一. 什么是Lambda
O1l4gduN|i 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
qQ2 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,
|% la eYnLZ&H5O k4]R]=Fh. +5N^TnBtBL class filler
KzxW?Ji$S {
mkKRC; public :
rjhs? void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
'Y,+D`&i) } ;
)< X=z PxdJOtI" ?w c3+?\J 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
rPrEEWS0) iT)2 ?I6! WW,r9D:/ \" 5F;J for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
s\F EA"w/ z+5u/t qP%Smfp6 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
4n`[S N vV\/pu8 NzwGc+\7} W0p#Y h:{_ 二. 战前分析
>@q2FSMf 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
;[;S_|vZ=) 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
&km d< >TH-Q[ c +"O\j' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
{VrAh*#h
/* --------------------------------------------- */
#b<lt'gC vector < int *> vp( 10 );
T-<> )N5y transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
uv_P{%TK /* --------------------------------------------- */
s%0[DO3NV sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
g,{Ei]$>I /* --------------------------------------------- */
: .UX[!^ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
k;AV;KWI' /* --------------------------------------------- */
U)T/.L{0i for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
^*4(JR
/* --------------------------------------------- */
7J)a "d^e for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Nys'4kx7 J$e Z Lj ^$Me#ls! oPC IlH 看了之后,我们可以思考一些问题:
P+_\}u; 1._1, _2是什么?
ijR*5#5h 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。
bb0{-T)1 2._1 = 1是在做什么?
?U2g8D nFY 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。
~Krg8s!F& 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。
WZDokSR Z_hBd['! A~%g" 三. 动工
: \ON+LQr 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
XEe+&VQmY k(w9vt0? RvgAI`T7$ q>Ar.5&M_ template < typename T >
`G:qtHn"Q< class assignment
!:!@dC%8_ {
~O7cUsAi' T value;
LRLhS<9 public :
uDMUy"8&! assignment( const T & v) : value(v) {}
z;z'`A template < typename T2 >
&_Xv:? T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
"KQ\F0/ } ;
3GuMiht5 !x!L&p _dRn0<#1(k 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Lqf#,J 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
83O^e&Bt pCud`
:o" ZLFdnC@ J{'zkR?Lr class holder
$=6kh+n@ {
EJSgTtp2 public :
^FpiQF template < typename T >
=[CS2VQ' assignment < T > operator = ( const T & t) const
hH@o|!y {
Y9c9/_CSj return assignment < T > (t);
IWbp^l+!t }
k)4lX|}Vm } ;
y<gYf -E+ c )P%O e"&9G}.f 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
]|\>O5eeu ct4)faM static holder _1;
/%@RO^P Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
@#O| 8Jly!=Qm5 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
+cplM5X 而不用手动写一个函数对象。
L"zgBB?K6 e]y=]}A3{ 8G^B%h] qI/r_ 四. 问题分析
:."n@sA@ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
l Ib>t 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
^`PSlT3<F 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
2/<WWfX' 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
;V(}F!U\z 下面我们可以对这几个问题进行分析。
'Q;?_,` 8"I5v(TV 五. 问题1:一致性
( ;S]{z% 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
C
Wl95g 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
9#$V1(}? o dQ&0d struct holder
:?of./Df| {
WaZ@ //
Fq\`1Ee{ template < typename T >
%:8q7PN| T & operator ()( const T & r) const
Fn0LE~O}-8 {
)T~ +>+t return (T & )r;
MxvxY,~{0 }
+sq,!6#G } ;
>C d&K9H ]Pl6:FB8%@ 这样的话assignment也必须相应改动:
p]IhQnj2 'rx,f
template < typename Left, typename Right >
^Y*.Ktp,o class assignment
~}9H<K3V {
Jj _+YfIM Left l;
p 7E{es|J Right r;
n[p9$W` public :
[Kj#KJxy assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
W&q5cz template < typename T2 >
^xu)~:} i T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
JdNPfkOF } ;
_(A+_| B
qiq 同时,holder的operator=也需要改动:
Ta5iY
} O5n]4)< template < typename T >
ra#)*fG,~ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
RBojT {
vBQ?S2f return assignment < holder, T > ( * this , t);
yDBgSO{d }
{_gj>n (1 G5@fqh6ws 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。
q9Opa2 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Fm+)mmJP 'C4Ll2 return l(rhs) = r;
U=?"j-wN 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。
$">NW&
i( 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
{qdhp_~^l -VT?/=Y
s template < typename Tp >
38S&7>0@|q class constant_t
*:\9T#h {
`pS)qx.a const Tp t;
BGYm]b\j[ public :
K`83C`w. constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
xB]v template < typename T >
&ZFAUE,[ const Tp & operator ()( const T & r) const
/M
c"K {
~G^doj3|+ return t;
>" 8j{s }
D`@U[ `Sw } ;
g<5Pc, ><[. 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
r*xw\ 下面就可以修改holder的operator=了
/XK`v=~(l{ w!k4&Rb3 template < typename T >
J0z0%p assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
">^]^wa08 {
S#z8H+' return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
2gI_*fG1 }
E|#R0n* Ln
-?/[E 同时也要修改assignment的operator()
r:Tb{cA M!i5StGC template < typename T2 >
b-/x T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
$
T_EsnN 现在代码看起来就很一致了。
7VBw@Rh ;5_S 六. 问题2:链式操作
'a[|}nJ3 现在让我们来看看如何处理链式操作。
uk/+
i`= 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。
6)YNjh.{* 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=pV{' 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。
#a l^Uqd 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Wm&f+{LO+K
aj B template < typename T >
;z=C]kI6M struct result_1
*0zH5c {
Y% 9F typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
<TuSU[] } ;
ea+rjv m QYGxr+D 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:
*s4!;2ZhsU =^M t#h." template < typename T >
j06oAer 9 struct ref
iROM?/$ {
!r
<|F typedef T & reference;
Qq`\C0RZ } ;
/Q_\h+` template < typename T >
N^N?!I struct ref < T &>
a~"X.xT\R {
0-HE, lv typedef T & reference;
{ "c,P:S] } ;
8hp]+k_y YTh4&wm 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
eP?|U.on mjHY-lK template < typename T >
A UV$ S2 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
^w\uOd` {
d(Ou\7 return l(t) = r(t);
UQ~rVUo.c }
OK}"|:hrd 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。
F#wa)XH 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
5al{[mi =SnR9In 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
&O)mPnx` _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
`pUArqf _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
C%>7mz-v5 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
M(jH"u&f 最后的布局是:
4UkLvL1x Add
/B7
GH5 / \
dp+Y?ufr Divide 5
mY(
_-[W / \
]H[\~J _1 3
N-]n>E 似乎一切都解决了?不。
N';lc:Ah~ 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。
B)dynGF8i 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。
2ZeL 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:
D
]eF3a.G iH=@``Z template < typename Right >
-;*Z!|e9 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Mw.+0R!T Right & rt) const
w%\;|y4+ {
swA"_A8>u return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
`-\"p;Hp0 }
{IvCe0` 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Wg1WY}zG 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。
Y<XDR:]A, 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。
|93%, 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。
wP9C\W; 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。
'=@x2`U/ 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?
9E+lriyY 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:
uzsN#'7= ;4IP7$3G template < class Action >
c[$oR,2b13 class picker : public Action
L)5nb-qp {
*?+!(E public :
\^cn}db) picker( const Action & act) : Action(act) {}
WXL.D_=+ // all the operator overloaded
nLg7A3[1v } ;
4J1Q])G9 fZO/HzX 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。
*79<ypKG$ 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:
`h'^S,'* (I5ra_FVs template < typename Right >
=l+p nG picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Yt^+31/% {
6z*L9Vy($ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
qC&<U }
$7,dKC & 3a0C<hW Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
;xc 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
6eD[)_?]y 4$"Lf'sH6 template < typename T > struct picker_maker
PhS"tOGtX {
dEiX!k$# typedef picker < constant_t < T > > result;
{65X37W } ;
o6R(BMwGa template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
^5+-7+-S {
d?mdw
?| typedef picker < T > result;
j;
C(:6#J } ;
,3j*D+ THJ+OnP 下面总的结构就有了:
_xUXt)k functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
4\?B,! picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
:Us-^zVr picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Ow
I?(ruL' 至此链式操作完美实现。
9[!
Hz)|X fomkwN v\c3=DbO 七. 问题3
gyK"#-/_d 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
K*<n<;W 9=SZL~#CE template < typename T1, typename T2 >
[xC
(t]S- ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
L{-w9(S`i {
<5q }j-Q return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
PD?H5W3@ }
lV?SvXe lFcCWy 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
KlPH.R3MPO jc<3\ 7 template < typename T1, typename T2 >
weOMYJO;8 struct result_2
cg~FW2Q {
U
uysG\ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
;,1i,? } ;
k|V{jBG"@ 580t@? 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
=h)H` 这个差事就留给了holder自己。
Fmu R(f= <O WPG, BSz\9 eT template < int Order >
4*3vZ6lhu class holder;
#/:[ho{JQ template <>
Rl~Tw9 class holder < 1 >
xOT3>$ {
+Il=gL1 public :
(Gc5lMiX3 template < typename T >
5?O"N struct result_1
dw-r}Qioe {
F8/@/B typedef T & result;
`y\:3bQ4
} ;
4u&doSXR template < typename T1, typename T2 >
4aRYz\yT= struct result_2
Rg6>6.fk* {
1pK7EK3R typedef T1 & result;
nxt1Y04,H } ;
cZYX[.oIB template < typename T >
#k6;~ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
X[w9~t$\ {
ZFzOW return (T & )r;
Czp:y8YX - }
uxcj3xE#d template < typename T1, typename T2 >
!qR(Rn typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
0KZ 3h|4lP {
?tcbiXRG+ return (T1 & )r1;
/sai}r1 }
j\a?n4g - } ;
ZjcJYtD S("bN{7nE template <>
& mWq'h class holder < 2 >
YS]RG/' {
DlP}Fp { public :
k5($b{ template < typename T >
*<@ struct result_1
`/U:u9H9v {
f,1rmX1 typedef T & result;
5Z:HCp-aG } ;
ZoUfQ!2* template < typename T1, typename T2 >
#GF1MFkoS struct result_2
>M!>Hl/ {
JG_7G=~ typedef T2 & result;
^uj+d"a) } ;
':,LZ A8A template < typename T >
@l?%]%v| typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
34U~7P
r9 {
>#ou8}0 return (T & )r;
K5KN}sRs" }
6k[u0b` template < typename T1, typename T2 >
NOx|
# typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
TwH(47|?Nt {
,9rT|:N return (T2 & )r2;
?Cws25G }
$5A XE;~{ } ;
vfj Ipg%i p+t8*lkq {T IGPK 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
i~2>kxf;K1 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
t@ Jo ?0s 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
``SjALf \yxr@z1_b return l(i, j) = r(i, j);
lG{J 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
I;7{b\t
Q Rpr#
,| return ( int & )i;
'e&4#VLH^ return ( int & )j;
FLWz7Rj 最后执行i = j;
gW, ET 可见,参数被正确的选择了。
BoXCc"q[ }bHpFe d/^^8XUK <7zpH SFBq V_~wWuZ- 八. 中期总结
r*g _ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
;)kBJ @ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
RI`A<*>w 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
^R\blJQ<^ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
|QY+vO7fxj &M2x` RBb@@k[v saZ;ixV Y7p#K<y]9 0I
k@d'7 九. 简化
D|S)/o6 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
6R<%.-qr 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
A+p}oY ' 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
P8EGd}2{8 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
& #|vGhA +-*/&|^等
&Jn%2[; 2. 返回引用。
]_Qc}pMF& =,各种复合赋值等
V>%%2"&C 3. 返回固定类型。
"Vh(%N`6 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
LU]~d<i99 4. 原样返回。
hImCy9i} operator,
v`fUAm/ 5. 返回解引用的类型。
r[lHYO operator*(单目)
GwvxX&P 6. 返回地址。
J
h"]iN operator&(单目)
<HD/&4$[ 7. 下表访问返回类型。
K{iYp4pU operator[]
c:iMbJOn# 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
v6rw. operator<<和operator>>
<s:Xj HP8pEo0Y 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。
O+yR+aXr'8 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
X4TUi8ht!] 4e(@b3y template < typename Left >
Uag1vW,c struct value_return
oacY-& {
(u_sz template < typename T >
AE$)RhY` struct result_1
upJishy&I {
[
~E}x typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
tEeMl =u } ;
+`+a9+= D3Mce|t^ template < typename T1, typename T2 >
aT0 y struct result_2
k"U4E
J{ {
3ZVfZf typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
4rx|6NV6 } ;
{L0w&~$Fy } ;
ERZ[t\g) qvscf_%FM :K~7BJ(HO 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
WZMsmhU@T :JS}(
下面我们来剥离functor中的operator()
*vb)d0}P 首先operator里面的代码全是下面的形式:
@Q^;qMy @4|/| ! return l(t) op r(t)
pr?/rXw return l(t1, t2) op r(t1, t2)
^\I$tnY` return op l(t)
?{2-,M0 return op l(t1, t2)
ALv\"uUNu+ return l(t) op
-1o1k-8d return l(t1, t2) op
Mc8^{br61 return l(t)[r(t)]
83h3C EQ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
$@xkKe" oHYD6qJX{ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
pg<>Ow5,~l 单目: return f(l(t), r(t));
,..b)H5n return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
[q@%)F 双目: return f(l(t));
#7>CLjI return f(l(t1, t2));
bcYz?o6 下面就是f的实现,以operator/为例
3)ip@29F |j+~Td3})& struct meta_divide
o i?ak {
M~6I-HexT| template < typename T1, typename T2 >
/<C=9?Ok static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
IlrmXSr {
' 4"L;){:L return t1 / t2;
O^GX Fz^ }
7'I7 } ;
Xx^c?6YM 9+:Trc\%N 这个工作可以让宏来做:
Wama>dy% *"
)[Srbg #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
87Kx7CKF" template < typename T1, typename T2 > \
m"DMa static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
wnX6XyUH 以后可以直接用
.DQ]q o]OG DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Ojs\2('u 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
L:<'TXsRA (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
ke0W? )&9RoW()? #59zv= 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
j;3o9!.s: j7d;1 zB+G template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
F)@<ZE class unary_op : public Rettype
\9p;md` {
6yb<4@LOb Left l;
3XRG" public :
D6t]E)FH unary_op( const Left & l) : l(l) {}
RBXoU'. !=we7vK} template < typename T >
kD>vQ? typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[wR8q,2
{
>W<5$ .G return FuncType::execute(l(t));
J0 P }
PG!vn@b6 _X[c19q template < typename T1, typename T2 >
*pMA
V[^ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
m+g>s&1H
{
epF>z return FuncType::execute(l(t1, t2));
d1-p];& }
93\,m+- } ;
| QA8"&r cF2/}m] H
#BgE29 同样还可以申明一个binary_op
=X*E(.6Ip Fo#*_y5\ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
b ~gF,^w class binary_op : public Rettype
^Ram8fW {
w(D9' Left l;
{@A2jk\ Right r;
Oq5k4 public :
5 %Gf?LyO binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
v,0D GR~ #"_MY- template < typename T >
i1
&'Zh typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
N,|oV|i {
U4gwxK return FuncType::execute(l(t), r(t));
EMG*8HRI>r }
yH^*Fp8V
R 6Em^A/> template < typename T1, typename T2 >
fm0( typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Xhi?b| {
ks D1NB;9 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
gL`SZr9 }
0^[6 } ;
*$VurqLn 6ZBD$1$A! 7W"menw 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
w3>|mDA}I 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
vvxj{fxb) DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
;>N ~,Q 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。
z3]U%y(, 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
B5G$o{WM 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。。。
v%5(- 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
(#]KjpIK
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)
k 9rnT)YU 下面是修改过的unary_op
$nn5;11@gY D,a%Je-r, template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
IJ;*N class unary_op
=Qrz|$_rv {
OB22P% Left l;
5b p"dIe Qs:r@"hE public :
s 'xmv{| A]$+
`uS\ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
k#xpY!'7 T"U t). template < typename T >
8BDL{?Mu struct result_1
GwBQ
pNjy {
|T *qAJ8c typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
mC`!
\"w } ;
q;.]e#wvh G>QTPXcD template < typename T1, typename T2 >
sfE8b/Z8 struct result_2
Q%^bA,$&D {
6l'y typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
h>0<@UP } ;
->=++ J-F_XKqH template < typename T1, typename T2 >
Hw&M2a typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+;;%Atgn {
}8 _9V|E return OpClass::execute(lt(t1, t2));
J_|x^ }
yan[{h]EZ _#mqg]W ' template < typename T >
R"`{E,yj typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:'~ gLW>j {
"b4iOp&:= return OpClass::execute(lt(t));
(L%q/$ }
u V7Hsg9l tYZGf xj } ;
<9a_wGs /g'-*:a <z2mNq 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
E2'e}RQ 好啦,现在才真正完美了。
X388Gs;e 现在在picker里面就可以这么添加了:
twmJ n5*7~K"C template < typename Right >
a<TL& picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
}TJ|d= {
-i5g 8t' return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
3z92Gy5cr }
2-!Mao"^ 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。
:iB%JY Ad k^c=y<I es+_]:7B9 B@inH]wq wS*CcIwj 十. bind
N09+id 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。
Mk/!,N<h# 先来分析一下一段例子
h./vTNMc )=nPM`Jn. !r
obau7 int foo( int x, int y) { return x - y;}
/(ju bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
h^kNM8 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
GY]6#>D#7 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。
}, &,Dt 我们来写个简单的。
vx}Z 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Ej09RO"pB 对于函数对象类的版本:
5|G3t`$pa #aY<J:Nx template < typename Func >
.y9rM{h}b struct functor_trait
fhIj+/{_O {
}lUpC}aq_ typedef typename Func::result_type result_type;
XqS*;Zj0 } ;
Ty0T7D 对于无参数函数的版本:
-u9yR"n\} 8t:h template < typename Ret >
0$Y 9>)O struct functor_trait < Ret ( * )() >
([dL:Fb {
afiK!0col2 typedef Ret result_type;
vLFaZ^( } ;
OMI!=Upz 对于单参数函数的版本:
y{Y+2}Dv/ [Pwo,L,) template < typename Ret, typename V1 >
dIa(</ } struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
m4U+,|Fa {
7h9[-d6 typedef Ret result_type;
4O_+4yS } ;
3r:)\E+Q_ 对于双参数函数的版本:
,9tbu!Pvq %_R|@cyD template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
^Xy$is3 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
<C"N X {
6+nMH
+[ typedef Ret result_type;
8<wuH#2<y } ;
dF11Rj,~ 8 等等。。。
^x"c0R^ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
<ivqe"m FWpN:|X BS template < typename Func >
4:e q{n struct func_return
Y:!/4GF {
]VG84bFm template < typename T >
K1/gJ9+(\ struct result_1
{&}/p-S {
4IP\iw#w typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
j)tCr Py } ;
"K+N f h3]@M$Y[ template < typename T1, typename T2 >
+V);'"L struct result_2
U]! .~ji3
{
xe gL! typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
!E{GcK } ;
|Iok(0V } ;
Ns|V7|n] 0I>?_?~l6 9p\Hx#^ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
g\\1C2jG '
MS!ss=r template < typename Func, typename aPicker >
3Da,]w< class binder_1
s 9|a2/{ {
@Tfwh/UN Func fn;
|
2.e0Z]k aPicker pk;
j`|^s}8t public :
Ld}(*-1i Fi?Q
4b template < typename T >
NM1cyZ struct result_1
C*EhexK,} {
2 ]DCF typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
FJd8s* } ;
A|taP$% {GQ
Aa template < typename T1, typename T2 >
8>VI$
struct result_2
[Zt#
c C+ {
&J;H@d|| typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Cb
)= n6 } ;
hVipr hC =|gJb|?w binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
3Zaq#uA N0K>lL= template < typename T >
BA1MGh typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~.W= {
Wd^lt7(j return fn(pk(t));
OC?Zw@ }
18O@ 1M template < typename T1, typename T2 >
T\2) $ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+24|_Lx0 {
3b|7[7}& return fn(pk(t1, t2));
OK
M\"A4 }
O$"bd~X } ;
49xp2{ ?z5ne?? !c4)pMd 一目了然不是么?
sP6 ):h 最后实现bind
ZTh?^}/ Wkg*J3O SaR}\Up template < typename Func, typename aPicker >
'0CXHjZN picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
VBbUl|X\ {
?#BZ `H return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
JNxW6 cK }
2AXF$YjY Th7wP:iDP 2个以上参数的bind可以同理实现。
`jb0+{08 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。
^o $W [j:}=:feQ 十一. phoenix
ZRXI?Jr% Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
MfXt+c`r ~A[YnJYA# for_each(v.begin(), v.end(),
f.b8ZBNj> (
IOsXPf9@ do_
uQ:ut( [
VD9
q5tt7 cout << _1 << " , "
q)K-vt)98 ]
OH$F >wO .while_( -- _1),
eW%L$I cout << var( " \n " )
%;pD8WgJA )
JHvFIo );
j<l#qho{h
8qFUYZtY 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:
69[V <1 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
-O~C m}e operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
A$9q!Ui#d 那么我们就照着这个思路来实现吧:
|u^)RB 0(Y%,q wUru1_zjO template < typename Cond, typename Actor >
Ud>`@2 class do_while
!sg%6H?} {
HCX!P4Hj Cond cd;
j}|N^A_ S Actor act;
UfK4eZx*` public :
&Q'\WA' template < typename T >
lQh
E]m>+ struct result_1
=w',-+@ {
I;Al?&uw typedef int result_type;
\yih 1Om>~ } ;
U9<_6Bsd b(q$j/~ zb do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
b:fxkQm y0scL7/ template < typename T >
I$aXnd6) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9M1a*frxZ {
*TJBPM, do
H<V+d^qX\w {
}x:\69$ act(t);
$!3gN% }
/\TQc-k?2 while (cd(t));
}7iUagN return 0 ;
3xBN10R# }
..??O^ } ;
#C"7
l6'a fzLANya m5e\rMN~>\ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
-,R0IGS 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
rumAo'T/% 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
>:.w7LQy/ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
rU;
g0'4e 下面就是产生这个functor的类:
8'3"uv bHO7*E &[NVP&9&U template < typename Actor >
pt=7~+r class do_while_actor
AiY|O S3R {
*GCA6X Actor act;
|tG05 +M public :
|2qR^Hd&5 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
@ L\-ZWq 5XzrS-I+X@ template < typename Cond >
'GrRuT< picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
?$<SCN= } ;
d-hbvLn jVX._bEGX
s0gJ f[ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
<Cu'!h_nL 最后,是那个do_
;JAK[o8i i B%XBR NV:>a class do_while_invoker
Mx^y>\X)v {
kXigX- public :
b+W)2rFO template < typename Actor >
ah 4kA LO do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
*]FgfttES {
'n>K^rA return do_while_actor < Actor > (act);
P`}$-#D F }
Pg7>ce } do_;
e%pu.q\gK %'$f ?y 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
\^yXc*C 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
D=2~37CzQ1 最后来说说怎么处理break和continue
=nLO?qoe 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。
\.5F](: 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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