一. 什么是Lambda
%1#|>^ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Y$Rte.? 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
bxL'k/Y$ q^^R|X1 0<4'pO.6Hq bYem0hzOe class filler
@C[p? ak {
#"TYk@whWf public :
jZmL7
V void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
/>:$"+gKo } ;
n.NWS/v_{ _PC<Td>nm $}S0LZ_H 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
Yg&/^ q2`mu4B Ny`SE\B+/ izl-GitP for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Jc5YGj 7 z.)*/HGJm @QnKaZ8jW 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
}LX!dDuwA e~># M$ ~X<$l+5 ]Y->EME:W 二. 战前分析
:TKx>~` 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
XrMw$_0) 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
K+L9cv4 |* }c=Y<Cdh
\0;w7tdo for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
/?Y4C)G /* --------------------------------------------- */
n,-*$~{ vector < int *> vp( 10 );
Mkt_pr transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
fn7?g /* --------------------------------------------- */
#a|r
^%D sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
o,J8n;"l /* --------------------------------------------- */
#^|2PFh5 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
8~.8"gQ /* --------------------------------------------- */
|7Z}#eP// for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
IvQuxs&a /* --------------------------------------------- */
qyy. &+ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
g.;2N 9 &F[N$6:v #ifjQ7(: wNFx1u^/) 看了之后,我们可以思考一些问题:
>OjK0jiPf 1._1, _2是什么?
]JmE(Y1(1 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`g&> 2._1 = 1是在做什么?
`)w=@9B)" 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。
G'wW-| 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。
Iv9U4 [?,+DY "9*MSsU 三. 动工
`W1TqA 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
c;yp}k]\ $6r>
Tc]( &:g1*+ l;aO"_E1m template < typename T >
)N3/;U; class assignment
rt)[}+ox {
sUxEm}z T value;
+>u 8r&Jw. public :
QJx<1# assignment( const T & v) : value(v) {}
#!yX2lR template < typename T2 >
.p'McCV= T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
[;D1O;c'W. } ;
W_/$H_04+ hQL@q7tUr +zo\#8*0MF 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
jzi^OI7 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Yyw3+3 j#p3<V S4 23bTCp.d DI-CC[ class holder
4QiV@#o: {
,CqGO %DY public :
Lke!VS!P& template < typename T >
2*n~r assignment < T > operator = ( const T & t) const
K^b'<} $|p {
ose)\rM' return assignment < T > (t);
7fT_]H8 }
L1@<7?@X } ;
7}&vEc@w& j/ARTaO1]" ~@}n}aV'! 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
@qA11C.hq pVjOp~=U
static holder _1;
pd.pY*B<[ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
tgeXX1Eq! t""Y -M for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Nh4&3"g| 而不用手动写一个函数对象。
CzDg?w b &RHx8zScP K\lu;
)U}`x }:, 四. 问题分析
bQ0+Y?,+/ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
,n>K$ 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。
;__k*<+{. 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
dg(sRTi{ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
^p%3@)& 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Mt~2&$> pYUQSsqC 五. 问题1:一致性
Oo>Uu{{ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
ue!4By8T 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
N{Pa&/V 7<?Aou struct holder
S[&yO-=p6 {
bK!uR&i^l //
hb)83mH} template < typename T >
[cfXcl T & operator ()( const T & r) const
m'ZxmsFo {
ehMpo BL return (T & )r;
4/2@^\?i) }
99~-TiU } ;
bl|)/)6o PvxU. 这样的话assignment也必须相应改动:
mMK 93Ng"& qUQP.4Z9 5 template < typename Left, typename Right >
'|&?$g(\h class assignment
r|953e {
SmAF+d Left l;
_2}/rwVg Right r;
_znn `_N:v public :
i$!K{H1{9 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
U[ogtfv`m template < typename T2 >
Y5mk*Q#q T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
WBD"d<>' } ;
gm: xtN 3X`N~_+ 同时,holder的operator=也需要改动:
]99;7 S'IQbHz* template < typename T >
'f7s*VKG assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Ui"3'OU' {
i)]^b{5nyB return assignment < holder, T > ( * this , t);
9N<TJp,q }
Z =*h9,MY %e/L
.#0 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
_+0c<' 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
`;s#/ `c|/ S=`#X,Wo return l(rhs) = r;
r!p:73L8 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
*Oh]I|? 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
0 \o5+ 7wbpQ&1_ template < typename Tp >
aSfAu!j) class constant_t
Nqbm,s {
[ofZ1hB4 const Tp t;
bW^{I,b<F public :
X;dUlSi constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
<$`
^ template < typename T >
;xu&%n[6@ const Tp & operator ()( const T & r) const
Uee$5a>( {
zhI"++ return t;
Z4T{CwD`D }
t8 ~isuiK } ;
2t#[$2mg\0 6lQP+! EF 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
RJD(c#r$ 下面就可以修改holder的operator=了
6eK7Jv\K mP./e8 template < typename T >
m*>gG{3; assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
}FkF1?C {
:-T[)Q+-3 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
+,4u1`c|$ }
^
`[T0X 42PA?^xPw 同时也要修改assignment的operator()
'#612iZo A+"'8%o9} template < typename T2 >
Es1T{<G|w T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
*HQ>tvUh 现在代码看起来就很一致了。
zi+NQOhR "Q1oSpF 六. 问题2:链式操作
W`jKe-jF 现在让我们来看看如何处理链式操作。
lnrs4s Km 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。
9f3rMPVh( 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。
?Pt*4NaT; 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。
(ZD~Q_O- 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
%/%TR@/ `_pVwa<@w template < typename T >
]/?$DNjCc struct result_1
xL!@$;J {
7$JE+gL/7 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
4{ED~w| } ;
mFuHZ)iQG i[n3ILn 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
}^*m0`H xyi4U(; template < typename T >
/}3I:aJwb struct ref
h&EF)~G {
h"ATRr^ typedef T & reference;
)1Z
@}o 9 } ;
cnU()pd template < typename T >
!/EN struct ref < T &>
n,b6|Y0 {
fa(- &;q typedef T & reference;
nm@.]
"/ } ;
j
k/-7/r 249DAjn+ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
3\a VZx! Qs8Rb ]%| template < typename T >
b'(Hwc\ t typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
,o6,(jJU {
xHuw ?4 return l(t) = r(t);
m=D9V-P }
BVxk}#d 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
OC Wyp 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
d'e\tO XGDJC N 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
1 o\COnt _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
~4`3p=$ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
bHioM{S +5 调用divide的对象返回一个add对象。
ZE6W"pbjU 最后的布局是:
%ERR^ Add
V6r*fEhrT_ / \
)$QZ",&5 Divide 5
NxN~"bfh / \
Z"
dU$,n _1 3
~{{@m]P 似乎一切都解决了?不。
C9nCSbGMY{ 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。
y:R+; 91 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。
=nG>aAG 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:
7Q #A k,jcLX. template < typename Right >
ePiZHqIsv/ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
c^}DBvG, Right & rt) const
4siq {
ryt`yO return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
/3qKsv# }
$NwPGy?% 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
z v:o$2Z XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
}ZfdjF8N! 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
j%fi*2uX 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
}syU(];s 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
3ZX#6*(}2 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
He LW* 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
Ap!i-E,"J !w:pb7+G template < class Action >
} v3w- class picker : public Action
#++D|oE {
X ="]q|Z public :
[&:dPd1_ picker( const Action & act) : Action(act) {}
He}"e&K // all the operator overloaded
<ua! ]~ } ;
.}iRe}= lO8GnkLE Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
H8qWY"<Vd 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
)Xice=x9 :Oi}X7\ template < typename Right >
a*!9RQ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
9Q&]5|x {
6'jgjWEe3& return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
4+F@BxpB }
t9&=; s \};
4rm}V Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
|pR'#M4j4A 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
(%*~5%l\ Ny]]L template < typename T > struct picker_maker
3PaMq6Ca {
82yfPQ&UI typedef picker < constant_t < T > > result;
z]1g;j } ;
sxPvi0> template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
IgKrcpK#}? {
MN_1^T5 typedef picker < T > result;
LN=#&7=$c } ;
a!;CY1> ez[$;> 下面总的结构就有了:
mN'sJ1L- functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
8j8~?=$a6Q 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。
)T'~F picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
mJME1#j$/| 至此链式操作完美实现。
7}vx]p2 =T#?:J#a 5)p! }hWs 七. 问题3
0MN)Z(Sa 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
cp4~`X kjOI7` DU template < typename T1, typename T2 >
M0woJt[& ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
q`HK4~i, {
__)"-\w-_( return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
,~XAV ;+ }
G+K`FUNA -8&P1jrI 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
, 4@C % 4YCuO% template < typename T1, typename T2 >
j/hm)*\io struct result_2
68nPz".X {
X'usd$[. typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
uo7[T*<Q } ;
"2`/mtMon L+0O=zJF 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?
z#+Sf. 这个差事就留给了holder自己。
W
ZW:q EP6@5PNZ KZ|p_{0& template < int Order >
@EUvx class holder;
?nD]p! template <>
QMwV6cA class holder < 1 >
|S3wCG {
[V41 Gk public :
l/56;f\IA template < typename T >
uEyu s96 + struct result_1
slV]CXW)t {
2.&%mSN typedef T & result;
*r iWrG } ;
#Z}YQ$g template < typename T1, typename T2 >
U (A#} struct result_2
ccgV-'IG9 {
>;~ ia3 typedef T1 & result;
<Mf(2`T } ;
^PowL: template < typename T >
}*vO&J@z typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
_sF
Ad` {
0#/Pc`zC return (T & )r;
H@`lM~T[ }
ePTN^#|W template < typename T1, typename T2 >
!GtCOr\' typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
6jz~q~I {
{\ogw0X return (T1 & )r1;
>C}KSyV; }
V#V<Kz } ;
d
2z!i^: r%%< template <>
qino:_g class holder < 2 >
Q$~_'I7~Mz {
?wMS[Kj public :
)7a
4yTg!~ template < typename T >
?# )\SQ struct result_1
-7A2@g {
wQ\bGBks typedef T & result;
=[`gfw } ;
1f0maN template < typename T1, typename T2 >
%DhLU~VX struct result_2
tdn|mX# {
+=(@=PJ6 typedef T2 & result;
}*56DX } ;
els71t - template < typename T >
_&PF (/w typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
_cQhT {
BXLw return (T & )r;
kj' }
iayxN5, template < typename T1, typename T2 >
}K9Ji]tOK: typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
BDPF>lPf< {
vPx#TXY=b} return (T2 & )r2;
;f2<vp;U }
CV* } ;
2yndna- $ZnVs@:S G/V0Yn"" 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
/4,U@s)"/ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
n$ZxN"q < 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Xh`Oin}< :A`jRe. return l(i, j) = r(i, j);
=}[m_rp& 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
wO"ezQ =+VI{~.|} return ( int & )i;
&_$xMM,X return ( int & )j;
D?r% Y 最后执行i = j;
$TavvO%# 可见,参数被正确的选择了。
'o-J)+oa UUxP4 ,~7+r#q7 5!7vD|6 }xytV5a^ 八. 中期总结
~JohcU}d 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
Xb7G!Hk#g 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
SW=%>XKkh 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
kI/%|L%6D 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
RBOhV/f kk+:y{0V ph@2[rUp HG[gJ7 txy'7t _OR[RGy 九. 简化
(eO_]<wmky 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
q4ej7T8 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
@{x+ln1r 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
;Yn_*M/* 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
EtA ,ow +-*/&|^等
u|\K kk 2. 返回引用。
@1)C3(=A =,各种复合赋值等
7kQ,D,c' 3. 返回固定类型。
8 Tm/gzx 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
mcSZ1d~,( 4. 原样返回。
gBE1aw; operator,
<&=3g/Y 5. 返回解引用的类型。
J*]JH{ operator*(单目)
E1Rz<&L 6. 返回地址。
;V)94YT operator&(单目)
.;NoKO7) 7. 下表访问返回类型。
??XtN.]7 operator[]
wm/>_ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
K${CHKFf operator<<和operator>>
u
%&4[zb
_<l 9j;6 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。
@wW)#!Mou 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
I}1<epd , }3y Q*< template < typename Left >
Ui;PmwQc& struct value_return
,\E5et4 {
0p!N'7N template < typename T >
`;#I_R_K struct result_1
kl9<l* {
1Yy*G-7} typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
dF0:'y } ;
+ZeK,Y+Xy 5c3&4,,eR template < typename T1, typename T2 >
b;t b&o struct result_2
?1lx8+ {
<N\#6m typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
/lN09j } ;
EO\@#",a } ;
Fs1ms) Gm'Ch}E 9Q*zf@w 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
9NcC.}#-5 Lcy>!3q3~ 下面我们来剥离functor中的operator()
ekO*(vQ~ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Ix'GP7-m_ }J\KnaKo return l(t) op r(t)
bL18G(5 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
&?B\(?* return op l(t)
>`+-Yi$(\ return op l(t1, t2)
407;M%?'A return l(t) op
T|lyjX$Q]9 return l(t1, t2) op
h*?/[XY return l(t)[r(t)]
t^@4n&Dg return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
0Kenyn4 ? &\s>PvnquX 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"Q fW~ U 单目: return f(l(t), r(t));
[:C!g#o return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Xu&4|$wB+ 双目: return f(l(t));
MA5BTq<& return f(l(t1, t2));
?3Dsz 下面就是f的实现,以operator/为例
vCtag]H2@ }-ysP$ struct meta_divide
zj9aaZ} {
N^&T5cAC template < typename T1, typename T2 >
YfOO]{x,X static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
O{`r.H1', {
CF+:9PG return t1 / t2;
.=-K7.X.) }
@X*r5hjc } ;
L~xzfO 'aW<C> 这个工作可以让宏来做:
E>6:59+ e8<[2J)P& #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
z hFk84 template < typename T1, typename T2 > \
BFyVq static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
$2\k| @)s 以后可以直接用
YC0FXN V DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
} ~#^FFe 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
;R.l?Bg (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。。。)
2d Px s:8& "Crm\UI6 !t92_y3 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
bAqaf#}e iv62Fs' template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
l<#*[TJ class unary_op : public Rettype
a
uz2n {
(~FLG I Left l;
j(maj public :
u6(>?r- unary_op( const Left & l) : l(l) {}
,l_n:H+"F -KG3_k E template < typename T >
a7UfRG typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}];_ug*
" {
^ 04|tda return FuncType::execute(l(t));
RW.
>;|m }
p%6j2;D -N[Q*;h| template < typename T1, typename T2 >
sw715"L typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?krgZ;Jj {
]1<O [d return FuncType::execute(l(t1, t2));
>HXmpu.O }
+k4SN } ;
h&6v&%S/L 4aQb+t, "?Cx4<nsM 同样还可以申明一个binary_op
?=h{`Ci^ $ i@M^9|Gh template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
D>Qc/+ class binary_op : public Rettype
;eRYgC {
"*E%?MG Left l;
p KF>_\
Right r;
icPg<>TQ public :
9}2E+ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Qm X(s N yK7TKui template < typename T >
s~(iB{- typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@gZ<!g/vza {
" '/$ZpY return FuncType::execute(l(t), r(t));
;9R;D,Gk! }
Jh'\ nDz@e f}cz_"o4 template < typename T1, typename T2 >
B)M& FO typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
uE6;;Ir#mF {
@ 0RB.- return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
zU9G:jH }
Q7 Clr{& } ;
C +%&!Q zU'\r~c ![BQ;X 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
.hxcx>% 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
|E)Es!dr DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
'MHbXFM 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
''f07R 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Z;{3RWV 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
t-$R)vZ}M 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
#~r+ 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)
jyt#C7mj-A 下面是修改过的unary_op
)k8=< =s *$Df)iI6 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
*kXSl73 k class unary_op
AqKl}8 {
q1Si*?2W Left l;
'V5^D<1P P/'~&*m- public :
cia4!-# /QsFeH unary_op( const Left & l) : l(l) {}
^ )Lh5 Xh/i5}5 t template < typename T >
?[K+Ym+ struct result_1
w`vJE!4B {
iTt"Ik' typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
wR?M2*ri } ;
-k
p~pe*T ,))UQ7N template < typename T1, typename T2 >
{P_~_5o_ struct result_2
>69+e+|I {
$Wy7z^t typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
an 3"y6.8 } ;
NW`.RGLI< xP.B,1\X template < typename T1, typename T2 >
,x?H]a) typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{g2cm'hD {
}TZ5/zn.Dw return OpClass::execute(lt(t1, t2));
_,i]ra{% }
oVsj
Q FKd5]am template < typename T >
fn zj@_{| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@xJ qG" {
9lA@ K[ return OpClass::execute(lt(t));
P nsQ[}. }
E/<[G? 8=!M0i } ;
?=]`X=g6 k[l+~5ix ,# 1ke 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
WYQJ+z5 好啦,现在才真正完美了。
FX"% 现在在picker里面就可以这么添加了:
bh&,*Y6= @^y/V@lDm template < typename Right >
~y}M
GUEC picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
\`#;J?Y|`F {
,epKt(vl return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
{}?s0U$5 }
Q/6T?{\U7 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。
U&PAs
e JEX{jf j=)Cyg3_% z0V d(QL ,9q=2V[GP 十. bind
h'<}N 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。
F_!6C-z 先来分析一下一段例子
n37C"qJ/i QeA)@x.p K6kPNi int foo( int x, int y) { return x - y;}
kx'ncxN~ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
&J_|P43 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
z 12[vN 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。
pr\yc 我们来写个简单的。
kL^;^!Nt 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
5nr}5bum 对于函数对象类的版本:
lnW/T -- Dn _D6H template < typename Func >
>U^AIaW struct functor_trait
!arcQ:T@G {
YWeEvo(,= typedef typename Func::result_type result_type;
+~=>72/r } ;
<pGPuw|~I 对于无参数函数的版本:
g# :|Mjgh {a9Z<P template < typename Ret >
??{ (.`}R~ struct functor_trait < Ret ( * )() >
6)P~3C' {
n<Z;Xh~F typedef Ret result_type;
@QtJ/("&WC } ;
N{`-&8q;K 对于单参数函数的版本:
?rWqFM:hb x;LyR template < typename Ret, typename V1 >
:7IL|bA< struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
P"_x/C(]@J {
&by,uVb=|{ typedef Ret result_type;
m^h"VH,
} ;
?]f+)tCMs 对于双参数函数的版本:
(o{-1Dg) JGSeu =) template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
uJMF\G=nb struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
$Ha?:jSc {
e%N\Pshgv typedef Ret result_type;
Z?[;Japg } ;
"j3Yu4_ks 等等。。。
8iD_md_[ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
h$~ NPX %|Gi'-'|b$ template < typename Func >
YWM$% struct func_return
zY(*Xk {
z7MJxjH template < typename T >
4r-jpVN~ struct result_1
y<k-dbr {
Gu~y/CE' typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
N2;T\xx, } ;
q#I/N$F C;wN>HE template < typename T1, typename T2 >
b#P, struct result_2
`?rPs8+R {
sU4(ed\gI\ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
:q;vZ6Xd } ;
Vlce^\s; } ;
-hL8z$} 5|xFY/% G-Z_pGer^ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
1QE-[| '/b,3: template < typename Func, typename aPicker >
dnNC
=
siY class binder_1
d#I'9O0& {
k$}XZ,Q Func fn;
zrU0YHmt aPicker pk;
kJ>l,AD/ public :
X6!u(plVQ *FR
Eh@R template < typename T >
}k
duN0 struct result_1
C>N)~Ut {
1]fqt[*) typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
:cG_aOkid } ;
_+wou(1y CCp{ZH s template < typename T1, typename T2 >
J^pL_ struct result_2
>AV-i$4eQ@ {
xv 's52x typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
s}`ydwSg8 } ;
=nA;,9% B!!xu binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
;Y
j_@= }Nl-3I.S^ template < typename T >
v(FO8*5DZ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-&M9Yg|Se {
+=|Q'V return fn(pk(t));
nO$(\
z) }
U[c,cdA template < typename T1, typename T2 >
x<P$$G/ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
s8{3~ Hv {
c 3 P return fn(pk(t1, t2));
-#Yg B5 }
9O?.0L } ;
8Y
sn8 Vg\EAs>f M=x/PrY"R 一目了然不是么?
pJVzT,poh 最后实现bind
^;c!)0Q<Z %@G<B *@dRL3c^= template < typename Func, typename aPicker >
4kT| /bp picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
2hw3+o6 {
G|'DAj% return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
'+Gt+Gq+ }
Y@TZReb +0.$w 2个以上参数的bind可以同理实现。
O%tlj@? 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。
jWiB_8-6 =JOupw 十一. phoenix
TWQf2 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
MH 'S,^J Mm:6+ for_each(v.begin(), v.end(),
C"<l} (
}7g\1l\ do_
P@lExF*D1: [
`T{{wty cout << _1 << " , "
d&(GIH E&d ]
X{9D fgW .while_( -- _1),
K:V_,[gO cout << var( " \n " )
VDx=Tsu- )
nDkyo>t. );
%QVX1\>] \Z
] <L 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:
O:+#k-? 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
<3LyNG. operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
KU"?ZI 那么我们就照着这个思路来实现吧:
y!1%Kqx1,n l-XiQ#-{ ]V<[W,*(5 template < typename Cond, typename Actor >
:w#Zs)N class do_while
ya5;C" {
pTST\0? Cond cd;
Um4
} ` Actor act;
$s/N;E!t public :
9-Ikd>9 template < typename T >
0J7[n*~ struct result_1
.2C}8GGC' {
Fm`hFBKW typedef int result_type;
>E#| H6gx
} ;
pOyM/L *,%H1)Tj} do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
E O52 E| cnnlEw/& template < typename T >
d~D<;7M
XJ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
z/.x*A= {
=mn)].Wg do
@8HTC|_vX {
O9r3^y\>I act(t);
[ j?n}D@L }
U!XC-RA3
_ while (cd(t));
SWz+.W{KQ" return 0 ;
a^~T-;_V }
UkG|5P` } ;
bVQLj}% q+19EJ( [~W"$sT 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
#@;RJJZg 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。
mK%!9F
V 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。
R^1sbmwk 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。
[0lCb"
下面就是产生这个functor的类:
'D1
T"} -=&r}/& 2wlrei template < typename Actor >
!Z
YMks4 class do_while_actor
f#ID:Ap3 {
=V5<>5"M? Actor act;
U8c0N<j public :
_.' j'j% do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
?uc=(J+6 hvtg_w6K template < typename Cond >
6|V713\ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
<?yAIhgN* } ;
8do]5FE ^cZF#%k 6Hi3h{ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
jJQ6]ucwa 最后,是那个do_
"6['!rq0 I?G
m H~i+:X=I class do_while_invoker
8v8?D8\=| {
uH^/\ public :
.</d$FM JE template < typename Actor >
c+f~>AaI do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
]ctUl#j {
]!d #2( return do_while_actor < Actor > (act);
MOP/ q4j[ }
'VS!< } do_;
>)R7*^m{' IiHl"2+/ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
beRpA; 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
B[F x2r`0 最后来说说怎么处理break和continue
R(74Px,/ 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。
G!RbM.6 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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