一. 什么是Lambda
k.})3~F- 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Lr20xm 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,
PbY.8d%2/k ;pS+S0U
me F. }O+S}Hbwy class filler
oGyoU#z# {
I?nU+t; public :
mKE'l'9A_ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
,S
m?2< } ;
]T(qk {MN6JGb|' R6`mmJ+' 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:
?)[=>Kp Q );}1'c ?r*}1WsH NGRXNh+ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
a^^OI|? IF@vl i-#D c(9 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
VD $PoP [,;O$j} *=]UWM~]
_,v>P2) 二. 战前分析
+6~zMKp 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。
WRRR "Q$ 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
>L8 &6aU dtjb(*x /1m+iM^V for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
zTl,VIa3p /* --------------------------------------------- */
/!.]Y8yEH vector < int *> vp( 10 );
![eY%2;< transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
U]B-B+- /* --------------------------------------------- */
a1ps'^Qhh sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Bk@EQdn /* --------------------------------------------- */
YG5mzP<T int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Qs?p)3qp /* --------------------------------------------- */
b7">IzAe
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
~$rSy|19 /* --------------------------------------------- */
fN21[Jv3 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
K@oyvJ$ !aJ6Uf%R snNB;hkj iSfRo31 看了之后,我们可以思考一些问题:
XeslOsHh 1._1, _2是什么?
kY9$ M8b 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。
'#oH1$W] 2._1 = 1是在做什么?
\/nSRAk 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
?5^DQ|Hg ^ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
dB QCr{7 ccx0aC3@I DMSC(Sz 三. 动工
_EP~PW#J 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
I47sq z7 h2= wC. w'y,$gtX/ W59 xe&l template < typename T >
M"msLz class assignment
OB^j
b8 {
W[e2J&G T value;
e?
|4O<@ public :
W'Y(@ assignment( const T & v) : value(v) {}
F}@]Lq+ template < typename T2 >
0HQTe>! T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
_Kh8
<$h } ;
|TF6&$>d V@EyU/VJ \JCpwNT{P 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
_fHj8-
s/ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Hq?dqg' %~ HV]u9nrt# ;
0M"T[c q$`>[&I~) class holder
)wdd"*hv {
=+[`9 public :
^i8(/iwdJE template < typename T >
g0IvcA assignment < T > operator = ( const T & t) const
(B?ZUXM, {
C0>L<*C return assignment < T > (t);
f|3LeOyz }
Im]6-#(9\| } ;
*/|<5X;xIA qagR?)N)u i.KRw6 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"xCO3a zH#urF6< static holder _1;
$'::51 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
GNHW bC6_m Wdga(8t for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
I%B\Wy/j^ 而不用手动写一个函数对象。
dOKe}?}== FMWM: @%fL*^yr;C 1xO-tIp/ 四. 问题分析
p9S>H 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
4[Wwm 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
dx$+,R~y 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
A!}Ps"Z 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
#3A|Z=,5 下面我们可以对这几个问题进行分析。
"g!ek3w( .SNg2. 五. 问题1:一致性
x,fL656t 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?|
IlB*JJnl 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
.S4%Q9l l 3 jlKB struct holder
tX,x% ( {
Q-1Xgw! //
g0-rQA template < typename T >
upZf&4 I8 T & operator ()( const T & r) const
wyLyPJv {
d"Zyc(Jk return (T & )r;
*>xCX }
.>LJ(Sx9b } ;
P'*Fd3B#A= s .+`"rK 这样的话assignment也必须相应改动:
\5Y<UJKi tZu1jBO_Q4 template < typename Left, typename Right >
GR_caP class assignment
W! J@30 {
nyBT4e Left l;
KleiX7 Right r;
FPM l;0{ public :
SDVnyT assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
a|4Q6Ycu template < typename T2 >
P4+PY 8 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
t J&tNSjTi } ;
w6pXF5ur> Y%>u.HzL 同时,holder的operator=也需要改动:
\)ZCB7| [ugr<[6 template < typename T >
3Vak
C assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
q;7DH4;t {
b`F]oQ_* return assignment < holder, T > ( * this , t);
DKkilqVM }
z%\&n0 .N`*jT 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。
;|:R*(2 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
y*p02\) s'$2 }K
return l(rhs) = r;
Z[eWey_ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
'g3T'2"`5 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
N,3iSH=cN[ %Y>E template < typename Tp >
qB&Je$_uh class constant_t
o^m?w0 \ {
|68k9rq const Tp t;
n|KYcU# public :
VKf&}u/ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
4IvT}Us#+ template < typename T >
"\=Phqw const Tp & operator ()( const T & r) const
a,r
B7aD {
,]]*}4[r return t;
K9y~
e }
o?6m/Klw6 } ;
C\B4Uu6q t[@>u'YKt 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
0m"Ni:KEf 下面就可以修改holder的operator=了
WjCxTBI NFKvgd@ template < typename T >
K<kl2# assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
}}D32TVN {
JbQY{z! return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
+C[g>c}d }
OA(.&5] $2RSYI`py 同时也要修改assignment的operator()
"Mhn?PTq -4zV
yW
S< template < typename T2 >
e =r
b T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
&/WE{W 现在代码看起来就很一致了。
>P&1or)e% 5t"FNL
<(M 六. 问题2:链式操作
_(I6o 现在让我们来看看如何处理链式操作。
WqF$-rBJG^ 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。
:2&"ak>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。
Poa&htxe1 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。
RS
l*u[fB 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
[[zNAq)" -
l^3>!MAM template < typename T >
:tI
F*pC struct result_1
{]Hv*{ ] {
Wpi35JrC typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
eZN"t~\rX } ;
!8|}-eFY ;i'[c` 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:
\C h01LR" LO>42o?/i template < typename T >
v8j3
K struct ref
r[H8;&EL {
~x#TfeU] typedef T & reference;
W)/^*,
Q7 } ;
XWyP'\ template < typename T >
>m.. struct ref < T &>
'A3skznX{ {
|K06H
?6X typedef T & reference;
^W,5A;*3 } ;
y& 1@d+Lf |E.BGdS 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Jk6}hUH, n2hV}t9O template < typename T >
6CIzT. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
~IS8DW$; {
va'F '| return l(t) = r(t);
$i5J} }
=4a:)g' 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。
%kjG[C 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
~~Ezt*lH y{>f^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
#c>GjUJ.w _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Xa?O)Bq. _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
PD-&(ka. +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Es%f@$0uy 最后的布局是:
.'gm2 Add
>m,hna]RZ / \
N+rU|iMa. Divide 5
<78|~SKAV / \
r(46jV.sD: _1 3
0f.jW O 似乎一切都解决了?不。
wG3b{0 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。
y]m:
{ 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。
bj`\;_oo 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:
`KFEzv nQjpJ
/= template < typename Right >
-}|L<~ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
C,Nf|L((6 Right & rt) const
2Lf,~EV {
>|E]??v return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
gHrs|6q9 }
f
+{=##'0 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
30!DraW8 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。
yx :^*/ 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。
-AdDPWn 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。
"w'pIUQ3, 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。
>u&D@7~c 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?
ahg:mlaob 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:
z'EQdQ) ]P0%S@] template < class Action >
e0zP LU} class picker : public Action
zjQ746<&)i {
w\bwa!3Y public :
)S g6B;CJ picker( const Action & act) : Action(act) {}
CUu
Owx6% // all the operator overloaded
=:gKh } ;
]#)(D-i @:C)^f" 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。
.gx^L=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:
@N4_){s* ,a?)O6?/ template < typename Right >
0K%okq|n picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
k83K2>] {
!p&<.H_ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
'"B }
>^s2$@J?p MXaFqK<Y Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
ba|xf@=& 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。
Qn*l,Z]US 4=L > template < typename T > struct picker_maker
I2[Z0G@&= {
n/_q typedef picker < constant_t < T > > result;
FEjO}lTK } ;
3W?7hh template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
l=CAr {
r%U6,7d=) typedef picker < T > result;
%R0 Wq4} } ;
,a #>e nn7LL+h 下面总的结构就有了:
)p\`H;7*V4 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。
.-Lrrk)R+ 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。
os/h~,= picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
0/R;g~q@ 至此链式操作完美实现。
f24W*#IX ;ElCWs->\ 4z<c8
E8 七. 问题3
Bb/if:XS 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。
6$urrSQ`N0 1/M^7Vb. template < typename T1, typename T2 >
duG!QS: ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`K{} {
I3Vu/&8f| return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
^*ZaqMA }
R-Edht|{ \s)MNs 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
\S;[7T vbid>$% template < typename T1, typename T2 >
w;O-ATUzN struct result_2
Y#F.{i {
:nIMZRJ_!E typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
p1UloG\ } ;
t\Vng0 xS|9Gk 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?
AU9C#;JD 这个差事就留给了holder自己。
UR'[? )g@+
MR EH844k8
p template < int Order >
MLd;UHU class holder;
#}^waYAk) template <>
0D,@^vw bK class holder < 1 >
~@'wqGTp {
al[^pPKZ public :
$Tbsre\MJ template < typename T >
x# 0?$}f< struct result_1
8eB,$;i {
yJ?=## typedef T & result;
$mJv\;t } ;
?Bu*%+ template < typename T1, typename T2 >
"1a;);S=*) struct result_2
s{^B98d+W {
/9_%NR[
typedef T1 & result;
38w^="-T } ;
beOMln+R template < typename T >
HT.,BF typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
(G|!{ {
$@Vn+|
Ix return (T & )r;
f/Y&)#g>k }
Jr5S8c|" template < typename T1, typename T2 >
yr%[IX]R typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
ZxtO.U2 {
dXTD8 )& return (T1 & )r1;
Z1fY' f }
Wc@
,#v } ;
;.4y@?B f\R_a/Us template <>
`NtW+v class holder < 2 >
Z
)c\B {
l,o'J%<% public :
}# s{." template < typename T >
O>DS%6/G struct result_1
/l<(i+0 {
6xDk3 typedef T & result;
LuySa2, } ;
s)WA9PiC template < typename T1, typename T2 >
G' U_I struct result_2
i8?oe%9l {
r|l?2 eO~ typedef T2 & result;
D?dBm } ;
LcGKYl(\K template < typename T >
XR ..DVab typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
1
*'
/B {
%np(z&@wi return (T & )r;
#ZJ 1\Ov }
6,5h4[eF* template < typename T1, typename T2 >
2OoANiX typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
#QFz /6 {
K9zr]7;th return (T2 & )r2;
%?[gBf[y }
s~{rC{9X } ;
A O5&Y.A# [;wJM|Z J0 v]M:HzP 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
V.{HMeE4 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
M d4Q.8 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Z5xQ
-T` ^'=[+ return l(i, j) = r(i, j);
<r,5F: 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
ND1hZ3(^ :6o%x0l return ( int & )i;
8=$X hC return ( int & )j;
?wHhBh-Q 最后执行i = j;
HN7tIz@Frc 可见,参数被正确的选择了。
XMS:F]HN C<=rnIf' Y$>NsgQn6 \d;)U4__! ]r#b:W\ 八. 中期总结
[\3ZMH
* 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
E"'u2jEG^ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
/)kJ iV 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
f_)# 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
}vh
<x6 CJk"yW[,| MB;rxUbhe3 `^Ll@Cx" [;{xiW4V] SZT n=\ 九. 简化
qRaPh:Q' 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
;.AMP$o`(Y 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
}>M\iPO.]* 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:
W! $U{= 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
r^6@Zwox] +-*/&|^等
v)np.j0V7 2. 返回引用。
j*>Df2z =,各种复合赋值等
qeFaY74S 3. 返回固定类型。
T;3qE1c 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
8?8V; 4. 原样返回。
&Z>??|f operator,
Tv1oy%dK 5. 返回解引用的类型。
<.Zh{"$qo operator*(单目)
D7nK"]HG;l 6. 返回地址。
R`]@.i4tt operator&(单目)
K !ILO 7. 下表访问返回类型。
[R1|=kGU operator[]
}J6:D]Q 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
?,x\46]>_K operator<<和operator>>
Yr"Of*VNH 5 eL
b/,R 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。
OIj.K@Kr 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
UF^[?M = q)9n%- YgP template < typename Left >
V|@bITJ?7 struct value_return
*lA+-gkK* {
Mi#i 3y( template < typename T >
Csy$1;"A struct result_1
,mx\
-lWFy {
q6rkp f,Tl typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
p*5_+u } ;
_cJ)v/] ML'y`S template < typename T1, typename T2 >
r'y Nc&~ struct result_2
7b08Lo7b {
UapU:>!"` typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
5?HwM[` } ;
B-_b.4ND) } ;
c_ncx|dUs l'q%bi=f l!XCYg@67 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
)EB+(c~E P<Bx1H-z- 下面我们来剥离functor中的operator()
{H(l"KuL 首先operator里面的代码全是下面的形式:
p~3x=X4 9tv,,I;iU return l(t) op r(t)
L,.~VNy- return l(t1, t2) op r(t1, t2)
MG=8`J-` return op l(t)
*]HnFP return op l(t1, t2)
:8eI_X return l(t) op
9s_^?q return l(t1, t2) op
Cp/f18zO return l(t)[r(t)]
O!nS3%De return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
n"RV!{& "G%</G8M 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
2#:p:R8I> 单目: return f(l(t), r(t));
.B<Bqr@?8 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
7^#f)Vp 双目: return f(l(t));
4 @{?4k-cq return f(l(t1, t2));
O=+$XPa| 下面就是f的实现,以operator/为例
jr0j0$BF >Y8\f:KQ struct meta_divide
@:Zk, {
9h6Oq(0b8 template < typename T1, typename T2 >
u$^tRz9 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
WtZI1`\qe {
Dh8'og)7 return t1 / t2;
H}kSXKO8!8 }
YhV<.2^k } ;
BZ:tVfg. % Q6
za'25 这个工作可以让宏来做:
1Zn8CmE V f0SrPc v #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
D {Ol8: template < typename T1, typename T2 > \
O%kUj&h^ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
hm73Zy 以后可以直接用
zsJ# CDm DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
v5'`iO0o 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
Dj96t5R (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。。。)
k2v:F ?< b{ ;_"|# 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
GqR XNs! la+Cra&xL template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
=XR6rR8 class unary_op : public Rettype
=${.*,o {
'+_>PBOc Left l;
[-$
Do public :
DBHy%i unary_op( const Left & l) : l(l) {}
1`7zYW&L ?yS1|CF%&y template < typename T >
nte?a e typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[o#% Eg; {
DO80HS3ZD return FuncType::execute(l(t));
&t9V }
~)ys,Q r+Ki`HD% template < typename T1, typename T2 >
.^{%hc*w4 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;Z{D@g+ {
7v%c. return FuncType::execute(l(t1, t2));
nU_O|l9 }
Y/.C+wW2 } ;
kh0cJE\_^ AVpg Z71m(//*} 同样还可以申明一个binary_op
=Hd yra .}!.4J%q2 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
[HQ)4xG class binary_op : public Rettype
vt#;j;liG {
EhHxB
fAQ Left l;
d5m-f/ Right r;
=D/zC'l public :
%rptI$^*X binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
tVn?cS KRaL+A template < typename T >
xN-,gT'! typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
kMQ
/9~ {
-)}s{[]d6m return FuncType::execute(l(t), r(t));
&j4pC$Dj }
;>?h/tS6 rR.It,, template < typename T1, typename T2 >
/WTEz\k typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1]7gYNzV" {
O_:l;D#i return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
{zFME41>g }
]1!" q40)] } ;
q7X]kr*qx ~ skp}g] ! K>iSF< 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
Uq
.6h 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
qNEp3WY: DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
@gI1:-chB 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。
FO2e7p^Q 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
q\0/6tl_ 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。。。
P3_.U8g$r 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
,S-h~x 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
9-ozrw8t 下面是修改过的unary_op
'h*jL@%TT 9|+6@6VY! template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
ote,`h class unary_op
po*G`b;v {
(>v'0RA Left l;
g@`i7qN x}] 56f public :
V_+&Y$msi~ ~ nsb unary_op( const Left & l) : l(l) {}
8+F5n!
THYw_]K template < typename T >
isZ5s\ struct result_1
XIW0Z C {
}E
'r?N typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
jm^.E\_ } ;
@Wu-&Lb qLN\%}69/ template < typename T1, typename T2 >
-#|D> struct result_2
Wc3z7xK1@ {
*T5;dh ( typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
v4ot08 C } ;
$T'!??|IF +hxG!o?O template < typename T1, typename T2 >
N^Re typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
X]0>0=^ {
nr!N%Hi return OpClass::execute(lt(t1, t2));
&k}f"TX2 }
6%v9o?:~l zCx4DN` template < typename T >
oUv26t~ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
AYts
&+ {
^J'_CA return OpClass::execute(lt(t));
?"B]"%M& }
?8b19DMK6 ]?Ef0?44 } ;
h!EA;2yGKa '%Ng lC[J E[H 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
G=zWhqieh 好啦,现在才真正完美了。
>[}oH2oi 现在在picker里面就可以这么添加了:
%Tm*^ V>Wk\'h template < typename Right >
LFp "Waiv picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
aB9!}3@ {
0'QWa{dS\ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
\CbJU }
"LMj,qZ1! 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
>| R'dF} %,$ n^{v [|}IS@ Rj8%% G-pt 9Em#Ela 十. bind
dUI5,3* 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。
{$*N1$(% 先来分析一下一段例子
_X6'uJ e[S`Dm"i)' GD
W@/oQr int foo( int x, int y) { return x - y;}
#(8|9 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
7N.b-}$( bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Gr"CHz/ 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
[6/QUD8 我们来写个简单的。
I[\~pi, 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
}aCa2% 对于函数对象类的版本:
APQq F/ M `xiC template < typename Func >
C0rf struct functor_trait
_T=g?0
q {
o5<<vvdA typedef typename Func::result_type result_type;
,Kit@`P% } ;
0D X_*f 对于无参数函数的版本:
my=f}%k= .R9Z$Kbq template < typename Ret >
c\bL_ struct functor_trait < Ret ( * )() >
2iAC_"n {
W:w~ M'o typedef Ret result_type;
q}1ZuK`6 } ;
r-2k<#^r 对于单参数函数的版本:
p6VD*PT$& gT+/nSrLV template < typename Ret, typename V1 >
?GhyVXS y. struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
vDy&sgS$< {
M[uWX= typedef Ret result_type;
}\pI`;*O| } ;
1GY2aZ@ 对于双参数函数的版本:
~5 ^Jv m |s| }u`(@9 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
9g9 2eKS struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
|(7}0]BP0 {
<v"o+ typedef Ret result_type;
8fR(y~_gF } ;
+)]YvZ6%[, 等等。。。
n|`3d~9$& 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
"Fz.#U Onmmcem template < typename Func >
U"oNJ8&%| struct func_return
[oWkd_dK {
"LyD template < typename T >
MvVpp;bd struct result_1
"S#FI {
49$P typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
1MelHW } ;
_z5/&tm_H Io6/Fv>! template < typename T1, typename T2 >
`:/'")+@v struct result_2
+A9~h/"kt {
Sb.8d]DW typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Bx\&7|,x } ;
ZWs } ;
|rm elQ- 3"fDFR ^E&PZA\,; 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Z\0Rw># ul{x|R template < typename Func, typename aPicker >
0^;2 class binder_1
D0.
)% {
_ _O f0< Func fn;
vSzpx aPicker pk;
/-=fWtA public :
{@Wv@H+4 m0HK1' template < typename T >
'uPAG;)m struct result_1
tjdPia {
$:ush"=f8^ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
6Z\ aJ } ;
:uL<UD,vu3 t;O) template < typename T1, typename T2 >
&|>@K#V8-; struct result_2
`FHudSK {
p8Vqy-: typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
>7U/TVd& } ;
f@*69a8 d\z6Ob"t binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
*X5)9dq -YoL.`s1 template < typename T >
*D5 xbkH=. typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-H|
982= {
MBLZ:A |
C return fn(pk(t));
q8 v iC| }
*7mlH template < typename T1, typename T2 >
:;?$5h*|` typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
F/Goq` {
LIg1U return fn(pk(t1, t2));
Nc[@QC{ }
w OL,L U } ;
r"H::A )e(<YST {kpad(E 一目了然不是么?
x#{!hL
5G 最后实现bind
.Rr^AGA4 g_>&R58 fk*(8@u> template < typename Func, typename aPicker >
T"wg/mT picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
3(YvqPp& {
2>z YJqG| return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
8ud12^s$ }
>%/x~UFc5 Tigw+2 2个以上参数的bind可以同理实现。
WjD885Xo 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。
xAmtm" >oh Cz@~ 十一. phoenix
^[<BMk Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
IjI'Hx >Kgw2,y+ for_each(v.begin(), v.end(),
M/ S~"iD (
{}$9
70y do_
:Cq73:1\B [
jAJ='|[X\ cout << _1 << " , "
)O'LE&kQ| ]
SYJO3cY .while_( -- _1),
k
9i
W1 cout << var( " \n " )
zt.kNb )
17hoX4T );
]545:)Q1 ljFq ;!I5 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
Y ^^4n$ 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
x0 j5D operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Q)75?mn 那么我们就照着这个思路来实现吧:
RZ6y5 tYA@J[" ^
<':h/d template < typename Cond, typename Actor >
,Ckcc class do_while
U>tR :) {
_a09;C Cond cd;
Zue3Z{31T Actor act;
U]hqRL public :
$dfc@Fn^x template < typename T >
*p/,Z2f struct result_1
s8-RXEPb {
^\}MG!l typedef int result_type;
u(vZOf]jL } ;
{4_s:+v0 v[L+PD
U do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
St5;X&Q [>ghs_?dZ template < typename T >
pg{VKrT` typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1$Hou
{
FjCGD4x1N do
3IxC@QR {
Yxq!7J act(t);
aM5]cc% }
?LMQz= while (cd(t));
h,/Aq return 0 ;
8063LWV }
're:_;lG } ;
(xgw';g =$OGHc E&9<JS 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
r<!hEWO>v 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
AJyNlQ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
N7?]eD 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
V]|X
,G 下面就是产生这个functor的类:
1Uup.( h,c*:
;JxL>K( template < typename Actor >
88HqP!m%P: class do_while_actor
s{b\\$Rb {
36.,:!%p Actor act;
GDSV:]hL public :
Vh~hfj" do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Pn!~U] A$% !Cgj
>= template < typename Cond >
<AU*lLZ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
[ar0{MPYd } ;
pGD@R=8 <0d2{RQ; iC3z5_g*@ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
\3hA_{ w 最后,是那个do_
5x+]uABE )Qb,zS6 ?/YAB Y}L class do_while_invoker
\%<M[r= {
6f +aGz public :
]5'$EAsuW template < typename Actor >
OZ\6qMH3e do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
`,]Bs*~ {
HAjl[c return do_while_actor < Actor > (act);
^m z9sV }
-rO34l } do_;
t5{P'v9J 3}nk9S:jr 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
{ b$"SIg1E 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
uzdPA'u 最后来说说怎么处理break和continue
:|;@FkQ 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。
$z=%e#(!I 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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