一. 什么是Lambda
g];!&R- 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
^9v4O UG 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,
Snj'y,p[ >FeX<L n1Yp1"2b[ z O-z%y class filler
Ouk^O}W6 {
Vr3Zu{&2 public :
rDdoOb]B void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
x[
SDl(<@; } ;
7`*h2 mgY ROH|PKb7 =Qy<GeY 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:
\j$&DCv q`Go`v $o+j
El> s:n6rG for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
S\CCrje ?qb}?&1 (d(CT; 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Amtq"<h9a wW Lj?;bx u+9hL4 k
R?qb6 二. 战前分析
y6g&Y.:o 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
>xN
.F/[K 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
M[NV)q/) j
*
% nGC/R& for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
&h}#HS>l /* --------------------------------------------- */
\;,_S+Fz8 vector < int *> vp( 10 );
_P!m%34| transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
bL0yuAwF2 /* --------------------------------------------- */
xVw9v6@`h sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
2R[:]-b /* --------------------------------------------- */
sU=H&D99 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
K%t*8
4j /* --------------------------------------------- */
Kew@&j~ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
j`EXlc~ /* --------------------------------------------- */
))qy;Q, for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
lt/1f{v[: #NQMy:JHD) .j ?W>F !Z1@}`V&; 看了之后,我们可以思考一些问题:
0j^Kgx 1._1, _2是什么?
wi!?BCseq 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
?al'F q 2._1 = 1是在做什么?
ko!)s 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
kXViWOXU^ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
EfqX
y>W [CY9^N &eJfGt5 三. 动工
pJ>P[ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
&j;wCvE4+ ez7A4>/ 2_>N/Z4T %:i7s-0w template < typename T >
;xy"\S] class assignment
[|v][Hwv {
\P[Y`LYL T value;
VMZMG$C public :
sWhZby7 assignment( const T & v) : value(v) {}
xH ]Ct~md template < typename T2 >
)L? P}$+ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
,Co|-DYf} } ;
!M(xG%M-V [DuttFX^x :'Vf
g[Uq 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
W" scV@HKu 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
EAUEQk?9 YqscZ(L:y 7P} W
* 9i:L&dN class holder
5=-Q4d {
yNPVOp* public :
_O?`@g?i template < typename T >
e1yt9@k, assignment < T > operator = ( const T & t) const
`>o{P/HN {
,KH#NY] return assignment < T > (t);
*;W+>W }
I{|O "8 } ;
U4'#T%* 6bg
;q(*7 y
RqL9t 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:
RbB.q p =nHUs1rKn static holder _1;
Lj({[H7D! Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
PI {bmZ }{Pp]*I<A for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
./Xz}<($8 而不用手动写一个函数对象。
ROI7eU ijv(9mR xo^b&ktQd 2DA]i5
四. 问题分析
RHW]Z
Pr< 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
AI2)g1m 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
z^B,:5Tt 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
D\v+wp. 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
h4gXvPS&r 下面我们可以对这几个问题进行分析。
hPkp;a # =IZT(8 五. 问题1:一致性
'@v\{ l 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
@?sRj&w 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
E: 68?IJ @mCEHI{P struct holder
!)f\%lb {
.^`{1% //
~12EQacOT template < typename T >
9cbd~mM{ T & operator ()( const T & r) const
"Fr.fhh'~ {
~ah~cwmpS return (T & )r;
B`)BZ,#p }
>58YjLXb } ;
[>I<#_^~ +fB5w?Rg 这样的话assignment也必须相应改动:
LH.]DVj uh0VFL*@ template < typename Left, typename Right >
;?Tbnn Wn class assignment
LVM%"sd? {
n`_{9R Left l;
,&A7iO Right r;
dl)Y'DI public :
[\eeDa assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Z?q]bSIT template < typename T2 >
C}j"Qi` T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
N{!i=A } ;
{lzWrUGO QW~E&B% 同时,holder的operator=也需要改动:
6Igz:eX 2QcOR4_V template < typename T >
!qQl@j O assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
y-b%T|p9 {
1s&zMWC return assignment < holder, T > ( * this , t);
u/0h$l }
WDYeOtc yWc$>ne[L 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。
tKuwpT1Qc 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
"S]0 X,%
0/6*] return l(rhs) = r;
4"(Bu/24 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。
EWhK0Vej= 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
9rX&uP)j^# $99n&t$Y template < typename Tp >
oCv.Ln1;Z class constant_t
{w O|)| {
m])y.T const Tp t;
iq8<ov
public :
;4\2.*s constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
ub0.J#j@ template < typename T >
8FK/~,I const Tp & operator ()( const T & r) const
79j+vH!zh {
$rBq"u=,0+ return t;
Pj^{|U2 1 }
05#1w#i } ;
Y] _ruDIW 1-uxC^u?|# 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
76Cl\rV 下面就可以修改holder的operator=了
:S83vE81WK Ta0|+IYk< template < typename T >
?!:ha;n assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
iuW[`ouX {
tY<4%~%X return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
7nTeP(M% }
B]wk+8SMY. H2\;%K 2 同时也要修改assignment的operator()
| j`@eF/" :r,pqnH_ template < typename T2 >
-Cpl?Io`r5 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
eK=xrk 现在代码看起来就很一致了。
YlQ=5u^+ d"mkL- 六. 问题2:链式操作
.G.0WR/2 现在让我们来看看如何处理链式操作。
`AtBtjs RV 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。
8^2oWC#U( 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。
lv<*7BCp 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。
0S_~ \t 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
dL 1tl 4[r0G+ template < typename T >
'F3f+YD struct result_1
aiUY>M#| {
dq6m>;` typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
7IH@oMvE } ;
n
ATuD J1|\Q:-7p 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:
l/GGCnO/ 6vo;!V6 template < typename T >
}OR@~V{Gj struct ref
G6P?2@ {
H5B:;g@ typedef T & reference;
iC32nY? } ;
ZY55|eE template < typename T >
P6`u._mX struct ref < T &>
iN\4gQ! {
zkrM/ @p# typedef T & reference;
4r#= * } ;
hbDXo: -HbC!wv 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
[A~xy'T ]NY~2jmX template < typename T >
.t-4o<7 3 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
TDKki(o=~ {
BLdvyVFx return l(t) = r(t);
]i)c{y }
$y &E(J 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
PI)+Jr%L 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
(O?.)jEW(. d#Y^>"|$. 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
P>C~
i:4n _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
T^t#
c _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
drP=A~?&: +5 调用divide的对象返回一个add对象。
%QGC8Tz 最后的布局是:
Jy:Qlx` Add
A]0
St@ / \
Dlae;5D Divide 5
AaOuL,l / \
F?*-4I- _1 3
M61xPq8y5 似乎一切都解决了?不。
Su7?;Oh/yI 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。
;>yxNGV` 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。
&*,#5. 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:
}Yzco52 2DtM20<> template < typename Right >
x%m%_2%Z assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Egp/f|y Right & rt) const
~{g [<Qi {
mt{nm[D!Xp return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
KIf dafRL }
gMmaK0uhS 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
eS\Vib 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。
SCHP L.n 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。
vn!3l1\+J 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。
5h-SCB>P 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。
Tod&&T'UW 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?
C.yQ=\U2 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:
b\kdKVh& 6+|do+0Icg template < class Action >
ColV8oVnU class picker : public Action
TH&U
j1 {
_Xc8Yg }` public :
:Zbg9`d* picker( const Action & act) : Action(act) {}
jh%Eq+#S // all the operator overloaded
x(6SG+Kr } ;
<I\/n<* Uw. `7b>B 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。
8,4"uuI 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:
{ ]{/t-= /<=u\e'rE template < typename Right >
QL&ZjSN picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
]Ji.Zk {
v5#jZ$<F return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
uM IIYS }
feDlH[$ t ;;U} Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
q460iL7yF} 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。
EzM
?Nft N=5a54!/ template < typename T > struct picker_maker
w!-gJmX> {
O|{d[eX typedef picker < constant_t < T > > result;
F3@phu${ } ;
{OkV%Q< template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
pYZmz {
.+3g*Dv{& typedef picker < T > result;
yy^q2P } ;
'4+
ur` -hGk?_Nqa/ 下面总的结构就有了:
6 l|DU7i 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。
@]%IK(| 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。
_LEK% picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
mZS
>O_E 至此链式操作完美实现。
kX7C3qdmt WYm\)@ nLZTK&7} 七. 问题3
pk$l+sNZ= 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
[I,Z2G,Jb QC
OM_$ y template < typename T1, typename T2 >
{tuYs: ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.Ni\\ {
S"bg9o return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
NdA[C|_8}f }
~F|+o}a`
y1eWpPJa 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:
~*&H$6NJS Ju!]&G8 template < typename T1, typename T2 >
<e=#F-DE struct result_2
# Yj 1w {
jjRi*^d9 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Ha0M)0Anv } ;
p J!
mw\: !21FR* 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
,GbR!j@6 这个差事就留给了holder自己。
UJAv`yjG 1y@i}<9F _lJ!R:* template < int Order >
17%,7P9pg class holder;
<s31W3<v template <>
0y'H~( class holder < 1 >
VX0 %a@ur {
WTQ\PANAaR public :
8`B3;Zmm template < typename T >
sQHv%]s 0 struct result_1
pSH=%u> {
Eak$u>Fd8c typedef T & result;
hB]Np1(' } ;
D(@S+r_ota template < typename T1, typename T2 >
|/|5UiX7 struct result_2
5,lEx1{_ {
hP%M?MKC typedef T1 & result;
y{B=-\O] } ;
e\`&p template < typename T >
MC&` oX[ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Tj`,Z5vy {
5K1)1E/Fu return (T & )r;
~]|6T~+]83 }
ntX3Nt_n template < typename T1, typename T2 >
:\`o8` typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
}#RakV4 {
,GhS[VJjR return (T1 & )r1;
,h m\
}
YlJ@XpKM } ;
lV3x *4O= e{'BAj template <>
Wa>}wA=v class holder < 2 >
lwxaMjaL4K {
d`=MgHz public :
FJGlP&v< template < typename T >
!I{0 _b{ struct result_1
p}z<Fdu0 {
hn7#
L typedef T & result;
~f&E7su-6+ } ;
+/4A template < typename T1, typename T2 >
ONB{_X? struct result_2
@p9i {
)Yh+c=6
? typedef T2 & result;
gS!:+G% } ;
t9GR69v:? template < typename T >
z3{G9Np typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
n:I,PS0H< {
Q",t3i4 return (T & )r;
^KnU4sD }
.O5Z8 p template < typename T1, typename T2 >
kUL'1!j7 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
jh?H.;** {
Y#ap* return (T2 & )r2;
:DK {Vg6 }
8?B!2 } ;
Ke;E1S-~ "b~+;<}Q ('4_
xOb 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> >。
[NjXO`5#] 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
k{R> 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
60^`JVGWH T#T*Zw"+ return l(i, j) = r(i, j);
j1Y~_ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
4B8oO XFVE>/H return ( int & )i;
fh&nu"& return ( int & )j;
v|)4ocFK 最后执行i = j;
1W
c=5! 可见,参数被正确的选择了。
UP$.+<vm w8")w*9Lmg v ,i%Q$ Si4!R+4w W]$w@.oW[ 八. 中期总结
H`XUJh 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:
7y'RFD9@{ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
NR$3%0 nC6 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>SRs =_ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Co9^OF-k ;>%r9pz ~ rK8lBy:< nmee 'oEw |"q5sym8Y_ {LI=:xJJv 九. 简化
rm'SOJVA 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。
]6k\)#%2 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
f=+mIZ 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:
JMCKcZ%N 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
ydEoC$?0 +-*/&|^等
)NW)R*m~D 2. 返回引用。
c8 )DuJ#U =,各种复合赋值等
0Uz"^xO[" 3. 返回固定类型。
>.Pnkx* 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
L8@f-Kk 4. 原样返回。
c`)\Pb/O operator,
etQCzYIhn 5. 返回解引用的类型。
udK%> operator*(单目)
w0 M>[ 4 6. 返回地址。
%_H<:uGO% operator&(单目)
a
K[&V't~ 7. 下表访问返回类型。
wA ,6bj operator[]
*xAqnk
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
~f2z]JLr: operator<<和operator>>
w?PkO p +uF>2b6' OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
#"6Qj'/h 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
tH@Erh|% #Qw0&kM7I template < typename Left >
.fqN|[> struct value_return
c1(RuP:S {
.|KyNBn template < typename T >
BiLY(1, struct result_1
/s&9SYF {
tn\yI!a typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
/obfw^ } ;
a@K%06A;' R`5.[?Dt template < typename T1, typename T2 >
Uk wP struct result_2
*}qWj_RT {
sP pH*,( typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
-a}Dp~j } ;
5+0gR
&|j } ;
)bL'[h 0@0w+&*"@ 4&lv6`G ` 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
D(op)]8 GRIti9GD 下面我们来剥离functor中的operator()
FW;?s+Uyx 首先operator里面的代码全是下面的形式:
]Jg&VXrH 4HXo >0 return l(t) op r(t)
FBX'.\@` return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Wx%H%FeK return op l(t)
kOrZv,qFG[ return op l(t1, t2)
_#E0g'3 return l(t) op
:wyno#8`- return l(t1, t2) op
Vi$~-6n& return l(t)[r(t)]
i$"F{|Z0 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
U BU=9a5 w>&aEv/f 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
q s!j>x 单目: return f(l(t), r(t));
dh\'<|\K return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
G^|:N[>B 双目: return f(l(t));
.[KrlfI return f(l(t1, t2));
m]0;"jeL 下面就是f的实现,以operator/为例
A/$QaB,x J$DE"|- struct meta_divide
;W
)Y
OT {
ij`w} V template < typename T1, typename T2 >
ea2ayT static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
r EE1sy/# {
wo{gG?B return t1 / t2;
qbN
=4 }
A1$TXr } ;
,Ks8*;#r a 7V-C 这个工作可以让宏来做:
2DDtu[} 'W^YM@ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Xf]d. : template < typename T1, typename T2 > \
8U"v6S~A%Q static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
)T2Caqs2 以后可以直接用
z6\UGSL DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
;%9 |kU 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
9!\B6=r y4 (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。。。)
!X#OOqPr= !;v|' I yjX9oxhtL 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
(_]~wi-, Hyl%mJ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
z (wc0I class unary_op : public Rettype
x.6:<y {
ibk6|pp Left l;
>Eto(
y"q public :
Wq&if_ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
;?iW%:_, %3-y[f template < typename T >
,AFu C< typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
lIS-4QX1 {
e{K 215 return FuncType::execute(l(t));
-zgI_u9=EB }
7t0=[i bl;1i@Z*M template < typename T1, typename T2 >
Z]Cq3~l typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`p-cSxR_ {
%)W2H^
return FuncType::execute(l(t1, t2));
&)ChQZA }
Do7Tj } ;
Cctu|^V D_*WYV - % h.t+=U 同样还可以申明一个binary_op
:U%W% ;bib/ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
}!r|1$,kL class binary_op : public Rettype
<{cQM$# {
\ :sUL! Left l;
@o _}g !9= Right r;
*vxk@`K~ public :
mxC;?s;~ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
b5vC'B-! 1~
3_^3OT template < typename T >
}q`S$P; typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
b=NxUd O {
xsbE TP? return FuncType::execute(l(t), r(t));
WPMSm<[ }
1};Stai'
9}<ile7^ template < typename T1, typename T2 >
<0&*9ZeD typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"Og7rl {
24*XL, return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
zKJ#`OhT }
d#4**BM } ;
0@iY:aF IY\5@PVZ b9HtR -iR; 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
6j]0R*B7`Q 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
]MitOkX DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
kfY}S 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
DU/] 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
X51: 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
K=h9Ce 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
/]Md~=yNp 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
h2]P]@nW;W 下面是修改过的unary_op
SsDmoEeB[ c9 _rmz8 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
k2tF} class unary_op
P* BmHz4KL {
)lqAD+9Q Left l;
#a,PZDaE bJ {'<J public :
9-a0 :bP Zt{[*~ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
L48_96 Hd ={CFip template < typename T >
A[{yCn`tM struct result_1
,Ah;A[%?~ {
FHg
9OI67 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
8^1 Te m } ;
D.u{~ "e>;'%W template < typename T1, typename T2 >
vw/J8' struct result_2
>jLY" {
O-hAFKx typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
L\ "d } ;
|TH\`U DA,?} template < typename T1, typename T2 >
%pL''R9VF typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%XQ(fj> {
-zeG1gr3 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Jk
n>S#SZ }
A]oV"`f "JV_ 2K_i template < typename T >
hD!7Cl Q typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
uZKr {
6 V=9M: return OpClass::execute(lt(t));
rw JIx|( }
SZ'R59Ee< flbd0NB } ;
;$wVu|& !?h;wR >SHhAEF 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
:OT0yA=U 好啦,现在才真正完美了。
d^
8ZeC# 现在在picker里面就可以这么添加了:
N<VJ(20y y?? XIsF template < typename Right >
\X D6 pr@ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
vXZOy%$o {
'_FsvHQ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
f46t9dxp$ }
PKiy5D*8p 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。
jm/`iXnMf `1fY)d^ZS >0TxUc_va Feq]U? o3P${Rq 十. bind
h3
}OX{k 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。
cR<fJ[* 先来分析一下一段例子
BW*rIn<?G "@0]G<H
+iRh int foo( int x, int y) { return x - y;}
f6>b|k~ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
@lr ztM bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
5<Nx^D 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。
=m#?neop 我们来写个简单的。
`+:`_4 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
&d^m 1 对于函数对象类的版本:
K1yzD6[eW /@TF5]Ri template < typename Func >
je=a/Y=%U{ struct functor_trait
'I6i,+D/q {
z<XtS[ki typedef typename Func::result_type result_type;
,w4V?>l } ;
aj{Y\
3L 对于无参数函数的版本:
.p"
xVfi6 $DaNbLV template < typename Ret >
r52gn(, struct functor_trait < Ret ( * )() >
6mxfLlZ {
; )@~ typedef Ret result_type;
_F|Ek ;y% } ;
(gWm,fI
RZ 对于单参数函数的版本:
1^JS Dd cU!vsdR3 template < typename Ret, typename V1 >
e=m42vIB- struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
RQ"
,3.R== {
@<EO`L)Z typedef Ret result_type;
$5%SNzzl } ;
q#9RW(o 对于双参数函数的版本:
f?X)k,m k=T\\]KxC template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
?J> struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
s
R/F" {
')<hON44EX typedef Ret result_type;
_
*Pf } ;
+Q"4Migbe@ 等等。。。
VQOezQs\ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
>@
. &Hs!:43E-< template < typename Func >
lZKi'vg7 struct func_return
Q K<"2p? {
a~y'RyA template < typename T >
"b3"TPfK struct result_1
":QZy8f9% {
aHK}sr,U typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
w@w(-F!%l } ;
8P&:_T! |z^^.d~a0 template < typename T1, typename T2 >
.V8Lauz8 struct result_2
z 1X` o {
<*cikXS typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
&`2)V;t } ;
8$Y9ORs4 } ;
$X,D( (V2fRv 8XE7]&)]; 最后一个单参数binder就很容易写出来了
iSs:oH3l [FR`Z=% template < typename Func, typename aPicker >
oE]QF.n# class binder_1
-]M5wb2, {
G2:
agqL/ Func fn;
8VXH+5's aPicker pk;
_u QOHwn public :
8&b,qQ~ O)r4?<Q template < typename T >
WOL:IZX% struct result_1
sdw(R#GE {
=]0&i]z[. typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
v0.#Sl- } ;
BR;D@R``} t'k$&l}+ template < typename T1, typename T2 >
/aZ`[m2 struct result_2
z*%q@]ym {
smo~7; typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
fVpMx4&F
} ;
u;2[AQ. GC}==^1 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
amY!qg0P* _E.>`Q template < typename T >
\(2sW^fY typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Z"fJ`-- {
Qd3 j%( return fn(pk(t));
Wg]Qlw`\| }
9CD_os\h template < typename T1, typename T2 >
Y`a3tO=Pd typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{F.[&/A {
ye5&)d"fa( return fn(pk(t1, t2));
E$p+}sP(C }
*b\t#meS& } ;
K J4.4Zq{c ER.}CM6{[ ['iPl/v0 一目了然不是么?
Q hO!Ma] 最后实现bind
YT(AUS5n BLD gt~h# A6(/;+n template < typename Func, typename aPicker >
,Ko!$29[ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
H"WprHe {
hkQ"OsU return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
XlR@pr6tw }
o!A+&{ E hMNap}5" 2个以上参数的bind可以同理实现。
z-)O9PV 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。
1yu4emye4 [` 7ThHX 十一. phoenix
mc\"yC^s Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
B^^#D0< 1p=]hC for_each(v.begin(), v.end(),
xU`p|(SS- (
H9e<v4c do_
{R6ZKB [
$6SW;d+>n cout << _1 << " , "
1]b.fD ]
v`
1lxX'* .while_( -- _1),
_I5Y"o cout << var( " \n " )
P/_['7 )
j&qub_j"xX );
brUF6rQ ?&1!vz 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
pYf-S?Y/V 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
=D"#U#>;7& operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
{R`[kt 那么我们就照着这个思路来实现吧:
P~X2^bw EXqE~afm2 }0Ed] template < typename Cond, typename Actor >
e$rZ5X class do_while
b d!Y\OD {
t"oeQ*d% Cond cd;
I-l_TpM) Actor act;
&{t,' [ u public :
M9%$lCl
template < typename T >
5:_}zu|!u struct result_1
e+fN6v5pU {
1bwOmhkS typedef int result_type;
^^ixa1H< } ;
CRy|kkT $
$mV d+ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
3%b6{ie/= GnJt0 { template < typename T >
4BpZJ~(p typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7HYwLG:\~ {
@f3E`8 do
+v:SM9 {
{ 2f-8Z&> act(t);
Cq~dp/V }
{E|$8)58i while (cd(t));
(TT}6j return 0 ;
.HABNPNg( }
:gFx{*xN/9 } ;
uW
%# A|{(/G2* !R`{ TbN 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
~*];pV]A[ 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。
$6R-5oQ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
5]:U9ts# 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
j^RmrOg, 下面就是产生这个functor的类:
NC6&x=!3 H3-hcx54T e~"U @8xk~ template < typename Actor >
;#< 0< class do_while_actor
:?1Dko^ {
8'y$M] e9n Actor act;
0?|<I{z2 public :
*.w9c do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Z6MO^_m2 !0<,@v" template < typename Cond >
>uEzw4w picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
IO<6 } ;
="l/ klYV b^vQpiz )Hr`MB 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
YKK*ER0 最后,是那个do_
XfIJ4ZM5 Ar#(psU B/Ws_Kv class do_while_invoker
deh*Ib:(S {
)J(6xy public :
S~G]~gt template < typename Actor >
+D*Z_Yh6 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
n|yO9:Uw< {
,zY{ return do_while_actor < Actor > (act);
xxQ;xI0+] }
-jmY)(\ } do_;
zX i'kB A?OQE9' 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
(A.C]hD 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
h'nY3GrU 最后来说说怎么处理break和continue
[0("Q;Ec[j 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。
XW92gI<O 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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