一. 什么是Lambda
#pSOZX 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
DZRxp, 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,
c5e\ckqm^ SZ{cno1` H>f{3S-% C4tl4df9 class filler
E{s|# {
|vz;bJG public :
zDyeAxh4 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
"ru1 ;I
} ;
(N|xDl&; &o@5%Rz2/ }dJ ~Iy 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:
8
-;ZPhN& 3gy;$}Lq T L0b]^_tI }27Vh0v for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
%E"/]!}3 "NH+qQhs OeGuq.>w 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
PV6*-[ vw]
D{OBv* 2bnIT>( X#,[2&17Fh 二. 战前分析
hX%v`8 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
/kU@S 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
NB5B$q_'# -_DiD^UcXn ;}~Bv<# for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
\BaN5+B6 /* --------------------------------------------- */
V
C'-h~ vector < int *> vp( 10 );
E)wT+\ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
0Y*gJ!a /* --------------------------------------------- */
{mnSTL` sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
BC{J3<0bf@ /* --------------------------------------------- */
5qQ(V)ah int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
\Ntdl:fSw /* --------------------------------------------- */
}|"*"kxi! for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
)^S^s>3 /* --------------------------------------------- */
b[o"Uq@8? for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
:YXQ9/iRr Qfu*F} ioa_AG6B <VR&=YJ 看了之后,我们可以思考一些问题:
G!LNP&~ 1._1, _2是什么?
dzNaow*0&V 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。
PB<Sc>{U 2._1 = 1是在做什么?
N|d.!Q;V.y 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。
a 8hv .43 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。
n;^k 7W firRM 9Q7cUoxY 三. 动工
k;AiG8jb 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
i^ cM@? S%s|P=u pD_eo6xX < Gy!i/ template < typename T >
}:l%,DBw class assignment
VfC[U)w*vm {
'`~(Fkj T value;
xKLcd+hCZ public :
2td|8vDA assignment( const T & v) : value(v) {}
MN M> template < typename T2 >
V<NsmC=g T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
\
NSw<. } ;
Nw$[a$^n ^AjYe<RU} ,-IF++q 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
]G
o~]7(5| 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
l)rvh#D 9k+&fyy (T#(A4:6S vl{_M*w
; class holder
;0Ct\ [eh {
OG?j6qhpl public :
(VXx G/E3 template < typename T >
];{l$-$$ assignment < T > operator = ( const T & t) const
O$umu_ {
v6DxxE2n return assignment < T > (t);
)"c]FI[} }
k5%0wHpk = } ;
MV;Y?%> GKsL~;8" D7_Hu'y<o 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
Jn@Mbl cwWSNm| static holder _1;
5)n:<U* Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
W
"\tkh2 CWe>jlUQ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Zc\h15+P 而不用手动写一个函数对象。
Rr;LV<q+
vD)A) Jyz$&jqyr' EBDC '^ 四. 问题分析
5IE+M 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。
uM#U! 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。
>gZk
581/ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
gC_s\WU 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
)<x;ra^ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
X?v^>mA 5)>ZO)F& 五. 问题1:一致性
&(uF&-PwO4 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?|
o )nT 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
wp]7Lx?F @F(3*5c_Y struct holder
=y-!k)t {
?Str*XA; //
qp~4KukL template < typename T >
Q!2iOvK T & operator ()( const T & r) const
Puth8$ {
gcW{]0%L^ return (T & )r;
.t^UK#@#4 }
L4/TI(MP } ;
F3Ak'h{Ay */5<L99v 这样的话assignment也必须相应改动:
fdq^!MWTi 6PQJgki template < typename Left, typename Right >
)*TW\v`B class assignment
kTiPZZI {
]dGr1ncu Left l;
kO,VayjT Right r;
wUIsi<Oj public :
/VmCN]2AZ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
H ?=pWB template < typename T2 >
'[=yfh T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
srChY&h?< } ;
msqxPC^I RZ<+AX9R 同时,holder的operator=也需要改动:
\Sq"3_m4T r_V2 J{B template < typename T >
EYJ i6# assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Ot2zhR ) {
mOz&6T<| return assignment < holder, T > ( * this , t);
)S wG+k, }
V$Xl^# tN uku}Mr"p 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
lEyG9Xvi 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
WK_y1(v> X8,7_D$ return l(rhs) = r;
%g]$Vfpy 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
?LV-W 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
_/N'I7g 0x>/ 6 << template < typename Tp >
L&DF,fWsF& class constant_t
G1?0Q_RN {
I4o=6ts const Tp t;
35%[DUkb public :
N)vk0IM! constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
}o!#_N0T template < typename T >
Xew1LPI const Tp & operator ()( const T & r) const
StdS$XW {
O7'<I|aD return t;
p29yaM }
,{uW8L } ;
6HEqm>Yau C`yvBt40r 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
'd2qa`H'}B 下面就可以修改holder的operator=了
}:RT,< %EJ\|@N: template < typename T >
pT3X/ra assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
{w |dM# {
&sZ9$s:(^ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
_X,[]+ziu% }
/slm
]' *gM,x4 Y 同时也要修改assignment的operator()
EI=Naq [w+h-q template < typename T2 >
O2`oe4."vd T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
JGk3b=K 现在代码看起来就很一致了。
f.aB?\"f6 Uw2,o|=O 六. 问题2:链式操作
|b$>68: 现在让我们来看看如何处理链式操作。
$S6HZG:N 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。
}XGMa?WR 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。
Z{,GZT 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。
3wN?|N 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Yo~LckFF "wnpiB} template < typename T >
}pl]9 struct result_1
?fbgU {
FGDGWcRw~ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
(B_7\}v|_ } ;
"EcX_> |+Hp+9J 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:
~Ho{p Oq kCaO\#ta template < typename T >
,67"C2Y struct ref
A9\]3 LY {
7SgweZ}" typedef T & reference;
b 0LGH.
z4 } ;
,hpH!J'5f/ template < typename T >
]6$,IKE7 struct ref < T &>
KGV.S {
!US8aT typedef T & reference;
HE#,(;1i } ;
7BL|x Q00R<hu@F 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Usa+b
A csH2_+uG template < typename T >
GXDC@+$14 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
[[R7~.; {
doP$N3Zm return l(t) = r(t);
~7dM!g{W }
G'ij?^? 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。
R)0N0gH 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
NFk}3w: )E'Fke 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
$&cz$jyY _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
YBb)/ZghY _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
#O2wyG)oU +5 调用divide的对象返回一个add对象。
vU=9ydAj? 最后的布局是:
BdN8
^W Add
:83,[;GO2 / \
,Bisu:v6FW Divide 5
?e
F@Q!h / \
$4Z+F#mx _1 3
di~]HUZh) 似乎一切都解决了?不。
63W{U/*aao 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
WtEI] WO 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
Fi mN?s OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
>_XOc *IC^IC: template < typename Right >
A_!QrM assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
O0^?f/&k Right & rt) const
>T<6fpXuk2 {
\|CPR6I return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
10p8|9rE}B }
yn SBVb!) 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
`
^DjEdUN XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
rwiw
Rh 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
`E@kFJ(<On 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
=M7TCE 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
QE|`&~sme 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
S_J,[#& 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
aF!E x G6ayMw]OF template < class Action >
m#tpbFAsc class picker : public Action
>lrhHU {
GL1'Zo public :
JPEIT picker( const Action & act) : Action(act) {}
3KSpB;HX // all the operator overloaded
(a[.vw^g } ;
&5?G-mn bW53" `X Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
v?L 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
[ `7%sn]$ (8.{+8o template < typename Right >
j~bAbOX12
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
iOX Z]Xj5 {
m`z7fi7u return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
/
s,tY74'5 }
-."kq.m* #ZJMlJ:q`" Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
(
#*"c 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。
~.J,A\F tJNIr5o template < typename T > struct picker_maker
av-#)E {
bNGCOj typedef picker < constant_t < T > > result;
[)^mBVht } ;
GF8 -_X template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
sYJL-2JX {
hq=,Z1J typedef picker < T > result;
# ly@;!M } ;
OF[?Z mzWP8Hlw 下面总的结构就有了:
l
_+6=u 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。
N2BI_,hI1 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。
Z|G/^DK! picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Us,)]W.S 至此链式操作完美实现。
t2-
^-g6 FZF @ [#Y' dFQ 七. 问题3
RT^v:paNT2 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。
^"9*
'vTtc !;S"&mcPDJ template < typename T1, typename T2 >
.[?BlIlm ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
R_^/,^1 {
qz!Ph5( return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
]dSK
wxk }
p~&BChBl!= iib 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:
5u r)uz]w8 UZGDdP template < typename T1, typename T2 >
]ab#q= struct result_2
mk!Dozb/ {
|Y},V_@d typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
EF#QH
_X } ;
87V1#U ^ Pao%pA.< 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?
2C$R4:Ssw) 这个差事就留给了holder自己。
?P/AC$:|I (CJ.BHu] 9@K.cdRjQ template < int Order >
o%`Xa#*Ly class holder;
im]g(#GnKh template <>
+pf5\#l? class holder < 1 >
6?qDdVR~] {
#DFV=:|~ public :
9Ma0^_ template < typename T >
rv>^TR*,! struct result_1
oFDz;6 {
gd7^3q[$h typedef T & result;
tnz+bX26 } ;
Ub_4yN; template < typename T1, typename T2 >
e)H!uR struct result_2
-)jax {
h5"Ov,K3[ typedef T1 & result;
ibpzeuUl } ;
Pf<[|yu4? template < typename T >
#Yuvbb[ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
geM6G$V& {
RO&H5m r%@ return (T & )r;
-r<#rITH" }
4-R^/A0 template < typename T1, typename T2 >
/KCPpERk{ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Nc)J18 {
!TKkec8$ return (T1 & )r1;
1u|V`J)0 }
V0*3;n } ;
c~=B0K- =JS;;PzX[ template <>
y
"w|g~x]c class holder < 2 >
pZ(Fx&fy {
+nL+N public :
D)@XoM( template < typename T >
9H0Hu]zM struct result_1
$HJTj29/ {
{Qv>q$Q typedef T & result;
;eL9{eF } ;
"*z_O template < typename T1, typename T2 >
@U{<a# struct result_2
:hRs`=d"r {
Ju2l?RrX typedef T2 & result;
52_# } ;
a4MZ;5
template < typename T >
0aI;\D*Ts typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
/)
4GSC}Gg {
1f'Hif*r_X return (T & )r;
Wg`AZ=t }
tK(g-u0N`( template < typename T1, typename T2 >
S4^N^lQ] typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
D${={x {
}8-\A7T return (T2 & )r2;
ZR0r>@M3v< }
nH|,T% } ;
k S#
CEU7 )B#
, w|[RDaA b 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
^].jH+7i* 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
S=`+Ryc 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
a:TvWzX, Kl{>jr8B3 return l(i, j) = r(i, j);
zSEs? 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
)D&M2CUw"f 8~lIe:F- return ( int & )i;
!4"^`ors$ return ( int & )j;
U69u'G: 最后执行i = j;
fBn"kr; 可见,参数被正确的选择了。
4Y> Yi*n (-77[+2 Ny- [9S-< ;<
jbLhHwD Yap?^&GV 八. 中期总结
G!N{NCq 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:
RyJ 1mAC 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
)d\j I 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
(>4aibA'P 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
:~Q!SL N }R[#?ty;] uMb>xxf PNOGN|D }9HmTr| xT&(n/ 九. 简化
2T@GA1G 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。
kd`0E-QU 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
OO dSKf8 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:
L4u;|-znw 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
aNn"X y\ k +-*/&|^等
/M;#_+VK< 2. 返回引用。
aI(7nJ=R =,各种复合赋值等
NcOPL\ 3. 返回固定类型。
o%{'UG 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
)n49lr6X 4. 原样返回。
:A
%^^F% operator,
5!YA o\S 5. 返回解引用的类型。
%J:SO_6 operator*(单目)
bzDIhnw 6. 返回地址。
8P7"&VYc8 operator&(单目)
ml0.$z 7. 下表访问返回类型。
v2r&('pV operator[]
UJfT!= =U 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
>d"3<S ;b operator<<和operator>>
n\Fp[9+Z\ &AVpLf:? 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。
HoV^Y6 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
d)cOhZy f4-a?bp template < typename Left >
XC 7?VE struct value_return
TD[EQ {
YjF|XPv+ l template < typename T >
|7,L`utp struct result_1
_=ua6}Xp {
^;,M}|<h typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
M.-"U+#aD } ;
<IW#ME D jk C template < typename T1, typename T2 >
Uz cx6sw struct result_2
2%*MW"Q {
{oc igR0 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
E$9Ys } ;
t?o,RN: } ;
b|Q)[ y] 5D M"0 -9RDr\&`( 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
MMB@.W mk7&<M 下面我们来剥离functor中的operator()
0;S, tJg 首先operator里面的代码全是下面的形式:
/@AEJ][$ {3})=>u:S return l(t) op r(t)
*k"|i*{ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
o"wXIHUmV return op l(t)
M/x >51< return op l(t1, t2)
^7;JC7qmN return l(t) op
3lV^B[$ return l(t1, t2) op
Pe C7 return l(t)[r(t)]
<YA&Dr3OD return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
(~zd6C1. DG4d"Jy 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:
#;n+YM">: 单目: return f(l(t), r(t));
G?f\>QSZ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
q$1PG+- 双目: return f(l(t));
]yjl~3 return f(l(t1, t2));
?JL7=o
X 下面就是f的实现,以operator/为例
J=.`wZQkS $^u}a struct meta_divide
go+Q~NV {
b:qY gg template < typename T1, typename T2 >
2G$SpfeIu static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
pg]BsJN {
,-x!$VqS return t1 / t2;
OD']: }
1B),A~Ip } ;
tXJUvish BCe_@ 这个工作可以让宏来做:
G'YH6x, ARcv;H 5 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
w9
w%&{j template < typename T1, typename T2 > \
u77E! z4Uz static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
vI$t+m: 以后可以直接用
%| G"-%_E DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Ax !+P\\2~ 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
!`!| Zw (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。。。)
~Lc066bLeq Y+K|1r Vh}SCUof' 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
x0d~i!d @HZKc\1 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
cRX~z class unary_op : public Rettype
lL]y~u {
$gBd <N9|c Left l;
d #jK=:eK public :
.z13 =yv unary_op( const Left & l) : l(l) {}
&uC@|dbC5 [AV4m
template < typename T >
eNiaM6(J typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
jA#/Z {
[r/k% < return FuncType::execute(l(t));
j~j\\Y }
hHqh{:q{v Kx_h1{ template < typename T1, typename T2 >
]Qm]I1P typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
wP,JjPUt {
fDx9iHGv return FuncType::execute(l(t1, t2));
Mi~(aah }
eT2*W$ } ;
t>8XTqqi Q f(p~a(d =@F&o4) r 同样还可以申明一个binary_op
r-,e;o>9 gWY"w!f template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
m7T)m0 class binary_op : public Rettype
h*ZC*eV> {
#07g d#j4 Left l;
:!zl^J; Right r;
5q"ON)x public :
DWdW, xG binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
+l=r#JF m Z1)wH , template < typename T >
%LYnxo7#C typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
xq"Jy=4Q* {
!%dN<%Ah return FuncType::execute(l(t), r(t));
<3,<\ub }
%'0TXr$ 1>L(ul(qGF template < typename T1, typename T2 >
4Vq%N typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\@&_>us {
6"dD2WV/ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
klUQkz |<a }
eW|^tH } ;
%4HRW;IU 'U'yC2BI n #nh|=X 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
zSb PW6U 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
:kfp_o+J DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
B:7mpSnEQ 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。
(rg;IXAq% 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
KD^N)&k^Kp 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。。。
ZoArQ(YFy 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
sUE?v9 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)
&HSq(te 下面是修改过的unary_op
vzmc}y G x`6<m!d` template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
-\#0]F:- class unary_op
r_;9'#&' {
/rSH"$ Left l;
Ks}Xgc\ TwgrRtj' public :
: _QCfH ^wS5>lf7p unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Is+O |*`Z*6n template < typename T >
0?>dCu\ struct result_1
c&L"N!4z {
d:yqj: typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
;j2vHU#q- } ;
NzNA>[$[ aN(|'uO@ template < typename T1, typename T2 >
qoAj]
") struct result_2
`mN4_\] {
\rPbK+G. typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
O(_[ayE } ;
&5:tn=E B-l'vVx template < typename T1, typename T2 >
Uk\Id~xLV typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
rSrIEP,c' {
FN[{s return OpClass::execute(lt(t1, t2));
yeHDa+} }
VWO9=A*Y| o: ;"w"G template < typename T >
;,]P=Ey typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
zz& ?{vJ {
cYqfsd# B return OpClass::execute(lt(t));
~jsLqY*(+ }
"9n3VX) $HJwb-I } ;
<\;#jF%V ]Zmj4vK J MQ"xOcD*F 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
p ]d]QMu 好啦,现在才真正完美了。
~9j%Hm0ht 现在在picker里面就可以这么添加了:
-I=l8m6L !>1@HH?I\/ template < typename Right >
E4hLtc^
+ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
5<w g8y {
9*a=iL*Nw return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
h9eMcCU }
5ls6t{Ci 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
-{ZWo:,r~q 0tU.( 4^URX>nx8 QVtQx>K` a1@Y3MQ;i 十. bind
%HJK; 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
%plo=RF 先来分析一下一段例子
>;[*!<pfK5 -a-(r'Qc( @*sWu_-Y% int foo( int x, int y) { return x - y;}
=%/)m:f!^ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
YIjTL!bA" bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
nvPwngEQm 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
q`r**N+zn 我们来写个简单的。
f&
CBU 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
8w.YYo8` 对于函数对象类的版本:
RU\/j%^ =AuR:Tx template < typename Func >
k1!@^A struct functor_trait
cb}[S:&| {
uS^Ipxe\ typedef typename Func::result_type result_type;
yeMB0Z*r } ;
MNV%
=G 对于无参数函数的版本:
Gh}*q|Lz ukUGvK template < typename Ret >
v\{!THCSh struct functor_trait < Ret ( * )() >
vuYSVI2=H {
Bs?^2T~%{ typedef Ret result_type;
d N$Tf } ;
R47\Y 对于单参数函数的版本:
15sp|$&` r3PT1'P?L template < typename Ret, typename V1 >
&c,kQo+pA struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
VzVc37Z>6 {
b1($R[ typedef Ret result_type;
7"C$pm6 } ;
j}C}:\-fY 对于双参数函数的版本:
g
pOC`=
){b@}13cF template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
HZ:6zH struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
g?ULWeZg5 {
_D+J!f^ typedef Ret result_type;
X93!bB } ;
r!
MWbFw|X 等等。。。
N}t
2Nu- 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Ll4g[8 5bgs*.s template < typename Func >
- RU=z!{ struct func_return
ruld B,n {
S@/IQR template < typename T >
a5TioQ struct result_1
~5oPpTAe {
G2T|RT$_K typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
n~V ]Z } ;
.~7FyLl$ ?)ONf#4Y template < typename T1, typename T2 >
:Cj OPl
struct result_2
(R("H/6xs {
53n^3M,qK typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
U3dwI:cG } ;
K>@+m } ;
A nX%[W " e(<str> [wzb<"kW 最后一个单参数binder就很容易写出来了
s|y "WDyx5 ZG&>:Si; template < typename Func, typename aPicker >
71t*% class binder_1
lp^<3o*1 {
Ev}C<zk* Func fn;
TJR:vr aPicker pk;
fNW"+ <W public :
0a XPPnuX ]Yn_}Bq template < typename T >
SR|`! struct result_1
@/ohg0 {
",KCCis typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
}*S `qW;B } ;
9j6QX~, 9~/J35 template < typename T1, typename T2 >
<"my^ struct result_2
R[hzMU}KB
{
4J/}]Dr5 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
7\ s"o&G } ;
?b>,9A.Z IHv[v*4: binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
9^#c|
0T Evg_q> template < typename T >
LoN< oj5 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+Z!)^j {
.Z
`av n return fn(pk(t));
x#xFh0CA }
:Ra,Eu template < typename T1, typename T2 >
Xx0hc 8qd typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
U"^kH| {
,N]H dR return fn(pk(t1, t2));
\=ux atw }
NUWDc]@J* } ;
=k^Y?. po2! %D%8^Zd_ 一目了然不是么?
a C\MJ9 最后实现bind
-7@/[9Gf`: zGkS^Z=( |8l<$J template < typename Func, typename aPicker >
@v)p<r^M"> picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
:2rZcoNb. {
8"8t-E#? return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
oldA#sA$ }
Ki$MpA3j &-Gqdnc 2个以上参数的bind可以同理实现。
Pama#6?OPh 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
qGB{7-r u yDegcAn? 十一. phoenix
Kzm+GW3o[ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
AicBSqUke 3yU.& k for_each(v.begin(), v.end(),
(mTE;s( (
~O
oidKT do_
5A3xVN= [
26I_YL,S cout << _1 << " , "
W_\5nF ]
c|B.n]Z .while_( -- _1),
!h23cj+V cout << var( " \n " )
xy/`ZS2WPq )
{E9+WFz5 );
mpU$+ ,*&:2o_r 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:
_u5#v0Y 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
$0>60<J operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
%7IugHH9y 那么我们就照着这个思路来实现吧:
p93r'&Q t\k$};qJ @ hiCI.?X template < typename Cond, typename Actor >
/'l{E class do_while
Cz\ew B {
_/-jX Cond cd;
4U+xb> Actor act;
7vrl'^ 1 public :
|Mup8(gCk template < typename T >
[B#R94 struct result_1
;o2$
Q {
m.#
VYN`+A typedef int result_type;
bYpntV } ;
t^R][Ay& bnq;)>& do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
2Mc3|T4)U ODNM+#}` template < typename T >
pN:Kdi typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
bpJ(XN}E {
;g5m0l5 do
-:Da&V {
0WZ_7C? act(t);
Z'`gJ&6n }
Xqg@ e:g while (cd(t));
Ce9|=Jx! return 0 ;
fTS5yb% }
f33 2J } ;
/YW>*?"N ZM!CaR 4B =7:r 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
^84G%)`& 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。
rb5~XnJk 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。
BP'36?=Zo 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。
-3t7* 下面就是产生这个functor的类:
\qdHX s C%&cRQD 42_`+Vt]d7 template < typename Actor >
;f0I
8i,JN class do_while_actor
D/Z6C&/I {
X$
0?j1 Actor act;
u]<,, public :
5nv#+ap1 " do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
C%$edEi :)wy.r;N template < typename Cond >
bf ]f=;.+ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
#^lL5= } ;
QUq_:t+Dv L[oui,}_ D.B.7-_8 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
s@&`f{ 最后,是那个do_
rdl;M>0@ sT 3^hY7 dpAjR class do_while_invoker
Su
586;\ {
#I{h\x><? public :
PWaw]*dFmy template < typename Actor >
A -H& do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
FcR=v0), {
T6O::o6 return do_while_actor < Actor > (act);
/\ y?Y }
3KRd } do_;
b3&zjjQ 9_L[w\P|4 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
l4 D+Y 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
?{P"O!I{ 最后来说说怎么处理break和continue
@TLS<~ 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。
QwNly4 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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