一. 什么是Lambda
uYF_sf 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
!RAyUfS 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,
iYR8sg[' # _.zW[;84b AfyEFnY )0YMi!&j` class filler
cSQvP. {
ji:JLvf]% public :
>{V]q*[/;Q void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
m;k' j@: } ;
UfXqcyY( [/6IEt3}B nx84l 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:
[26"?};"% LC2t,!RRl& ]hc.cj`\W& 3}2'PC for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
.(`#q@73 J1hc :I<; *o`bBdZ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Jk 0;<2j ^I@43Jy/ [{L4~(uU8 %3|0_ 二. 战前分析
!Hxx6/ 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。
P'R!"
# 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
7C
F-?M! ?FxxH*>" M5CFW >T for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
(ybKACx /* --------------------------------------------- */
C&D!TR!K vector < int *> vp( 10 );
d?.ewsC transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
"xi)GH]H_ /* --------------------------------------------- */
8N'[)Jw sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
5F18/:\n /* --------------------------------------------- */
YOqGFi~` int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
[g`P(? /* --------------------------------------------- */
MZv In ZS for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
h:}oUr8 /* --------------------------------------------- */
vg5i+ry< for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
@/g%l1$` aTxss:7] P?\ IlziCB q{nNWvL 看了之后,我们可以思考一些问题:
%@Bl,!BJ, 1._1, _2是什么?
sFsp`kf 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
=]K;" 2._1 = 1是在做什么?
l q~^&\_# 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
oqc89DEbJ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
An{`'U(l qk<(iVUO kFg@|#0v9 三. 动工
gG!L#J? 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
c_"]AhV~Mg 9LI#&\lba |7LhE+E .Ks%ar template < typename T >
L'iENZI$ class assignment
Gb4k5jl {
@G@,)`p4? T value;
)v
!GiZ"7 public :
J^m#984 assignment( const T & v) : value(v) {}
E_[|ZrIO&* template < typename T2 >
dkVF T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
rVB,[4N } ;
W2?6f: /zJDQ'k0 US[{
Q 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
2~h! ouleY 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
fkbHfBp[(A M_lQ^7/ &mXJL3iN 3#<b!Yz class holder
A)/8j2 {
b{%p public :
.fY1?$*6c template < typename T >
[#hpWNez(> assignment < T > operator = ( const T & t) const
"%ou'\} {
@-qS[bV return assignment < T > (t);
O9?t,1 }
A/ZZ[B- } ;
`K5Lp>=R a~ sU iI\bD 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
7)SG#|v[$ ]/g&y5RG static holder _1;
wFI2(cQ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
}tJRBb n,/eT,48` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
}-jS0{i 而不用手动写一个函数对象。
Xo[j*<=0 DLggR3K_\ .
7*k}@k q$RJ3{Sf 四. 问题分析
6Y9F U 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
,\8F27 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
a@4
Zx 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
p)2
!_0 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
}% 2hBl/ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
WRrCrXP r&!Ebe- 五. 问题1:一致性
%:Mi6sR| 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
T-,T)R`R 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
+U9m b* (~8JxZ struct holder
nYy%=B|> {
{&7%wZ"t_ //
M:TN^ rA| template < typename T >
0>{&8: T & operator ()( const T & r) const
Ad7N'1O {
3lr9nBR return (T & )r;
tV.qdy/]} }
LL% Aw)Q` } ;
1'Sr0
oEd3 ?|,dHqh{nM 这样的话assignment也必须相应改动:
(dvsGYT|. w8veh[%3n template < typename Left, typename Right >
H#/ #yVw class assignment
@G'&7-(h* {
nUb0R~wr$G Left l;
w1;:B%!H Right r;
*~Y$8!ad public :
z3-A2#c assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
j}s<Pn%4 template < typename T2 >
_EHz>DJ9 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
]? 2xS?vd } ;
M9~eDw'Pr +;#z"m] 同时,holder的operator=也需要改动:
B|I9Ex~L
Z2P DT template < typename T >
;@ <E assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
&BOq%*+ {
K<3,=gL9[ return assignment < holder, T > ( * this , t);
iEx
sGn]2 }
>;qAj!' 3g79pw2w= 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
&JUHm_wd&S 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
fI<|]c}P&J <b.O^_zQF return l(rhs) = r;
yj$a0Rgkv 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。
2eC`^ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
, B90r7K: kz!CxI ( template < typename Tp >
9Gh:s6 class constant_t
+4
W6{` {
+jD*Jtb< const Tp t;
W _b!FQ] public :
jK(]eiR$S constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
FH3^@@Y% template < typename T >
t GS>f>i const Tp & operator ()( const T & r) const
t/$:g9V%FA {
s2Rg-:7 return t;
@"h@4q/W }
!=)b2}e/> } ;
Qxb%P<`u f[ 'uka.U 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
`/"*_AKAI 下面就可以修改holder的operator=了
57|RE5]|! 1ze\ U> template < typename T >
@LyCP4 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
BT *z^ZH {
WY& [%r return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
V|\dnVQ'-% }
ZbAg^2 (/i?Fd 同时也要修改assignment的operator()
?+P D?c7 0PP5qeqN2n template < typename T2 >
~fF_]UVq3 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
c3__=$)'kP 现在代码看起来就很一致了。
zk++#rB GbB:K2 六. 问题2:链式操作
zNo>V8B( 现在让我们来看看如何处理链式操作。
1CmjEAv%/ 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。
)JsmzGC0 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。
"/kTEp 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。
w}rsboU 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
E+"m@63 c0U=Hj@@ template < typename T >
<rn26Gfr struct result_1
Gnthz0\]{ {
5>x?2rp typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
^yFtL(x, } ;
lKSd]:3Xm S_ER^Pkg 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:
}K.2 o"gtWAGH template < typename T >
Dg=!d)\ struct ref
V44M=c7E {
#d* )W3e2{ typedef T & reference;
dX;Q\
]" } ;
qP5'&!s&! template < typename T >
BG9.h! struct ref < T &>
h0z>dLA#2 {
X/qLg+X typedef T & reference;
TgjM@ir } ;
y#iQ BM>'w,$KL 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
dWi:V7t+ $6DA<v^=z template < typename T >
&YOks.k typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
7#[8td {
*l.tsICmbP return l(t) = r(t);
ym*oCfu= }
xH4Qv[k
Q7 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。
aovw'O\Q 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
e-EY]%JO H"vkp~u]I 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
:vXlni7N[M _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
cCBYM _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
vPce6 Cl* +5 调用divide的对象返回一个add对象。
3/s" ;Kg, 最后的布局是:
c( 8>|^M Add
0[In5I I / \
61pJVOe Divide 5
_Squ%z:D / \
b-OniMq~ _1 3
w#!b #TNc 似乎一切都解决了?不。
=im7RgIBo 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。
YwaWhBCIF 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。
6d{&1-@> 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:
xe@11/F 4S1\5C9 template < typename Right >
E(-@F%Q assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
_eZ*_H,\ Right & rt) const
Ql]+,^kA@ {
~]V}wZt>h return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
8nE}RD7bx }
:lE_hY 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
$I|6v XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
r7Zx<c 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
(RU\a]Ry 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
PD$'
~2 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。
z,K;GZuP 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?
=berCV 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:
^-2|T__ )8&;Q9'o template < class Action >
jBMGm"NE class picker : public Action
_%]x-yH!@ {
@;t6Slc"~ public :
[ f;o3 picker( const Action & act) : Action(act) {}
I[w;soI // all the operator overloaded
=;(y5c } ;
bnZ~jOHl bmQ-5SE 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。
~-2Gx
HO` 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:
4GqwY"ja ?:DUsg template < typename Right >
d:8c}t2X picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
#5X535'ze {
gZ@z}CIw' return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
2+=:pc^ }
%EEQ^lm .K`EflN Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
wCgi@\ 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。
wAKm]?zB> Bdr'd? u<A template < typename T > struct picker_maker
&w%--!T {
5>\~jf typedef picker < constant_t < T > > result;
)>;V72 } ;
SIZZFihcYh template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Fk#$@^c@ {
YR-Ge typedef picker < T > result;
>/.w80<' } ;
N;S1s0FN {1;R& 下面总的结构就有了:
p6X-P%s functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
!:wA\mAd picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
l05'/duuJ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
O9ar|8y 至此链式操作完美实现。
^m['VK#? b_Dd$NC B'&QLO| 七. 问题3
%R^*MUTx 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。
+3[8EM#g b?K`DUju{0 template < typename T1, typename T2 >
a.2Xl}2o5 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=/Ph]f9 {
t.Yf8Gy return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
(v}4,'dS }
-dS@l'$ x@3"
SiC 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:
nArG
I}@ s("\]K template < typename T1, typename T2 >
z\`tnz7>$ struct result_2
\:4SN&I~ {
{I8C&GS typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
W1_.wN$,5 } ;
/|m0)H.> 4n} a%ocv^ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
K05U>151 这个差事就留给了holder自己。
"\+.S]~ 6d(D>a I8f=' template < int Order >
<,*3Av class holder;
2(U;{;\n* template <>
weH3\@ class holder < 1 >
UDW_?SHAx {
=Q*x=}NH public :
s#H_QOE template < typename T >
0.[tEnLZ struct result_1
qLV3Y?S!L {
CE @[Z typedef T & result;
}<^QW't_Y } ;
5?q6g template < typename T1, typename T2 >
Y94S!TbB struct result_2
#z+?t {
=&F~GCZ> typedef T1 & result;
Ka y\;fXT } ;
K3k{q90
template < typename T >
m*.+9 6 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
?I$- im {
bTt1y O return (T & )r;
t:"3MiM=c }
hp`ZmLq/[ template < typename T1, typename T2 >
YQcaWd( typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
&z#`Qa3NI {
( 8X^pL return (T1 & )r1;
uUb`Fy9 }
x\oSD1t, } ;
;!A=YXB Y5c[9\'\ template <>
wjfq"7Q class holder < 2 >
03c8VKp'p {
~owodc public :
?,i}Qr [Q template < typename T >
>Ptu-* struct result_1
]iMqIh" {
Z~].v._YV) typedef T & result;
Zo,066'+[. } ;
L{rd', template < typename T1, typename T2 >
W{c
Z7$d struct result_2
GVhy
}0| {
k{H7+;_ typedef T2 & result;
z'7XGO'Lo } ;
~1{ppc+
template < typename T >
E\ls- (, typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
3m| C8: {
THARr#1b}; return (T & )r;
O?O=]s
u }
?:h*=0> template < typename T1, typename T2 >
BOWBD@y typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
<_c8F!K)T {
bObsj] return (T2 & )r2;
Nz}PcWF/ }
`FEa(Q+s } ;
[8~P
Pc^ %lD+57= txvo7?Y*4 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
O4Q"2 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
`?O0) 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
7MGvw-Tpb7 #; f50j!r return l(i, j) = r(i, j);
3YJ"[$w='( 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
w2 r zez|l return ( int & )i;
[N12X7O3 return ( int & )j;
d&\3}uH 最后执行i = j;
~oJ"si 可见,参数被正确的选择了。
=^SxZ Bn \2]_NU5. \Hdsy="Dnh
tcO{CI ]T'7+5w 八. 中期总结
T2 S fBs 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:
VFzIBgJ3 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
I]DD5l}\ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
BNj_f 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
YRo,wsj [Ky3WppR .T)wG;+ SZEi+CRs0 NSBcYObX wJNm}Wf 九. 简化
#q h
, 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。
*AYq:n6 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
U`lK'.. 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:
&
+*OV:[; 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
mBE&>}G< +-*/&|^等
,uAp;"YJeV 2. 返回引用。
TL)*onA9 =,各种复合赋值等
H]pI$t3~ 3. 返回固定类型。
/isalOT 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
I/%v`[ 4. 原样返回。
E5$]0#jB operator,
D}q"^"#T 5. 返回解引用的类型。
tq}45{FH3 operator*(单目)
.w;kB}$YC 6. 返回地址。
ZZ7qSyBs? operator&(单目)
I O:*F0 7. 下表访问返回类型。
Qr9;CVW operator[]
dH!z<~ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
T*f/M operator<<和operator>>
@phVfP"M KWZhCS?[( OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
FO5a<6 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
}:Gs , vWZXb` template < typename Left >
lQ-<T<g struct value_return
&CQO+Yr$l {
_ i}W1i template < typename T >
mAtqF
%V struct result_1
I5_HaC>
{
,-4NSli typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
?B1Zfu0 } ;
jYFJk&c MQQm3VaKS template < typename T1, typename T2 >
WJ25fTsG struct result_2
n7cy[%yT {
h6Z:+ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
y:W6;R } ;
>ESVHPj] } ;
N2v/< S^eem_C x9vSekV 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
G}fBd @kWL "yy, 下面我们来剥离functor中的operator()
+e-F`k 首先operator里面的代码全是下面的形式:
6OAs%QZ #$I@V4O;# return l(t) op r(t)
WVdV:vJ- return l(t1, t2) op r(t1, t2)
.|Huzk+ return op l(t)
`m7<_#Y return op l(t1, t2)
"`$,qvNN return l(t) op
mb1mlsE return l(t1, t2) op
D%p*G5Bg3 return l(t)[r(t)]
C9!t&<\} return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
bDkZU iT>u&0B- 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:
Aqmpo3P[+ 单目: return f(l(t), r(t));
x
b"z%.j return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
:\\NK/" 双目: return f(l(t));
:&IHdf0+ return f(l(t1, t2));
jYHn J}< 下面就是f的实现,以operator/为例
Dfs*~H63 s-$Wc)l struct meta_divide
jk9f{Iu {
X
zJ#)}f template < typename T1, typename T2 >
{^WK#$] static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
>A$L&8'C {
566!T_ return t1 / t2;
_MBhwNBxZ }
hOY@vm& } ;
>}+{;d xB
*b7-a 这个工作可以让宏来做:
`tk oS gQy%T] #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
)`DVPudiy template < typename T1, typename T2 > \
HwUaaK
static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
?woL17Gt 以后可以直接用
wa"0`a:`; DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
{821e&r 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
|U%NPw5 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
'J,UKK\5 LwC?t3n r#sg5aS7O| 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
~#r>@C aZN?V}^+ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
ZnEgU}g<2 class unary_op : public Rettype
uNN/o}Qx {
:_8K8Sa Left l;
rNP;53FtZl public :
ZcN0:xU unary_op( const Left & l) : l(l) {}
C/k#gLF` Kh]es,$D template < typename T >
j3Od7bBS] typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
q+?&w'8 {
WqeWjI.2 return FuncType::execute(l(t));
/Q1 b%C }
16iTE-J_ UPhO=G template < typename T1, typename T2 >
*k{Llq typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
h`&TDB2 {
Kxsd@^E return FuncType::execute(l(t1, t2));
MntmBj-T }
aTvyzr1 } ;
oGcgd$%ZB _Xf1FzF+a U,WOP7z 同样还可以申明一个binary_op
N[_T3( 7{#p'.nc5 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
$--8%gh dG class binary_op : public Rettype
q8{Bx03m6 {
imM!Me 0TE Left l;
Z",0 $Gxu Right r;
.I`>F/Sjr public :
+^AdD8U binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
E{,WpU 2*cNd}qr template < typename T >
>ywl()4O typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
q[U pP`Z% {
vMzL+D2) return FuncType::execute(l(t), r(t));
)G2Bx+Z;L }
Ne
u$SP T"g_a|7Tj template < typename T1, typename T2 >
[<@L`ki typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
V^s, 3C {
$_<[kci% return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
.x=abA$!9 }
jJ2rfdfj } ;
?p{-Yp*h {]IY;cL
,$6si 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
,a5q62)q 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
4Wl`hF DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
ozOc6 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
so` \e^d 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Xe4 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
3o rSk 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Hcf"u&% 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
z>!./z]p 下面是修改过的unary_op
s)\PY 4-bM90&1t template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
eEqcAUn class unary_op
[r2V+b.C {
o "r Left l;
Ku'a,\7z (cVIjo+:: public :
}0&Fu?sP gbdzS6XW~ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
|E6Thvl$ Ox)<"8M template < typename T >
Wps^wY struct result_1
DcxT6[ {
5%TSUU+<I typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
&&;.7E } ;
s(X\7Hz_nC Ktk?(49 template < typename T1, typename T2 >
Yv1yRoDv struct result_2
X}GX6qAdt {
rw)!>j+&A typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Eq_@xT0> } ;
/%g@ ; ~vYFQKrb template < typename T1, typename T2 >
"C}<umJ' typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
92j[b_P {
oyiG04H& return OpClass::execute(lt(t1, t2));
U>n[R/~] }
V'b4wO1RV ^4IJL", template < typename T >
I!!cA?W typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-[*y{K@dh {
3_RdzW}f return OpClass::execute(lt(t));
!}}
)f/ }
K7s[Fa6J W
/v
&V# } ;
0<V/[$}\D $JOtUB{ y:E$n! 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
Q0-gU+ig 好啦,现在才真正完美了。
1TEKq#t;y 现在在picker里面就可以这么添加了:
}se3y |7K>` template < typename Right >
wKJ|;o4;L picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
_ow7E\70 {
fbM>jK return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
ShQ! '[J }
+6: 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。
oHfr
glGX #)L}{mHLM- E\}A<r _*z^PkH OeGLMDw 十. bind
F^.]g@g.| 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。
U
`lp56 先来分析一下一段例子
BW)@.!C X+{brvM< C6g p}% int foo( int x, int y) { return x - y;}
(-J'x%2) bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
aY4v'[ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
IT#Li 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。
bR}fj.gP 我们来写个简单的。
`s69p'<;p 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
k v_t6 (qd 对于函数对象类的版本:
{^Q,G x( ;mI^J=V3 template < typename Func >
,n%b~.$:v5 struct functor_trait
,dd1/zm {
ml2/}} typedef typename Func::result_type result_type;
AP`1hz4].- } ;
~[F7M{LS 对于无参数函数的版本:
K20Hh7cVJ u-jV@Tz template < typename Ret >
r?~_^ struct functor_trait < Ret ( * )() >
J3'q.Pc {
UFZOu%Y typedef Ret result_type;
HP7~Zn)c } ;
0`V=x+*, 对于单参数函数的版本:
0i5S=L`j $U/lm;{% template < typename Ret, typename V1 >
*"OlO}o struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
*N: $,xf {
:^paI typedef Ret result_type;
qHheF%[\5 } ;
'cu14m_ 对于双参数函数的版本:
?c8(<_I+ Wm{ebx template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
\FX"A# struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
\
C$t {
Ttl
m&d+C typedef Ret result_type;
|bQF.n_ } ;
|aU8WRq 等等。。。
9,&xG\z= 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
gB%"JDn8 @ G!Ir"Q template < typename Func >
}tBw<7fe struct func_return
YvuE:ia {
V60"j( template < typename T >
[zq2h3r struct result_1
Xk'Pc0@a {
E`xpZ>$mPx typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
a*}>yad } ;
4o";p}[b Cb|1Jtb template < typename T1, typename T2 >
FSz<R*2 struct result_2
m8
_yorz {
M/lC&F( typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
@+~>utr } ;
y$di_)&g } ;
eB_r.R{ +*`kJ)uP B#`'h~(7 最后一个单参数binder就很容易写出来了
SmvMjZ+7Y \1#]qs - template < typename Func, typename aPicker >
W2v'2qAs class binder_1
d@$bPQQ$, {
F?jD5M08t/ Func fn;
_cC!rq U1 aPicker pk;
!Ea9
fe public :
9
!UNO KJS-{ed template < typename T >
gMZ+kP` struct result_1
a[z$ae7 {
LXJ;8uW2y typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
9@IL5 47V } ;
NX8hFwR WI*CuJU<zJ template < typename T1, typename T2 >
8lDb<i struct result_2
Sp?e!`|8 {
j+3rS typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
f8WI@]1F } ;
sSwY!"; X@:Y. / binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
?*xH
HI/ ypGt6t(; template < typename T >
CCt\[hl typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3` oOoKX {
fE)o-q6Z return fn(pk(t));
6ce-92n }
hosY`"X template < typename T1, typename T2 >
]jiVe_ OS< typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Zo^]y' {
Ndb7>"W return fn(pk(t1, t2));
XR[=W(m} }
.m\0<8C } ;
#639N9a~ P zM yUv k.c.7%|~; 一目了然不是么?
.,#H]?Wil 最后实现bind
ZvT>A#R;l~ S-Bx`e9 ' i'>5vU0?3 template < typename Func, typename aPicker >
)cP)HbOd= picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
4 83rU {
'DpJ#w\81 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
q{B?j%.o }
n|rKo<Y0 f{[0;qDJ 2个以上参数的bind可以同理实现。
liLhvcd 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。
%m[ZU<v Z_S{$D 十一. phoenix
Gky^S# Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
0WSZhzNyY E'Ux2sh for_each(v.begin(), v.end(),
g3{UP]Z71 (
gVR]z9 do_
k 9z9{ [
XQfmD;U cout << _1 << " , "
-}h^'# ]
d}ycC.h4k .while_( -- _1),
7:b.c cout << var( " \n " )
eMFxdtH )
{ %]imf|g. );
|KS,k|). %OO}0OW 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
mb1c9 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
=8<~pr-NO operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
0jjtx'F 那么我们就照着这个思路来实现吧:
%+Z*-iX iI7ocyUv h4F%lGot template < typename Cond, typename Actor >
3/Z>W|w#w class do_while
ez*QP|F*9 {
t:vBVDkD Cond cd;
Sx e6& Actor act;
Qs59IZ public :
gOW8!\V template < typename T >
Hk h'h"_r struct result_1
|vGHh zZ| {
Pgy[\t 2K typedef int result_type;
6W=V8 } ;
7C3YVm6g blIMrP% do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
'/@wk#, k>.8 lc\ template < typename T >
vPz7*w typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*x;4::'Jn {
: N$-SV do
r-.@MbBm {
h"0)spF"d act(t);
u5glKE }
h !R=t while (cd(t));
ArNQ}F/ return 0 ;
#+AQ:+ }
5~ :/%+F0= } ;
B,w
ZI4oi* O x-eB emnT;kJ> 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Pn[oo_)s 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。
]SRpMZ 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。
A 0k?$ko 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
<EN9s 下面就是产生这个functor的类:
urjf3h[% \I523$a !%('8-x% template < typename Actor >
5ct&fjmR_ class do_while_actor
)rG4Nga5} {
PzNPwd Actor act;
G--X)h- public :
15<? [`:6 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
)(-;H|]? gC/ e]7FNr template < typename Cond >
Uza '%R picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
:Z6j5V;s } ;
TSsZzsdr2 /YF:WKr2 'D
?o^ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
oR=i5lAU 最后,是那个do_
|.UY'B Q^rR }Ws Y`bTf@EP> class do_while_invoker
'OziP {
BrwC9: public :
;'uQBx} template < typename Actor >
xV5UaD< do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
y3s+.5; {
RE%f'y return do_while_actor < Actor > (act);
KBN% TqH| }
9T24dofkJ } do_;
sEdz`F vb6EO[e%I 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
F1L[3D^- 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
!!^z6jpvn 最后来说说怎么处理break和continue
<dH@e 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。
Q,xL8i
M, 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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