) const
vYNu=vnM {
dV7~C@k6k8 return assignment < T > (t);
uRnSwJ"hE }
\O=t5yS } ;
(5h+b_eB ? t_$C,A+ ^kh@AgG^ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
M/evZ?uis `nv82v static holder _1;
QHPC?a6CD Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Dssecc' ^GC 8^f for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
i1^#TC$x 而不用手动写一个函数对象。
cr>"LAi O m5+j:YM {GhM,-%e \(;X3h 四. 问题分析
js F96X{ 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。
0oPcZ""X] 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。
HwxME%w 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
)^]1j$N=3 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
0u=FlQ
}h 下面我们可以对这几个问题进行分析。
j6#RV@ p` M?.[Rr-uw 五. 问题1:一致性
ByivV2qd{ 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?|
{wCzm 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
@ $2xiE.[ aqoxj[V^3L struct holder
w<jlE8u {
xa? //
&k@r23V7r template < typename T >
+&qj`hA-b T & operator ()( const T & r) const
2`nOYK {
*Ry{}|_8 return (T & )r;
MB!$s_~o#L }
$94l('B6H } ;
u
4$$0 ` }1?
2 这样的话assignment也必须相应改动:
"FH03
9 tY0C& u2 template < typename Left, typename Right >
<Kt;uu> class assignment
a6 epew!2 {
B^lm'/,@ Left l;
C?fa-i0l^ Right r;
65AG#O5R public :
L0EF
CQ7 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
G;yh$n<" template < typename T2 >
m\;@~o'k T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
2P ic 4Z } ;
/><+[\q4LM IHStN,QD 同时,holder的operator=也需要改动:
Hl b%/& <L>$Y#wU template < typename T >
k/mO(i%qi assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
> ?<C+ZHh {
az;o7[rI^ return assignment < holder, T > ( * this , t);
V7q-Pfh!y }
e sDd>W mrId`<L5l{ 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。
4.qW
~W{ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
sJB::6+1(| &0*IN
nlc? return l(rhs) = r;
#azD&6` 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。
PHv0^l]B 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
6y}|IhX?z @-G^Jm9~\m template < typename Tp >
zD%@3NA41 class constant_t
CH4 ~9mmE {
oRQJ YH const Tp t;
a^QyYX}\qR public :
5fDnr&DR constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
U3 y-cgE template < typename T >
kZJ.G const Tp & operator ()( const T & r) const
+ht{ARX2( {
i{5,mS& return t;
4;.y>~z }
9e>Dqlv } ;
64w4i)?eM[ Ql.abU 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
xI b^x=|h 下面就可以修改holder的operator=了
xv:VW< ^oT!%"\ template < typename T >
eh5j assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
qt{{q {
>4@/x{{ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
eSlZAdK }
[mJmT-> [K4wd%+ 同时也要修改assignment的operator()
*oca ^;=L|{Xl template < typename T2 >
F|3iKK022 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
N6wCCXd 现在代码看起来就很一致了。
:d ,]BB mpysnKH 六. 问题2:链式操作
=%+O.
现在让我们来看看如何处理链式操作。
TE!+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。
By7?<A 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。
]H_|E 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。
!.}ZlA 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
T_=iJ: Q W`2Xn?g template < typename T >
|A0)-sVZ struct result_1
fu]mxGPc {
(;.wsz&K typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
4UV<Q*B\F } ;
qPI1\!z6 KqNbIw*sR 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:
4Cn%
h)w zIE{U template < typename T >
7Fd`MTo struct ref
(Sd8S`xO {
!|@hU/ typedef T & reference;
B=p6pf } ;
/suW{8A(E template < typename T >
2MQ
XtK struct ref < T &>
M 1
5_
{
HZDeQx`*s typedef T & reference;
_>k&M7OU4 } ;
9z0G0QW[ 8uZM%7kI6+ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
t5"g 9`A L ?n0Z4 8% template < typename T >
QO&{Jx.^[ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
0!fT:Ra {
]QbT%0 return l(t) = r(t);
Q2(K+!Oe }
!`h^S)$ 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。
g,61'5\ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
9>I&Z8J$M CNkI9>L=W` 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
1](PuQm7+ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
(.Th?p%>7 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
](2\w9i% +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Wq}Y|0c 最后的布局是:
E'ay
@YAp Add
SE7mn6,%\ / \
rQb=/@- Divide 5
ZCC T / \
;.'\8!j _1 3
H,q-*Kk 似乎一切都解决了?不。
;b6h/*;' 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
5ca!JLs 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
o0}kRL OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
p-o8Ctc?V ~cL)0/j} template < typename Right >
h%UM<TZ]" assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
/a7N:Z_Bz Right & rt) const
E gD$A!6N8 {
r>;(\_@ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Q*54!^l+_r }
#9e 2+5s 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
~LF1$Cai XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
#Y%(CI 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
]]eI80u[ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
Tf{lH9ca$ 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。
O/b1^
Y
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?
3\2^LILLO 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
1/tyne=m `P/87=h template < class Action >
#\l#f8(l class picker : public Action
nJ2910"< {
]MmFtdvE public :
Ov~vK\ picker( const Action & act) : Action(act) {}
W!R7D%nX // all the operator overloaded
k!0vpps } ;
!%/2^ AK//]
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。
>uP1k.z'I 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:
o\N^Uu Xk?Y template < typename Right >
r*kz`cJ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
qS/
'Kyp_ {
hH]oJ}H \ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
<~hx ~"c }
5 D[`nU} ?.g="{5X Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Zfc{}ius 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。
l{8t;!2t z0 J:"M template < typename T > struct picker_maker
*(o^w'5 {
tpQ8
m( typedef picker < constant_t < T > > result;
<Q@{6 } ;
rI'kZ0& template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
+HF*X~},i {
#&Fd16ov typedef picker < T > result;
S #C;"se } ;
H><!
C e/Y&d9`
I 下面总的结构就有了:
EASN#VG 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。
l'RuzBQr 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:(?|1_ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
v%)=!T, 至此链式操作完美实现。
',s{N9 \]qwD m/ k8w:8*y'. 七. 问题3
?jn";: 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。
ar:qCq$\ BFPy~5W template < typename T1, typename T2 >
l TJM}K ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
66'AaA;0^i {
@O| lA return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
fvM|Jb }
TB#oauJm, 5[A4K%EL 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
;|.IUXEgcF \SA$:^zO template < typename T1, typename T2 >
x<>In"QV struct result_2
2rqYm6 {
h"(HDn q typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
TN.&FDqC9 } ;
'+iqbcUd, 4Dv42fO 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?
vLQh r&I 这个差事就留给了holder自己。
J-Wphc!m ;op8r u bEl)/z*gy/ template < int Order >
?&"!, class holder;
oT[8Iu template <>
-MItZ class holder < 1 >
uDG#L6 {
so }Kb3 n public :
B#K2?Et!t template < typename T >
qh9Ix struct result_1
-\~D6OA {
>TwL&la typedef T & result;
ZH=oQV)6 } ;
(C!33s1 template < typename T1, typename T2 >
bId@V[9 struct result_2
qJLtqv {
5:~BGK&{Y typedef T1 & result;
ccJ!N } ;
Auf2JH~ template < typename T >
Zn"1qLPF typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
NRZ>03w {
kV3Zt@+ return (T & )r;
ee{8C~ }
%2TjG template < typename T1, typename T2 >
9Sk?tl typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
4O'X+dv^I {
1U< g return (T1 & )r1;
nK5FPFz8 }
^PI8Bvs>j } ;
k-a3oLCR, KsBi<wY template <>
q$6Tb class holder < 2 >
A?/(W_Gt^M {
8^%Nl `_2B public :
#OVf2
" template < typename T >
FZ^j|2.L* struct result_1
o$_,2$>mn {
XB'PEvh8 typedef T & result;
]:vo"{*C } ;
',P E25Z template < typename T1, typename T2 >
=g+Rk+ jn struct result_2
Z/hgr|&} {
BR [3i}Ud typedef T2 & result;
o7;#B)jWS } ;
P85@G
2 template < typename T >
8RJ^e[?o( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
N9A#@c0O {
D<d4"*qo return (T & )r;
;VAHgIpx; }
8Cw+<A* template < typename T1, typename T2 >
>2w^dI2 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Wy`ve~y {
EFNi# D8s return (T2 & )r2;
l4+Bs!i` }
nVt,= ?_ U } ;
aEW sru O>H'ok
lEe<!B$d" 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> >。
1SGLA"r 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
[|!A3o 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
- .EH?{i -x?I6>{ return l(i, j) = r(i, j);
zZax![Z 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
R# x~f m<X[s return ( int & )i;
#{BHH;J+ return ( int & )j;
<)dHe: 最后执行i = j;
H]x-s 可见,参数被正确的选择了。
,s9gGCA q&RezHK l . h7`Q{ WQ1~9# aF41?.s 八. 中期总结
'M'k$G@Z 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
NM{/rvM 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
mhDC1lXF 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
;"K;D@xzh] 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
~0 Ifg_G >3MzsAH\ UTLuzm zv8AvNDK QU;bDNq,c
e#t7 九. 简化
W:gpcR]> 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
H-|%\9&{S 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
7a_tT;f; 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
S4hv7.A 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
j*'+f~A +-*/&|^等
D02(6| 2. 返回引用。
iX|K4.Pz{ =,各种复合赋值等
\~!!h.xR 3. 返回固定类型。
fR$_=WWN>h 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
f)x(sk 4. 原样返回。
(E{}iq@2 operator,
g]Jt (aYK 5. 返回解引用的类型。
y<5RV>"Vg operator*(单目)
@$aGVEcU$ 6. 返回地址。
h%%ryQQ&< operator&(单目)
2Pm[
kD4E= 7. 下表访问返回类型。
wr-/R"fX operator[]
SYE+A`a 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
"\k|Z operator<<和operator>>
ki6Lt ]T:a&DHC 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。
/Bw
<?: 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
[. Db56 mfqnRPZ template < typename Left >
!*1$j7`tP struct value_return
.mbqsb]&Y {
7M/v[dwL template < typename T >
d@XXqCR< struct result_1
3%[;nhbA7 {
OU
esL9 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
tiGBjTPt } ;
KcvstC` 8g0VTY4$jP template < typename T1, typename T2 >
X`6"^
xme struct result_2
TtQ'I}7q {
%vil~NU typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
awv$ }EFo } ;
ZfMs6`Wv
1 } ;
b}
0G~oLP Uv m:`e~? -tZ~&1" 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
X- ZZLl# QR2S67- 下面我们来剥离functor中的operator()
O
joa3 首先operator里面的代码全是下面的形式:
U4.$o]58 J= [D'h return l(t) op r(t)
@-ml=S7;Sz return l(t1, t2) op r(t1, t2)
`/O AgV"` return op l(t)
#CV]S4/^ return op l(t1, t2)
*4ido? return l(t) op
[{$%9lm return l(t1, t2) op
|M&4[ka} return l(t)[r(t)]
]|-sZ<?<i return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
RR+{uSO,t *`q?`#1&&. 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:
\xlG 3nz 单目: return f(l(t), r(t));
+Bf?3 5LP return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
=C2KHNc 双目: return f(l(t));
B[I9<4} return f(l(t1, t2));
?P}bl_ 下面就是f的实现,以operator/为例
)q66^%;S \_ V*Cs struct meta_divide
Gl@{y ( {
RA!q)/+ template < typename T1, typename T2 >
GsmXcBzDw2 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
1uO2I&B {
^v`naA( return t1 / t2;
S,j. ?u*! }
`BQv;NtP } ;
vK%*5 lm6hFvEZ 这个工作可以让宏来做:
X$;&Mdo. m8=n `XI #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
pCDN9*0/ template < typename T1, typename T2 > \
(6.uNLr static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
R8cOb*D 以后可以直接用
xbBqR_H_ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
@ 5^nrB 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
6Cz
O
ztn (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
0$]iRE;O] c:.~%AJx d=n@#|3 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
<sw@P":F LQHL4jRXU template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
{9yf0n class unary_op : public Rettype
MoE&)~0u& {
f4fBUZ^ A Left l;
D8<C7 public :
WFiX=@SS unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ni&|;"Nt- ]q.%_ template < typename T >
X%+lgm+ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=KUmvV*\ {
bx(@ fl:m return FuncType::execute(l(t));
{BmqUoZrC }
UWF
\Vx*)b "bIb?e2h9G template < typename T1, typename T2 >
{Q3OT typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~g\~x {
"~5cz0
H3v return FuncType::execute(l(t1, t2));
*m}8L%<HT }
%W"u4
NT7 } ;
bDM },( CtXbAcN2B >!t3~q1Cn 同样还可以申明一个binary_op
:Ln)j%& Tb$))O} template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
>UvP/rp class binary_op : public Rettype
+Yc^w5 !( {
<NMJkl-r8r Left l;
/)6T>/ Right r;
w6i2>nu_O public :
=I`S7oF binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
`Pvi+:6\Y vN'+5*Cgy6 template < typename T >
\ZZ6r^99 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~t)cbF(UO {
He(65ciT<O return FuncType::execute(l(t), r(t));
B/wD~xC?x }
Z 2N6r6 509T?\r template < typename T1, typename T2 >
`eMZhYo typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Byc;r-Q5V {
QN#"c return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
6G2~'zqPc~ }
,c&u\W=p } ;
f~NS{gL* &DWSf`:Hx M0w Uis:` 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
9;+&}:IVS 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Rn~'S2`u DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
^2~ZOP$A 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。
g8Ex$,\, 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
\J+a7N8m, 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
)#m{"rk[x, 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
~JT`q:l-q 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
ku5|cF*% 下面是修改过的unary_op
EHwb?{ 1kvX#h&V template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
ESCN/ocV class unary_op
< o?ua} {
dHDtY$/_ Left l;
h-96 2(LG _<(xjWp 8 public :
G`!,>n 3 ?{ )'O+s unary_op( const Left & l) : l(l) {}
sE?%;uBb uOv<*Jld* template < typename T >
l ms^|? struct result_1
Fqeqn[, {
H1k)ya x4_ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
|KhpF1/( } ;
Xex7Lr& !V.]mI template < typename T1, typename T2 >
}ppApJT struct result_2
HIc;Lc8$ {
}rJqMZ]w typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
k9
r49lb } ;
] V/5<O1 u.2X" template < typename T1, typename T2 >
Z?eTjkNS# typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_/:- -Z {
5$U 49j return OpClass::execute(lt(t1, t2));
l -XfUjJ }
gv eGBi (')t>B1Z template < typename T >
bSIY|/d+ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(Iv@SiZf( {
usc/DQ1 return OpClass::execute(lt(t));
D\G 8p; }
0")_% pss')YP. } ;
tXzuP_0 .Yk}iHcW. Tcy9oYh!Pn 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
)P7oL.) 好啦,现在才真正完美了。
mCnl@ 现在在picker里面就可以这么添加了:
PlCw,=K 8f NkUY_rKPb template < typename Right >
e[fld,s picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
yHY2 SXm {
z/j*zU
` return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
@^0}w k }
#IppjaPl8 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。
JXuks`:Q =&g:dX|q8 &kf \[|y iw.F8[}) k'X"jon 十. bind
{U9{*e$= 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
k Jz^\Re 先来分析一下一段例子
Vb\^xdL> $m)eO8S+ D8k >f ] int foo( int x, int y) { return x - y;}
E.C=VfBW bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
UaG&HGg]! bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
MNh:NFCRA 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
iJZvVs', 我们来写个简单的。
`m V(: 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
3Q&@l49q 对于函数对象类的版本:
9a:(ab' ht\_YiDg3 template < typename Func >
<}^p5| struct functor_trait
"Ml#,kU<T {
9n5uO[D typedef typename Func::result_type result_type;
\]FPv7! } ;
p>U= Jg 对于无参数函数的版本:
*"jlsI Us[F@ template < typename Ret >
1 )u,% struct functor_trait < Ret ( * )() >
U4"&T,'lTL {
9r:|u:i7m typedef Ret result_type;
CT\rx>[J.6 } ;
1q
ZnyJ 对于单参数函数的版本:
i1{)\/f3 9G1ZW=83 template < typename Ret, typename V1 >
"6~+-_: struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
p;%5 o0{1 {
&i805,lx typedef Ret result_type;
75h]#k9\ } ;
'K23oQwDB 对于双参数函数的版本:
8XCT[X D7IhNWrgj template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
{iQ4jJ`n struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
zGL.+@ {
+Lr`-</VF typedef Ret result_type;
WK#c* rsij } ;
| @B|o- 等等。。。
>2'A~?% 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
P-Gp^JX8 F${}n1D template < typename Func >
: t
D`e< struct func_return
e=!sMWx6 {
eS%8WmCV9< template < typename T >
K7,Sr1O ` struct result_1
F\<{:wu {
OL.{lKJ3DV typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
,H/BW`rL]# } ;
-^>7\]
] `;Fc8$ template < typename T1, typename T2 >
;IT'6m`@W struct result_2
0|mCk {
)SaMfP1=v typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
=>e>
r~cW } ;
=)!~t/ } ;
1/=6s5vS} A4)TJY
3g dFk$rr>q 最后一个单参数binder就很容易写出来了
fTGVG LoO"d'{ template < typename Func, typename aPicker >
Upc_"mkI. class binder_1
Xz'o<S {
( n!8>>+1C Func fn;
VP }To aPicker pk;
1Uc/r>u9 public :
"i\^GK= !!)NER-dv template < typename T >
.bNG:y> struct result_1
5~RR
_G {
l(Uwci typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
nz/cs n } ;
5?>ES* K#x|/b'5d template < typename T1, typename T2 >
2zkOs: struct result_2
m :2A[H+ {
cJ'OqV F typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
I(qFIV+HR } ;
R-Gg= l5 ugs9>`fF& binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Eg_ram`\R dlioa Yc template < typename T >
[`!%u3 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
RVh{wg {
2I_~]X53[ return fn(pk(t));
Bm+Ca:p% }
kK.[v'[>& template < typename T1, typename T2 >
Lv<vMIr typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
R|]n;*y {
D/Py?<n-B return fn(pk(t1, t2));
`ix&j8E22w }
/1b7f' } ;
sY&Z/Y 7Q?^wx 1YtK+,mz 一目了然不是么?
L fZF 最后实现bind
C40o_1g ]&X}C{v)G 6K^O.VoV^J template < typename Func, typename aPicker >
HmbQL2 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
FzG>iC} {
/25Ay return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
?$VkMu$2k }
f'TEua_` k&17 (Tv$ 2个以上参数的bind可以同理实现。
WF<3
7"A@ 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。
ZWQ/BgKB W"&,=wvg2 十一. phoenix
xL"O~jTS Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
0!M'z 6i@* L\
Dl for_each(v.begin(), v.end(),
Y}
6@ w (
S1U[{R?, do_
#@F.wV0 [
PJ^qE|X cout << _1 << " , "
~EU\\;1Rmq ]
Q"H/RMo- .while_( -- _1),
-_XTy!I cout << var( " \n " )
c7RQ7\ )
wOsg,p;\' );
me-uPm OsKtxtLO 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:
LL==2KNUo 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
%< `D'V@ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
M~~)tJYsu 那么我们就照着这个思路来实现吧:
5]n\E?V'L $=) Pky-~ ?$l|];m)- template < typename Cond, typename Actor >
o7@C$R_# class do_while
hw(\3h() {
BvUiH<-D Cond cd;
w^U{e
xo Actor act;
u08QE, public :
ILqBa:J template < typename T >
m=SI *V struct result_1
s;$f6X {
na"!"C
s3 typedef int result_type;
dT[JVl+3= } ;
wE}Wh5 -&=dl_m do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
O8SE)R~ Keem\/ template < typename T >
*"OUwEl a typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
l qKj;' {
Qj*.Z4ue do
Dp!91NgB p {
:q?#$? act(t);
x0WinLQ }
ZvMU3])u while (cd(t));
N$x&k$w R return 0 ;
EC 1|$Co }
s^K2,D]P } ;
t"Ah]sD c+
e~BN M X8|;t 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Hf\sF(, ( 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。
om2N*W.gk 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。
%S'+x[4W 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。
n,2
下面就是产生这个functor的类:
{/H<_ O1S7t)ag >7zC-3 template < typename Actor >
8'%m! class do_while_actor
(zsv!U {
IWq#W(yM Actor act;
n\3#69VY public :
h<TZJCt do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
DA.k8M P_w4
DU template < typename Cond >
1^^8,.' picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
;RRw-|/Wm } ;
?_i>Kx X;N?L%Pp kDMvTVd 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
cw{TS 最后,是那个do_
`Y5LAt: 5l
3PAG
6{Q-]LOc[. class do_while_invoker
:C(/yg {
>%om[]0E public :
RYjK4xT?Y/ template < typename Actor >
#$x,PeG do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
.8u@/f%pV {
(8)9S6 return do_while_actor < Actor > (act);
f|FS%]fCxk }
LwK]fFtu } do_;
{0Y6jk>I vxj:Y'} 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
wlJi_)! 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
_ERtL5^ 最后来说说怎么处理break和continue
A5TSbW']+5 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。
[
gM n 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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