一. 什么是Lambda
kC-OZ VoO 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
r5\|%5=J 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,
5"9!kZ(< [E|% iwnFCZVS /jv4#9 class filler
t5WW3$Nf {
6{PlclI ! public :
qm=N@@R& void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
q*4=sf,> } ;
1$ C\`
5QUL-*t m'.y,@^B 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:
rOd~sa-H +>S\.h
s4 g
O ;oM?| LL^WeD_Y for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
.a`(?pPr, aqzIMOAf u'+;/8 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
6#/v:;bF f+Ht W #kOcw R<n'v.~"A 二. 战前分析
xF8^#J6> 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。
1MnT*w 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
jou741 f/NfvLi(AU m3E`kW| for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Wc
qUF"A /* --------------------------------------------- */
+Q+>{HK vector < int *> vp( 10 );
"nEfk{ g transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
<*55d2 /* --------------------------------------------- */
-3On^Wj] sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
ii:E>O(0B /* --------------------------------------------- */
Q9h;`G
7t int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
#?EmC]N7 /* --------------------------------------------- */
48Z0aA~+ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
CDU$Gi /* --------------------------------------------- */
Tweku}D7 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
w5uOkz # (TJ )Y7E dGY:?mf& !O}^ Y 看了之后,我们可以思考一些问题:
^TF71uo 1._1, _2是什么?
/I/gbmc) 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
I c 2R\}q 2._1 = 1是在做什么?
2/m4| 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
hFp\,QSx
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
8\{1y:| _gl7Ma yTb#V"eR 三. 动工
JcDcYB 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
7I`8r2H Yy3g7!K5E osdl dS tlJ@@v&= template < typename T >
7)#8p@Q class assignment
jZ\a:K? {
Qaeg3f3F3 T value;
.Do(iYO.L public :
Tz?0E"yx assignment( const T & v) : value(v) {}
]d]rV
`RF template < typename T2 >
3q*p#l~ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Qt`;+N( } ;
`!A<XiAOmM nWz7$O l" P3lKS 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
;bhD:$NB X 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
GLE/ 1 |s$w
i>7l p.|NZXk%%a zo>@"uH4 class holder
y}bliN7;1e {
{\62c;. public :
J':x]_; template < typename T >
O-jpS?@ assignment < T > operator = ( const T & t) const
3JJEj1O {
@zGz8IF return assignment < T > (t);
=)mA.j}E2 }
I->BDNk } ;
^ 9`O
^ =dM'n}@U
&b:SDl6 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:
:qe.*\
c ?hh#@61
static holder _1;
1@S(v L3a Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
NwbX]pDT r&_bk
Y% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
bD ADFitSo 而不用手动写一个函数对象。
JKy06I f5o##ia7: @D@_PA)e( cy
@",z 四. 问题分析
%-J}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。
;:A/WU.^ 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。
9T;DFUM 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
vg;9"A!( 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
jH~VjE> 下面我们可以对这几个问题进行分析。
p%ZOLoc)Y RHv|ijYy 五. 问题1:一致性
' |Ia-RbX 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?|
e` {F7rd: 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
}2+*E}g T7qE
2 struct holder
O'[r,|Q{ {
G A+#'R
//
8RaRXnJ template < typename T >
LzGSN T & operator ()( const T & r) const
s9F{UN3 {
9L7jYy=A# return (T & )r;
l:- <CbG }
|B~^7RHXo } ;
.hVB)@/ "l[ c/q[ 这样的话assignment也必须相应改动:
+b_o2'' 4RyQ^vL template < typename Left, typename Right >
,LftQ1*; class assignment
YG K7b6
{
>#[,OU} N Left l;
o/4U`U)Q0v Right r;
(t_%8Eu public :
|kK_B
:K assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
26B+qXEt template < typename T2 >
94Q?)0W$ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
q)Qg'l^f } ;
*wp>a?sG\ _Y _v& 同时,holder的operator=也需要改动:
q>f|1Pf fq4[/%6,O template < typename T >
JS2h/Y$ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Zt/4|&w {
kxWcWl8 return assignment < holder, T > ( * this , t);
WlW7b.2. }
%2,'x NnTAKd8 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。
88g|(k/ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
R?5v//[ `/RcE.5n\@ return l(rhs) = r;
g(QT"O!dY 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。
":W$$w< 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
x.kIzI5 PQvpJFpb~h template < typename Tp >
SbK6o:[ class constant_t
JxmFUheLt {
"(+p1
const Tp t;
IrMxdF~c public :
S pIdw0 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
mTgsvC template < typename T >
05s{Z.aK const Tp & operator ()( const T & r) const
w itx_r {
Y>J u$i return t;
~sMEfY,p }
')zf8>, } ;
=.(~`ici~ ;Q\MH t* 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
6Ij'z9nJw 下面就可以修改holder的operator=了
;Z!x\{-L 9^g?/8 template < typename T >
I4(z'C assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
2F#DJN# {
1
.Nfl@] return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
8fWk C<f} }
\V%l.P4>e m<I>NYfE 同时也要修改assignment的operator()
'Rq2x-72} m5
l,Lxj template < typename T2 >
WY$c^av< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
nA#N ,^Rr 现在代码看起来就很一致了。
<`")Zxf+ k] iyx 六. 问题2:链式操作
oef] 现在让我们来看看如何处理链式操作。
<~}NxY\5 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。
R
"qt}4m 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。
H6Q!~o\"H 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。
K+3+?oYKH 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
K9QC$b9( WPDi)UX template < typename T >
;D|g5$OE& struct result_1
Lq]t6o] {
$0&<Jx typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
XCj8QM.o } ;
A@ZsL !EOYqD 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
M$Ow*!DfP .f-s+J&ED template < typename T >
}9~U5UXWU struct ref
c1ptN {
S<81r2LT typedef T & reference;
@_H
L{q%h } ;
qZYh^\ template < typename T >
X}ft7;Jpy struct ref < T &>
D9%t67s {
)QW
p[bV typedef T & reference;
ZmAo9>'Kg } ;
n+D93d9LP [!Zyp`: 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
!`0
El',gY {xRO.699 template < typename T >
Q?V'3ZZF! typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
tqXCj}mR {
l#& \,T return l(t) = r(t);
|-`-zo4z }
*]*0uo 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。
-0>s`ruor 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
JYrOE"!h HQGH7<=Om 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
TT^L)d _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
KJi8LM _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
\[L| +5 调用divide的对象返回一个add对象。
"L+NN| 最后的布局是:
qnJs,"sn Add
,qwVDYJ / \
kE854Ej Divide 5
[sZ,nB/ / \
1s-=zs _1 3
"Bl6)qw 似乎一切都解决了?不。
qo7jrY5G 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。
6r)B|~,OA 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。
yX%NFXD 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:
Oid;s!-S 6 O
#5`mo template < typename Right >
/)<Xoa assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
~(}nd Right & rt) const
G]T&{3g-. {
l*b0uF return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
IHwoG(A~< }
q0KGI/5s4+ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
bKQ_{cR 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。
BHpj_LB-P 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。
r#B{j$Rw
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
>6gduD!6I 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
lyw)4;wt\ 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
gg@Ew4L& 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
s&M#]8x;x r#(*x 2~, template < class Action >
4[rX\?^e class picker : public Action
M3s:B& / {
,U.|+i{ public :
<~
?LU^ picker( const Action & act) : Action(act) {}
#Yx
/ubg6 // all the operator overloaded
UV\&9>@L } ;
HXgf=R/$ z6Zd/mt~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。
P\&n0C~ 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:
>:|jds# }*c[}VLN template < typename Right >
ne# %Gr picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
+HEL ^ {
JfzfxfM return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
$KPf[JvQ }
%<\tN^rP t;W'<.m_ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
rTzXRMv@o 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
G$t:#2 z'}z4^35, template < typename T > struct picker_maker
@+hO,WXN {
b&!x.+d-z typedef picker < constant_t < T > > result;
9>ML;$T& } ;
.NMZHK?% template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
TRFza}4:i {
$?y\3GX typedef picker < T > result;
uo3o[H } ;
VKu|=m2vB <*z9:jzQ 下面总的结构就有了:
e7n`fEpO functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
&XB1=b5 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
B6U4>ZN picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Q#pgl 至此链式操作完美实现。
J :l% /gP"X1. 9,$
n6t; 七. 问题3
]Uul~T 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。
(S8hr,%n mV|Z5 =f template < typename T1, typename T2 >
~Hvf"bvK| ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/U=?D(>x {
*/j[n$K>~` return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
7@Xi*Azd }
gFnJDR %D>cY! 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
/\m>PcPa 9n;6;K# template < typename T1, typename T2 >
v
K!vA-7 struct result_2
\xX'SB#.l {
7o9[cq w typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
m 3Do+!M[ } ;
E2Ec`o jBJ|%KM 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
MZ_dI"J, 这个差事就留给了holder自己。
8[x{]l[ rGQY O7yIFqI=/ template < int Order >
in2m/q? class holder;
D YTC2 template <>
bl[2VM7P class holder < 1 >
_@O.EksY3r {
90">l^HX= public :
\'+P5, template < typename T >
uM2 .?>`X struct result_1
Q$x
3uH\@ {
Nx<fj=VJ typedef T & result;
-~]]%VJP| } ;
):nC&M\W~ template < typename T1, typename T2 >
k.wm{d]J struct result_2
{=, +;/0 {
R@2*Lgxz~ typedef T1 & result;
P=.T|l1 } ;
afye$$X template < typename T >
(
\7Yo^ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
B dxV [SF {
l:j>d^V*&x return (T & )r;
B1 xlWdm }
?'^yw C` template < typename T1, typename T2 >
%
{A%SDh typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Xd'B0kQaT {
t^7}j4lk return (T1 & )r1;
j~O"=?7!O }
0(+dXzcwM } ;
9C:V i j!K{1s[.y template <>
Duq.`XO class holder < 2 >
$;j{?dvm. {
TTo5"r9I8 public :
[ip}f4K template < typename T >
TchByN6oN< struct result_1
|qtZb}"| {
J+YoAf`hi typedef T & result;
D3x
W?$Z } ;
Go PK. E$ template < typename T1, typename T2 >
2 5Ia struct result_2
G,XUMZ {
%[fZ@!B typedef T2 & result;
?A~a}bFZ } ;
v+
"9& template < typename T >
.}3K9.hkr typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
z/|tsVK {
>C -N0H return (T & )r;
R?}<CjI }
S{zl<>+ template < typename T1, typename T2 >
RT"JAJTi/ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
$#FA/+<&$ {
Cd7l+~*Y return (T2 & )r2;
1_z~<d
@?; }
aV G4Df } ;
teJY*)d PB!*&T'! .gA4gI1kH 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> >。
7
'{wl,u 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
5>&C.+A 9 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
^']*UD; td|O #R return l(i, j) = r(i, j);
XO}v8nWV 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
w s7LDY&( w>&g' return ( int & )i;
RNb" O{3 return ( int & )j;
PRN%4G 最后执行i = j;
e# KP3Lp 可见,参数被正确的选择了。
:jGgX>GG s^GE>rf )0{ZZ-beG k9iB-=X?4s }Pj;9ivz 八. 中期总结
[\.@,Y0j 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:
7z3YzQ=Kg 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
C^ Oy.s 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
N@R?<a 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
+EM^ |. LE` ?xtP\~ xU'% 6/G V)cL=4G `<*
tp@ 九. 简化
\(ju0qFqH 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。
9^^:Y3j 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
qfyuq] 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:
_hi8mo 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
`D0Hu!; +-*/&|^等
*w6(nG'M{ 2. 返回引用。
_[S<Cb*1 =,各种复合赋值等
AI2@VvB 3. 返回固定类型。
Kl w9 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
-Ps kUl' 4. 原样返回。
zE]h]$oi operator,
=Y-mc#{8 5. 返回解引用的类型。
1IWP~G operator*(单目)
=yLJGNK[ 6. 返回地址。
Ypw:Vp operator&(单目)
nmUMg 7. 下表访问返回类型。
)"f*Mp operator[]
wQN/MYF[ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
/t_AiM,( operator<<和operator>>
xRm~a-rp B^"1V{M OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
p$l'y""i 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
xoN?[ h|[oQ8) template < typename Left >
@tPptB struct value_return
d 8M8O3 {
]McDN[h: template < typename T >
g5~wdhpb struct result_1
u51Lp {
7/6%92T/B typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
nSB@xP#& } ;
JI|MR#_u td(4Fw||1y template < typename T1, typename T2 >
RV_+-m{] struct result_2
i"
>kF@]c8 {
j~k+d$a typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
i3o;G"IcD } ;
,=`iQl3(y/ } ;
&9\8IR > e2L4E8ST< qruv^#_l 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Y%@a~| vABUUAo!Jr 下面我们来剥离functor中的operator()
:U/x( 首先operator里面的代码全是下面的形式:
i
E)Fo.H Q a3+ 9 return l(t) op r(t)
D@o8Gerq~ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
'*n2<y return op l(t)
)jed@? return op l(t1, t2)
3Jw}MFFV return l(t) op
mI-9=6T_ return l(t1, t2) op
(GbZt{. return l(t)[r(t)]
x4;ndck%U return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
YQ7tZl;:t >m8~Fs0 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
-*~~00w 单目: return f(l(t), r(t));
GbJVw\5Z* return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
\* SEj&9 双目: return f(l(t));
i|QL6e*0 return f(l(t1, t2));
= K3NKPUI 下面就是f的实现,以operator/为例
8 J;\Z 6:qh%ZR struct meta_divide
U$ 22 r b {
tqicyNL template < typename T1, typename T2 >
`E-cf 7% static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
g\=e86 {
PR~9*#"v.. return t1 / t2;
s)j3+@:# }
E*{_=pX } ;
pEX|zee ><"0GPxrx 这个工作可以让宏来做:
J|:Zs1.<d
A!^gF~ 5 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
HR$;QHl~F template < typename T1, typename T2 > \
l$3YJ.n|s~ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
*e
*V%w~75 以后可以直接用
#w&N)
c> DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
f%Vdao[ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
;B6m;[M+ (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
Pm!/#PtX
%)!b254 1eMz"@Q9 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
>PoVK{&y qfsu# R template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
RzN9pAe class unary_op : public Rettype
?$Ii_. {
zM!2JC Left l;
A,]%*kg2 public :
6tv-PgZ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ioJr2wq6 Z^r?
MX/ template < typename T >
rxQ&N[r2 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]]8^j='P' {
W^N|+$g>H return FuncType::execute(l(t));
jxTYW)E }
o6A1;e -9~WtTaV.H template < typename T1, typename T2 >
EN{o3@ O' typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
lq}g*ih {
M*7:-Tb]C return FuncType::execute(l(t1, t2));
HAc1w]{( }
Bd>a"3fA } ;
,BE4z2a %rq/jC =Bw2{]w 同样还可以申明一个binary_op
B):hm {`=k$1 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
D);w)` class binary_op : public Rettype
J3,m{%EtNM {
&~sirxR p Left l;
5;q{9wvqO Right r;
0.
mS^g,M- public :
v 5dLjy5 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
V3q[ #.o >
,;<Bz|X template < typename T >
^~K[ bFbW typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
j-9Zzgr {
a/dq+ return FuncType::execute(l(t), r(t));
se&Q\!&M }
)Rr0f 8 }-H)jN^ template < typename T1, typename T2 >
>S'IrnH'! typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
S0mzDLgE {
^!sIEL return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
.vWwYG }
YK%rTbB( } ;
,#Mt10e{ `e^sQ>rDI $ uqB.f$ 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
'o%6TWl9s 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
!?5YXI, DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
M}x]\#MMY 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。
@"__2\ 0 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Am"e%|: 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。。。
<db>~@;X! 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
`PS>"-AY2 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)
w'7=CzfYn 下面是修改过的unary_op
B\Uocn lL"ANlX-P template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
V2LvE.Kj class unary_op
}0idFotck {
|ZtNCB5{^j Left l;
rceX|i>9n ciGJtD&P public :
Usq.'y/o )%vnl~i! unary_op( const Left & l) : l(l) {}
#dDM
"s lGpci template < typename T >
Cxra(!& struct result_1
"? ON0u9 {
5%RiM|+ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
z4{:X Da } ;
v:?l C<, ug^esB template < typename T1, typename T2 >
S<eB&qT$ struct result_2
1:22y:^j {
52t6_!y+V typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
JasA
w7 } ;
.X34[AXd ;"|QW?>$D template < typename T1, typename T2 >
-rlCE-S typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?}"39n {
'wni.E& return OpClass::execute(lt(t1, t2));
h&2l0|8k }
fs0EbVDF %uDH_J|^ template < typename T >
^MO})C typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}56WAP}Z 4 {
>)+N$EN return OpClass::execute(lt(t));
_BZ6Ws$C2 }
xQkvK=~$ a!B"WNb+ } ;
@7K(_Wd pT/z`o$#V B}0!b7! 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
q5{h@}|M 好啦,现在才真正完美了。
+
f,Kt9Cy 现在在picker里面就可以这么添加了:
uR6 `@F lRR A2Kql template < typename Right >
<nc6&+ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
vwAtX($
{
8]Q#P return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
*USG
p<iH }
fwNj@fl_,e 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。
0+F--E4 !<?<f
db <.&84c]/& ?!y<%&U ;OZl'
. %` 十. bind
G`RQl@W>)( 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。
><I{R|bC 先来分析一下一段例子
lBGYZ-- )6(|A$~C+ 3,- [lG@o int foo( int x, int y) { return x - y;}
>:HmIW0PLe bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
[Qcht,\^v bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
EB VG@ 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
f+1@mGt 我们来写个简单的。
?AK`M #M 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
J4u>77I 对于函数对象类的版本:
fZrh_^yH LGK@taw^ template < typename Func >
_!,Ees=b struct functor_trait
^h^.;Iqr= {
"SRS{-p0 typedef typename Func::result_type result_type;
aK/fZ$Qc } ;
HoK+g_9~ 对于无参数函数的版本:
]kd:p*U6P N(V_P[]"*, template < typename Ret >
inh
J|pe" struct functor_trait < Ret ( * )() >
A9;,y'm^8 {
$O%"[w typedef Ret result_type;
sou~m,# } ;
SDB \6[D 对于单参数函数的版本:
Bj<s!}i{[ 4:5M,p template < typename Ret, typename V1 >
)qe
rA struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
y%?'<j {
'q?Y5@s typedef Ret result_type;
`x_}mdR } ;
uVTacN%X 对于双参数函数的版本:
#nw+U+qL h'?v(k! template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
<Zvvx struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
LI].*n/v {
Q[?R{w6 typedef Ret result_type;
"By$!R-& } ;
tQas_K5 等等。。。
KWojMPs 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
RLZfXXMn |<'6rJ[i> template < typename Func >
[>t;P, struct func_return
p6V#!5Q {
~6IY4']m* template < typename T >
;wkMa;%`g| struct result_1
k7j.VpN9 {
*jvP4Nz)k typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
`mA;1S } ;
]6M,s0 @yo6w}3+- template < typename T1, typename T2 >
4EmdQn struct result_2
zc$}4o {
N`?|~g3 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
e9HL)=YP } ;
[$;cjys } ;
1\~I "$} Va?i#<a ZZ
Hjv 最后一个单参数binder就很容易写出来了
+3J<vM}dy }0tHzw=#%e template < typename Func, typename aPicker >
4.^T~n G class binder_1
k%X
$@NP {
mP Hto-=fB Func fn;
4hc[rN,] aPicker pk;
]YtN6Rq/ public :
?dbSm3 J/Lf(;C_ template < typename T >
L]8z6]j* struct result_1
4\5i}MIS0 {
heL`"Y2'y> typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
IT{c:jo1{` } ;
PpKjjA< zyhM*eM.7 template < typename T1, typename T2 >
]A5Y/dd struct result_2
>KL=(3:":p {
Hqs!L`oW) typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
9cHo~F|ur } ;
Rk7F;2 K1^7v}P binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
w^Yo)"6 }X?#"JFX? template < typename T >
}Nd1'BVf typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>}\s-/ {
>$TvCw return fn(pk(t));
9TQVgkW }
|9=A"092{ template < typename T1, typename T2 >
&+&@;2 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Z|Oq7wzEH {
!^&VZh return fn(pk(t1, t2));
9:Oz-b }
oKsArZG } ;
?&-1(& #Tei0B7 3qn_9f ] 一目了然不是么?
B}[f]8jrM 最后实现bind
0&j90J$` 0FtwDM)) zWhj>Za template < typename Func, typename aPicker >
(Hj[9[= picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
;Mo_B9 {
p]EugLEmG return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
]"b:IWPeI }
?tL' X !p).3Kx0 2个以上参数的bind可以同理实现。
eG1V:%3 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。
)~)l^0X nH&z4-1Y? 十一. phoenix
NLY=o@< Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Lc5zu7ncg '(FC
for_each(v.begin(), v.end(),
IycZ\^5 *- (
[#mkTY do_
N|$9v{ j_ [
|(Mxbprz cout << _1 << " , "
{'tfU ]
$BMXjXd} .while_( -- _1),
:MY=Q]l cout << var( " \n " )
:>JfBJ]| )
E`I(x&_ );
n)"JMzjQ< -f&vH_eK 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
!5(DU~S*@S 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
4pf@.ra, operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
,AweHUEn 那么我们就照着这个思路来实现吧:
d}zh.O5P!
w(&EZDe \.}T_,I template < typename Cond, typename Actor >
XQ9W
y class do_while
V%s7*`U {
)f|`mM4DW! Cond cd;
j!>P7 8 Actor act;
OyVP_Yx,V public :
<+g77NL template < typename T >
sWte& struct result_1
=~h b& {
A~PR typedef int result_type;
TT/H"Ri}Jp } ;
tngB;9c+w n}.e(z_" do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Hs'~)T nH?6o#]N template < typename T >
\hgd&H0UU typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
cVW7I {
BYX c
'K do
:vb5J33U {
wDh]vH[ act(t);
TPJF?.le
' }
nK :YbLdK, while (cd(t));
a%B&F|u return 0 ;
'~&W'='b; }
wK-VA$;: } ;
} 7
o! 4F|79U # @d0f +9d 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
K<*6E@+i 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。
aE5-b ub c 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。
kZz'&xdv'. 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。
B4RrUA32 下面就是产生这个functor的类:
P M [_0b ?h&XIM( 5<dg@,\ template < typename Actor >
MSQ^ovph class do_while_actor
XqmB%g( {
!vAmjjB Actor act;
/S"jO[n9b public :
?I6rW JcQ6 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
E+O{^C= }w$2,r
gA template < typename Cond >
oYkd%N9P picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
U_"!\lI_yg } ;
Pj
<U|\-? NSz} XYzaSp=bb 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
lf7bx}P* 最后,是那个do_
F)hj\aHm k \t7yH]:>@ !6'N-b1 class do_while_invoker
Dhn7N8(LF! {
4-.K<-T%D public :
b!@PS$BTxq template < typename Actor >
^7spXfSAd do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
a{T.U-0
{
&|Duc} t return do_while_actor < Actor > (act);
?"9h-g3`x} }
TM(y%!\ } do_;
-_ I)5*N Dm)B? H" 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
C12UZE; 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
ae sk. 最后来说说怎么处理break和continue
a
~v$ bNu 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。
xc#t8` 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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