一. 什么是Lambda
g+(Y)9h& 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
C<w&mFozL 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,
gr# |ZK.` Fr (;C> PR,8c a(G}< class filler
`lt[Q>Z {
: JSuC public :
kE[R9RS! void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
,pVe@ d' } ;
$H&:R&Us A!}Ps"Z ::-*~CH) 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
fP$rOJ)P "g!ek3w( }'n]C| gZ +%K~HYN for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
[ A 7{}
~)6EH`- _g'x=VJF 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
l 3 jlKB ,3!4
D^ Q5sJ|]Bc yW"[}Lh4 二. 战前分析
FJT0lC 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[f 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
>&^jKfY @3S:W2k Nu'ox. V for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
p\.IP2+c /* --------------------------------------------- */
QFgKEUNgl vector < int *> vp( 10 );
QUh`kt(E transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
.8;0O
M /* --------------------------------------------- */
"^Y zHq6 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
OGG9f?? /* --------------------------------------------- */
3.KNAObO int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
e{*yV#Wl /* --------------------------------------------- */
;<nJBZB9u
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
@Qp#Tg<' /* --------------------------------------------- */
vcaPd}nf for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
`}rk1rl6 K6|R ;r5e{ 8NTE`l=>/ JU)k+:\a 看了之后,我们可以思考一些问题:
z*9 ke 1._1, _2是什么?
r d)W+W9 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。
u1\r:q 2._1 = 1是在做什么?
QbY@{"" ` 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。
O{Z${TC[ 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。
;82?ACCP 0sB[]E|7[s a|4Q6Ycu 三. 动工
8# x7q>? 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Iyb_5 UmpF t J&tNSjTi qVjMflVoay h
9}x6t, template < typename T >
Y%>u.HzL class assignment
Pw5[X5.DX {
&
x_
#zN] T value;
Eh$1piJG public :
BO%'/2eV assignment( const T & v) : value(v) {}
-=ZDfM
template < typename T2 >
q;7DH4;t T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
c@J@*.q] } ;
~@#a*=" >`0mn|+ HV*;Yt 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
&y(%d 7@/ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
bR8`Y(=F9b NOKU2d4 G yqB!0)
< xErb11 class holder
;uzLa%JQ {
E]=>@EX public :
8(L6I%k* template < typename T >
8;#yXlf assignment < T > operator = ( const T & t) const
NFR>[L V {
u(\O@5a return assignment < T > (t);
-Zp BYX5e_ }
y0~ttfv } ;
|.L_c"Bc 5G$5d:[( !e*T.
1Kz 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
5HIQw9g6 U.JE \/ static holder _1;
i83[': Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Q|e-)FS)
90K&oof?M for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
E%Ww)P 而不用手动写一个函数对象。
&~2IFp 0=K8 nxdx +w"?q'SnF 1Kd6tnX 四. 问题分析
mrr~ #Bb> 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
t[@>u'YKt 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
=|8hG*D8 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
-Tn%O|#K 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
+T8MQ[(4 下面我们可以对这几个问题进行分析。
EdkIT|c{ 8@RtL,[d 五. 问题1:一致性
(.VS&Kv#U 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
ou-uZ"$,c 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
}}D32TVN e`OQ6|.k8 struct holder
tw&v@HUP {
{8oGWQgrj //
F\|4zM template < typename T >
=%7s0l3z T & operator ()( const T & r) const
b6p'%;Y/ {
, 2xv return (T & )r;
N"suR}9% }
Aa4Tq2G } ;
,>8w|951' )^+hm+27v 这样的话assignment也必须相应改动:
e<[ ] W4"A 1hE{(onI template < typename Left, typename Right >
N_Kdi%q class assignment
Vzo<ma^ {
;BYuNQr Left l;
r a>2< Right r;
-esQyLx public :
-6~.;M 5 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
WqF$-rBJG^ template < typename T2 >
=0 !j"z= T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
! Dj2/][ } ;
V; CPn +jyGRSo 同时,holder的operator=也需要改动:
X6 N&:< 7nFOVZ template < typename T >
Am_>x8z assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
%:zu68Q[ {
'tvuw\hhL return assignment < holder, T > ( * this , t);
P^48]Kj7 }
7 )rL<+ /zoy,t-i 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
??U/Qi180 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
\"Y,1in# H-U_ return l(rhs) = r;
V)N{Fr)& 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
XmwAYf 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
3 yy5 l!fv D79:L: template < typename Tp >
"WUS?Q class constant_t
G\TO]c {
I[d<SHo const Tp t;
]JV'z< public :
]bY]YNt{7] constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
(QJe-)0_y template < typename T >
ovBmo2W/ const Tp & operator ()( const T & r) const
xLDD;Qm, {
g\
vT7x return t;
tiHR&v }
3RT\G0?8f } ;
.V?[<}OJn 8/BMFRJ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
pDSNI2 下面就可以修改holder的operator=了
xZlCFu +38R#2JV template < typename T >
UL{J%Ze=~ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
{svo!pN: {
mPk'a return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
XW" 0:}`J }
n2hV}t9O >( [,yMIY 同时也要修改assignment的operator()
Vm>E F~ r >MYDwH template < typename T2 >
9;?u% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
|=m.eU 现在代码看起来就很一致了。
9S*"={}% _gI1rXI 六. 问题2:链式操作
a4=(z72xe 现在让我们来看看如何处理链式操作。
S!.sc 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
,0q1Id 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
+ovK~K$A 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。
G+t:]\ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
&Xqxuy
]J mV$ebFco0 template < typename T >
4n@lrcq( struct result_1
?(R3%fU {
Es%f@$0uy typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
qul#)HI } ;
.t5.(0Xk[A ;54NQB3L 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
e12QYoh ,_I
rE template < typename T >
<\u3p3"[4 struct ref
IrqM_OjC {
oDz|%N2s| typedef T & reference;
P<<+;'] } ;
0)332}Oh template < typename T >
D3X4@sM struct ref < T &>
L ,dh$F {
d*0RBgn typedef T & reference;
VTM* 1uXS> } ;
:aej.>I0 -}|L<~ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
KBmO i %
D template < typename T >
+*]$PVAFA typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
iM)K:L7d {
:_~.Nt return l(t) = r(t);
3k`Q]O=OU }
LV^^Bd8Ct 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
v$|~
g'6 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
&aLTy&8Fv
D}98ZKi 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
30!DraW8 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
IMH4GVr" _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
$Es\ld +5 调用divide的对象返回一个add对象。
fRQ,Z 最后的布局是:
Z~~6y6p Add
3R+%C* 7 / \
b0{i +R Divide 5
w`)5(~b / \
W2
-%/ _1 3
nn_O"fZi 似乎一切都解决了?不。
~oa}gJl:}- 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
-WlYHW 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
c$Kc,`2m7 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:
:o>=^N E EDFyZ template < typename Right >
Y 3BJ@sqz assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
$3^M-w Right & rt) const
\yr9j$ {
Lt't return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
N}?|ik }
GfE>?mG 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
-G~]e6:zD 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。
|Ns4^2 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。
a)QT#. 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。
.h-mFcjy 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。
d m8t~38 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?
q? '4& 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:
"GO!^ZG] eU1F7LS template < class Action >
ez,.-@O class picker : public Action
"?NDN4l* {
s6,~JF^ public :
WigtTAh4 picker( const Action & act) : Action(act) {}
>GGM76vB=, // all the operator overloaded
'x*C#mt } ;
bY" zK',m $oBs%.Jp Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
x77L"5g 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
2/&=:,"t,B pl`4&y%Me template < typename Right >
&n6{wtBP picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
wk|+[Rl;L {
GY%9V5GB return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
7g\v (P }
I2[Z0G@&= <=M5)# Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
d @R7b^#g 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
E(~7NRRm 4&mY-N7A template < typename T > struct picker_maker
JbPkC*. {
LZV- E=` typedef picker < constant_t < T > > result;
v`A)GnNiN } ;
\sNgs#{7E7 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
,a #>e {
}dkXRce* typedef picker < T > result;
B$eM } ;
):$KM{X 2{79,Js0 下面总的结构就有了:
lVvcrU functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
^4n#''wJ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
U@OdQAX picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
zPaubqB 至此链式操作完美实现。
CvU$Fsb ?Y4 +3`\x 1K Fd
~U 七. 问题3
LYDiqOrx 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。
4 Ej->T. TKB8%/_p template < typename T1, typename T2 >
\3JCFor/ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1/M^7Vb. {
Tb i?AJa} return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
YV.' L }
*yhA8fJ )'+[,z ;s 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:
ojM'8z0Hn <:9ts@B template < typename T1, typename T2 >
mw"FQ?bJ struct result_2
h4`8C] {
[7I:Dm typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
%'KRbY } ;
\?n6l7*t> ]Y[N=G 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?
:nIMZRJ_!E 这个差事就留给了holder自己。
h#YO;m2wd RTmp$lV NXOXN]=c< template < int Order >
%~Yo{4mHs class holder;
;Nn( template <>
v9f+ {Y%- class holder < 1 >
jEBn"]\D {
oMbd1uus public :
: s
* template < typename T >
|5~Oh`w struct result_1
rI$NNk'A {
>?^oxB"<Gc typedef T & result;
5M5Bm[X } ;
n#X~"|U` template < typename T1, typename T2 >
wkp2A18n struct result_2
fI`Ez!w0 {
IWv(GQx typedef T1 & result;
g{N}]_%Uh } ;
kY]"3a template < typename T >
/b,>fK^ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
m*y&z'e\ {
S`s]zdUTP return (T & )r;
^%f8JoB }
'h$1
z$X5 template < typename T1, typename T2 >
W8& )UtWQ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
01mu6) {
9k6s return (T1 & )r1;
cO5F=ZxR }
HyzSHI } ;
-Lq+FTezE 7i" b\{5 template <>
V(`]hH0;T class holder < 2 >
("a@V8M`$F {
T_*inPf public :
EXSJ@k6=8s template < typename T >
_^_3>}y5op struct result_1
og";mC {
T,!EL+o4 typedef T & result;
6:8s,a3&[k } ;
GN_L"|#)= template < typename T1, typename T2 >
FAM{p=t]HT struct result_2
%,[,mW4l {
YrL(4 Nt8 typedef T2 & result;
UBL{3s^" } ;
Z1fY' f template < typename T >
,b5'<3\ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
t'2A)S {
BH'*I
yv return (T & )r;
~v8X>XDL?T }
!.UE} ^TV template < typename T1, typename T2 >
$`lWW6>P typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
W` x.qumN {
,7wYa& return (T2 & )r2;
.))g]CH }
zQ+Mu^|u+ } ;
{Zc8,jm 6k hBT'n 1hw.gn*JK> 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
Vit-)o{zr 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
EV( F!& 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
n3p@duC4 )%^l+w+& return l(i, j) = r(i, j);
h\!8*e;RAW 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
uB)q1QQsqp `t/j6e] return ( int & )i;
_*H Hdd5I return ( int & )j;
CR$wzjP j 最后执行i = j;
(?l ]}p^[ 可见,参数被正确的选择了。
X$@`4 LcGKYl(\K qWH^/o i(%2t(wf+ 1
*'
/B 八. 中期总结
g|Lbe4? 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
W.^zN' a 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
#ZJ 1\Ov 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
:6Z2@9.}w 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
o}Grb/LJ
~HIj+kN qy'-'UlIr K9zr]7;th ,ciX *F" ?t%{2a<X 九. 简化
s~{rC{9X 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
{^1O 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
{m*lt3$k 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:
bD{tsxm[9 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
q0}u%Yz +-*/&|^等
=@d#@ 2. 返回引用。
CcUF)$kz =,各种复合赋值等
n#6{K6}k~ 3. 返回固定类型。
PE5*]+lW. 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
.F,l>wUNe 4. 原样返回。
zg ,=A? operator,
MiZ<v/L2 5. 返回解引用的类型。
(m'-1wX. operator*(单目)
#HV5M1mb 6. 返回地址。
H5 z1_O_+ operator&(单目)
r[(;J0= 7. 下表访问返回类型。
Gy\]j operator[]
(l%?YME 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
68j1svz9 operator<<和operator>>
,<
g%}P/ HN7tIz@Frc 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。
/k/X[/WO 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
m}z6Bbis 0 -F?97&G$ template < typename Left >
%.d.h;^T struct value_return
m]V#fRC {
\d;)U4__! template < typename T >
+IS6l*_y>6 struct result_1
)P7ep {
.I>rX#aNt typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
>/74u/& } ;
rA
={;` se.HA template < typename T1, typename T2 >
i!%WEHPe struct result_2
s[8M$YBf {
)y8Myb} typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
gIrbOMQ7 } ;
S"*k#ao } ;
j1`<+YT<# `^Ll@Cx" &wlD`0v 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
G2N0'R" 8SU0q9X. 下面我们来剥离functor中的operator()
p0W<K 首先operator里面的代码全是下面的形式:
v'
t'{g% ;.AMP$o`(Y return l(t) op r(t)
8Ygf@*9L4 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
3UXZ|!- return op l(t)
g$NUu return op l(t1, t2)
x:0swZ5Z return l(t) op
AM=> P7 return l(t1, t2) op
v)np.j0V7 return l(t)[r(t)]
E
G+/2o+W return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
&OJ?Za@p@) hY!ek;/Gc 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
6~sU[thGW 单目: return f(l(t), r(t));
M@KQOAzt return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
l@&-be 双目: return f(l(t));
<lR:^M[v5< return f(l(t1, t2));
{J)%6eL? 下面就是f的实现,以operator/为例
2OpA1$n6 sSfP.R struct meta_divide
L~f~XgQ {
Dl.UbH
}= template < typename T1, typename T2 >
a&0g0n6 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
-ysNo4#e& {
H
~3.F return t1 / t2;
`D|])^"{ }
`Kg!aN } ;
v {r %/* $gnrd~v4e 这个工作可以让宏来做:
-HGRrWS 4
. c1 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
QOK,- template < typename T1, typename T2 > \
>yKz8SV# static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
QGI@5 以后可以直接用
%0 {_b68x DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
x*:VE57,z 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
Y=|p}>.} (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
%\HE1d5; fZpi+I J:"@S%gy% 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
<[n:Ij @]IRB1X template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
cY5;~lO class unary_op : public Rettype
HI{q# {
;Q,t65+Am Left l;
e YP^.U) public :
3O;H& unary_op( const Left & l) : l(l) {}
m8PS84."]M ,,G"EF0A template < typename T >
ML'y`S typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=PY{Elf {
T16gq-h' return FuncType::execute(l(t));
;_SSR8uHv }
\"$P :Uv p?#T^{Quz~ template < typename T1, typename T2 >
*Sdx:G~gp typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9,~7,Py } {
}wRm ~ return FuncType::execute(l(t1, t2));
@gbW: }
IV!`~\@ } ;
a9;KS>~bq OQfFS+6 hFm^Fy[R 同样还可以申明一个binary_op
~C^:SND7 #<==7X# template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
WPsfl8@D class binary_op : public Rettype
Bk3\NPa {
Pb;c:HeI/ Left l;
7'esJ)2 Right r;
E,tdn#_| public :
OnE%D|Tq= binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
q++\<\2 n_; s2,2r template < typename T >
5PZ!ZO& typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Q<u?BA/ {
:8eI_X return FuncType::execute(l(t), r(t));
?R)dxuj }
#S9J9k {|>Wwa2e template < typename T1, typename T2 >
q\?p' i typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Z" ;q w {
"G%</G8M return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
w>9d^kU' }
vVSDPlN; } ;
aOd#f:{y <-?C\c~G@ iii|;v]+ 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
Z5(9=8hB/ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
X-nC2[tu'W DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
mj$Ucql 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
6 /YJA* 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Le?g,c 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
>Y8\f:KQ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
uarfH]T{ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
xE@/8h 下面是修改过的unary_op
So!=uYX 2`riI*fQ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
TMMJ5\t2 class unary_op
N8pL2y:R[P {
\mh #MMp Left l;
F4G81^H 9o5D3
d
K public :
In_"iEo, TyIjDG6tM unary_op( const Left & l) : l(l) {}
T4wk$R
L `K5*Fjx template < typename T >
% Q6
za'25 struct result_1
?[Y(JO# {
Y&yfm/R u typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
f0SrPc v } ;
bD ,X. pml33^*<U template < typename T1, typename T2 >
g=4^u* struct result_2
Gu~*ZKyJ {
sq`Xz8u typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
~5&4s } ;
1b1Ab
zN Q
>/,QX template < typename T1, typename T2 >
seEo)m`d typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
T%) E!:}v {
{>1FZsR49t return OpClass::execute(lt(t1, t2));
?v
M9
! }
r~)fAb? T8A(W template < typename T >
3:nBl?G< typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%\<b{x# G {
kd^H}k return OpClass::execute(lt(t));
B ktRA }
A/<u>cCW ]7Vg9&1` } ;
;9OhK71} TC/c5:)] x']'ODs 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
)
FR7t 好啦,现在才真正完美了。
]w6Q? %'9 现在在picker里面就可以这么添加了:
-sQ[f18 *"w hup[ template < typename Right >
4l
ZK@3 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
RX>P-vp {
0uDDaFS return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
#gV n7wq }
I2*rtVAP'j 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。
zw+aZDcV( >E+g.5
,:W d:';s~ sRD
fA4/TF RJ3oI+gI 十. bind
pc*)^S 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。
/jGBQ-X 先来分析一下一段例子
@M"gEeI9 )k,n} p@G7}'|eyA int foo( int x, int y) { return x - y;}
nU_O|l9 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
5&n{QE?Um bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
OtqFI!ns 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。
{3`385 我们来写个简单的。
4=tR_s 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
'vBZh1`p 对于函数对象类的版本:
$].htm D|9+:Y template < typename Func >
2DCQ5XewYe struct functor_trait
PoF3fy%. {
<R$ 2x_ typedef typename Func::result_type result_type;
N;|^C{uz } ;
sWYnoRxu 对于无参数函数的版本:
TsTc3 b4_0XmL template < typename Ret >
|[>@Kk4 struct functor_trait < Ret ( * )() >
z lr! {
>-A@6Qe_ typedef Ret result_type;
f(5(V
% } ;
p +i1sY 对于单参数函数的版本:
W91yj: 5X!-Hj
template < typename Ret, typename V1 >
1/Ts .\K3 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
rz "$zc.) {
5YD~l(,S1] typedef Ret result_type;
P'Rw/co } ;
NGc~%0n 对于双参数函数的版本:
Z[. M>| o&q>[c template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
E]`7_dG+T struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
uNzc,OH {
p:4jY|q typedef Ret result_type;
h+[6i{ } ;
O_:l;D#i 等等。。。
_nbr%PD, 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
X 0y$xC|<
T^}UE< template < typename Func >
sW[-qPK< struct func_return
jfuHZ^ YA {
qE~_}4\Z9 template < typename T >
y+(\:;y$7 struct result_1
eQbHf {
+Y%6y]8 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
y"q
aa } ;
[r/zBF-. &P?2H66s template < typename T1, typename T2 >
j<<d A[X struct result_2
FO2e7p^Q {
PE%$g\#? typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
1)(>'pY } ;
-* ,CMw } ;
$O%{l.-O nYyhQX~]B @RoZd? 最后一个单参数binder就很容易写出来了
L80(9Y^xn ~Bzzu %S template < typename Func, typename aPicker >
bKo %Ak, class binder_1
L!fTYX#K] {
11=$]K> Func fn;
'X?xn@? aPicker pk;
jo`ZuN{ public :
_VrY7Mz:r PXb$]HV template < typename T >
g@`i7qN struct result_1
c5YPV"X {
Q7s@,c!m_ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Lzq/^&sc( } ;
II\&)_S.4 >d/H4;8 template < typename T1, typename T2 >
Gnkar[oa& struct result_2
.Nn11F< d {
3z+l-QO8 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
o<`hj&s } ;
=gB5JB<}2 ^|Q]WHNFB binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
":Wq<Z' kWzN {]v template < typename T >
7j]v_2S` typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$coO~qvU {
_wq?Pa<)e return fn(pk(t));
-JMn?] }
-pu5O9
@ template < typename T1, typename T2 >
^xZh@e5 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
qlO}=b/ {
Ke$_l]} return fn(pk(t1, t2));
[xMa^A>p }
g*Y,. } ;
y?$DDD '0+* DP ? dC` 一目了然不是么?
Wq1>Bj$J8 最后实现bind
`3+i.wR g68p9#G )[Y B& template < typename Func, typename aPicker >
mayJwBfU picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
lE:g A, {
cw Obq\ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
aB]0?C y9( }
2xI|G
3U 4<efj 2个以上参数的bind可以同理实现。
`Fy-"Uf 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。
(j:
ptQ2$ ^jdU4 十一. phoenix
Rr)+M3' Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
>yBqi^aL lPTx] =G for_each(v.begin(), v.end(),
}Z!D?( (
%q {q.(M# do_
d1j9{ [
2QfN.<[- cout << _1 << " , "
drq3=2 ]
]R__$fl`8 .while_( -- _1),
)pnyVTKt cout << var( " \n " )
+&EXTZ@o )
FfoOJzf~o );
zsFzg.$3& ;XKe$fsa~? 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:
*ukyQZ9 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
6
63o operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
T{YZ`[ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
MY&Jdmga Swi#^i ($[wCHU`! template < typename Cond, typename Actor >
[ERZ".? class do_while
-fR:W{u {
}lJ;|kx$
Cond cd;
hp\&g2_S0W Actor act;
NxT"A)u public :
tK#R`AQ template < typename T >
K5""%O+ struct result_1
:{lwz#9V {
GIC1]y-' typedef int result_type;
ZCiCZ)oc } ;
\8`?ir
q" <xOv8IQ| do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
wQkM:=t5 +.G"ool template < typename T >
s{hKl0ds typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
UO/sv2CN {
:+rGBkw1m do
N##` {
_73q,3`24 act(t);
,"(L2+Yp }
]Bw0Qq F# while (cd(t));
sDY~jP[Oa return 0 ;
IK~&`n](> }
?$ r`T]>`2 } ;
0XHQ5+"8 M6Fo.eeK3 Q?{%c[s 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
XYE|=Tr] 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。
x0*{oP 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。
M `xiC 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。
q'2vE;z Kb 下面就是产生这个functor的类:
EE/mxN(< 3a/n/_D Y.tx$% template < typename Actor >
4w4B\Na>l class do_while_actor
YO6BzS/~ {
VJh8`PVX Actor act;
SC{m@ public :
1J@Iekat do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
P&-o>mM <Au2e template < typename Cond >
iCt.rr~;V picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
ZzT=m*tQ& } ;
s='+[*&& !xM5
A[f KWTV!Wxb=K 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
eRauyL"Q+ 最后,是那个do_
@NHh-&;w <=uYfi 3, D28`?B9( class do_while_invoker
8%@|/ {
Dn- gP public :
8~sP{V% template < typename Actor >
)8Va%{j do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
9
_d2u# {
>yIJ8IDF return do_while_actor < Actor > (act);
xo:kT ) }
hy;VvAH5 } do_;
IRdt:B|@ jvT'N@ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
_KT!OYH 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
boh?Xt-$ 最后来说说怎么处理break和continue
l,ENMKA^D 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。
sdu?#O+c1 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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