一. 什么是Lambda
jfmHc(fX4 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
\Ui3=8( 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,
I=aoP}_ 6/-] (rKyX:Vsy {!RDb'Zp class filler
f3yH4r?;w {
7Qdf#DG public :
U
?iw void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
#jrtsv] } ;
E_q/*}]pE L
hp jej.!f: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:
~[8n+p+&X rR Kbs@1M q+iG:B /Z %G0J]QY{(x for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
4X-" yQ<U CdBpz/ bG0
|+k3O 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
_V2^0CZ Eep~3U yq H m:}PVJ-" 二. 战前分析
LTZ8Eu 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。
cI Sugk~ 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
o*MiKgQ& 2[!3!@. u+/Uc:XK) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
yv[3&E? /* --------------------------------------------- */
]& 8c
45c vector < int *> vp( 10 );
~];r{IU transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
'FNnFm /* --------------------------------------------- */
Cn"_x sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
1Kjqs)p^ /* --------------------------------------------- */
]I,(^Xq3a( int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
yj$$k~@ /* --------------------------------------------- */
"Jahc.I for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
,NO2{Ha$ /* --------------------------------------------- */
n;@.eC,T/ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
oACbZ#/@n mXY G^} !hs33@*u~ sX@}4[)<& 看了之后,我们可以思考一些问题:
(k^%j 1._1, _2是什么?
p<
Y-b,& 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。
W
[*Go 2._1 = 1是在做什么?
Ln'y 3~@ 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。
,.kJF4s& 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。
H(hE;|q/ HLe/|x\@< 4 s
s 4O 三. 动工
) $`}~ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
a(J@]X>' @m5c<(bkfp N \~}`({ /!#A'#Z template < typename T >
<ni_78 class assignment
c;?J {
X-=4Z9 T value;
3F?7oMNIh public :
5cvvdO*C0 assignment( const T & v) : value(v) {}
H#S`m template < typename T2 >
|(%=zb=?X T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
tk)JE^' } ;
nTtE+~u yk0tA pG6?"*Fz; 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
&SG5f[ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
$@D*/@ J$W4AT %G|Rb MP jY2mn" .N class holder
{#.<hPXn {
i]#"@xQ public :
UX2@eyejQ7 template < typename T >
V3%
>TNp assignment < T > operator = ( const T & t) const
;^TSla+t+ {
6b7c9n Z return assignment < T > (t);
y>#_LhTX- }
*@ { } ;
zviTGhA /1v:eoF; _l"=#i@L 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:
rB|1<jR pO/vD~C> static holder _1;
fN1b+d~*6 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
/-knqv 6HguZ_jC for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
soRYM 而不用手动写一个函数对象。
n$lVmQ6 x5Ue"RMl+ :GN++\1pw Z2L7US- 四. 问题分析
MQQQaD:v 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。
NEUr w/ 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。
D^QL.Du, 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
K'}I?H~P_ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
2,Aw6h; 下面我们可以对这几个问题进行分析。
U(PW$\l oTRidG 五. 问题1:一致性
A0>r]<y 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?|
W}y)vrL 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
c1q; Gshy$'_e struct holder
m68>` {
a/v]E]=qI //
E/hT/BOPK template < typename T >
QH,Fw$1 T & operator ()( const T & r) const
x=Aq5*A0 {
Kx?.g#>U; return (T & )r;
,1g_{dMx }
?@z/#3b } ;
9Trk&OB FWB
*=.A9 这样的话assignment也必须相应改动:
I94-#*~I jo?[M template < typename Left, typename Right >
~F53{qxV class assignment
YV _ 7 .+A {
&"?99E> Left l;
=it @U/ Right r;
l1#.rg public :
)@p?4XsT4J assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
.R@s6}C`}= template < typename T2 >
aZ|?i
} T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
8f<y~L_(` } ;
1 +s;a]-C S[gACEZ = 同时,holder的operator=也需要改动:
3~Lsa"/ J0
dY%pH# template < typename T >
Vo6+| ztk| assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
vsyg u {
n=PfV3B return assignment < holder, T > ( * this , t);
HYmUD74FR }
lu6iU C(9"59>{]y 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。
LXWI'nxV 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
qcouZO Z)IF3{* return l(rhs) = r;
D)bL;h 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。
xFekSH7[F 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
6O/c%1VHA3 )Fp$
*]| template < typename Tp >
L+VQtp&" class constant_t
?E_;[(Mcr {
mo3A *|U const Tp t;
"G-h8IN^O public :
sYo&@~T constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
7AS_Aw1L template < typename T >
98)C
7N' const Tp & operator ()( const T & r) const
MRw4?HqB {
?:M4GY"gV return t;
:h |]j[2p }
|V4<eF-0S } ;
$.t>* Bq mBJr*_p 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
D)pTE?@W' 下面就可以修改holder的operator=了
>_xuXEslUz vBJxhK- template < typename T >
)#8g<]q assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
!yVY[ {
Z:<an+v|5 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
-)B_o#2=2 }
gwsIzYV PqL.^ 同时也要修改assignment的operator()
jVLJqWP'! Y8^WuN$ template < typename T2 >
j#2EQ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
u]7wd3( 现在代码看起来就很一致了。
dWQB1Y*N !V(r
p80 六. 问题2:链式操作
s*_fRf: 现在让我们来看看如何处理链式操作。
_~MX~M3MB 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。
wPm 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。
|`Noj+T47I 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。
3^nH>f-Y 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
!4cY^4>o ^[r1Dk template < typename T >
qrp@ struct result_1
gC7P o {
,~&HL7v typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
9PACXW0 } ;
hd i0YL lZ7
$DGe 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:
x{8h3.ZQ, b>8TH-1t~ template < typename T >
A6 .wXv, struct ref
$.kJBRgV* {
L -:@Om! typedef T & reference;
!zx8I7e4 } ;
*!JB^5(H template < typename T >
L@/IyQ[H1 struct ref < T &>
09anQHa {
Z)$@1Q4P?1 typedef T & reference;
"g #%d } ;
nw%9Qw p/RT*?< 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
OA=~i/n~ (xN1?qXB. template < typename T >
2_)UHTwsK typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
9M3"'^ {$ {
DpvHIE:W return l(t) = r(t);
d23=WNn }
z'$1$~I 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。
rD4umWi 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
"f_qG2A{ K)wWqC. 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
PU,$YPrZ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
X ?[ )e _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
CYQ)'v +5 调用divide的对象返回一个add对象。
J{prI;]K 最后的布局是:
(YYg-@IO Add
Jy%?"wn / \
OR!W3
@ Divide 5
![_0GFbT / \
+)WU:aKI _1 3
JffaT_"\ 似乎一切都解决了?不。
{4,],0bjx/ 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。
w(aHB8T 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。
;s{'cN[. 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:
ZK'46lh CX{6 template < typename Right >
Ikf[K%NKn assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
w-#
f^# Right & rt) const
L;$>SLl, {
?#xm6oe#aH return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
&e:+;7 }
^}p##7t[ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
T:Nk9t$W7@ 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。
1S!}su,uH 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。
>@Ht*h{~ 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。
4F
G0'J&hw 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。
o.A:29KoU 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?
SU4i'o 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:
eBnx$ tx>7?e8E template < class Action >
E5)0YYjHZ class picker : public Action
<A8>To< {
6V]m0{:E public :
:,aY|2si picker( const Action & act) : Action(act) {}
Sk>=C0f: // all the operator overloaded
!|xB>d
q? } ;
t~j6w sx; \q1tT!] 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。
<MkvlLu((o 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:
~Ay)kv; HrvyI)4{ template < typename Right >
WIf.;B)L picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
-wiQd@X {
C'|9nK$% return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
o>,r< }
5X)M)"rq;V *$-X&.h[ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
jb&MC2 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。
y<
*-& A8vd@0 template < typename T > struct picker_maker
JOY&YA$U {
U?:P7YWy typedef picker < constant_t < T > > result;
Oa~ThbX7 } ;
*}lLV.+A template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
[QgP6f]= {
Ge-Bk)6 typedef picker < T > result;
!Z:XSF[T } ;
oC>J{z Lo!hyQ) 下面总的结构就有了:
.6C/,rQ?c 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。
3;BIwb_ 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。
=;uMrb4 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
N~8H\ 至此链式操作完美实现。
}-Mg&~e` 8.B'O>\T }^Q:Q\ 七. 问题3
Mt-r`W3 q 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。
`_OrBu[ 8A3/@Z;0S template < typename T1, typename T2 >
^BA%]pe$I ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`/>kN% {
ylZQwICk return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
.5G`Y }
jjj<B'zt ;(/go\m
tB 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:
]5f;Kz) {V
QGfN template < typename T1, typename T2 >
f_S$CFa@ struct result_2
?yef?JI$p {
r9_ ON| typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
mEd2f^R } ;
8eS(gKD Fk/I
(Q 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?
W"vLCHTh 这个差事就留给了holder自己。
tjx8UgSi hXjZ>n`` Z\CvaX template < int Order >
Ie.
on ) class holder;
.u&xo{$'dS template <>
(O0 Ry2uk class holder < 1 >
|z=`Ur@) {
JFm@jc public :
c}qpmW F template < typename T >
V'XEz;Ze struct result_1
Qi`3$<W> {
[Xu8~c X typedef T & result;
bzNnEH`^] } ;
?`U_|Yo template < typename T1, typename T2 >
xOe1v9< struct result_2
3E|||3rf {
fI)XV7,X typedef T1 & result;
Ol }5ry } ;
V@`b7GM template < typename T >
j;-Wf6h{ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
b}R_@_<u {
8{G!OBxc\. return (T & )r;
N ^rpPq }
5eori8gr7 template < typename T1, typename T2 >
rV%68x9 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Vpnk>GWD {
,_kw}_n= return (T1 & )r1;
PF`uwx@zH }
AfTm#-R } ;
Df4O~j$U"s 7@;*e=v template <>
3k)xzv%r` class holder < 2 >
=IMmtOvJ {
_h-agn4[i public :
3<r7"/5 template < typename T >
,IPt4EH$ struct result_1
`Ow]@flLI {
VAL?
Z typedef T & result;
ydzsJ+dx } ;
d*^JO4' template < typename T1, typename T2 >
!
*sXLlS struct result_2
':4<[Vk {
>j=ZB3yZ typedef T2 & result;
L}*o8l` } ;
71nZi`AR template < typename T >
f 3H uT=n typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
oDA'$]UL {
gGVt( ^ return (T & )r;
#H~55 ))F }
!.j{vvQ/ template < typename T1, typename T2 >
ElW\;C:K* typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
#7 O7O~ {
mKe6rEUs| return (T2 & )r2;
=T[P }
daKZ*B| } ;
K]m#~J3d> 8UjIC4' CB#2XS>V 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> >。
^&YtZjV 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
K:U=Y$ x 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
b;QgL_w 8`*5[ L~~/ return l(i, j) = r(i, j);
oT{9P?K8 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
u*
pQVU eQ[akVMk return ( int & )i;
lu{
*]! return ( int & )j;
j-1V,V= 最后执行i = j;
~%*l>GkP* 可见,参数被正确的选择了。
R1LirZlzJ y ~
K8 mx}5":} h~#F2#. $=plAi 八. 中期总结
5>9Q<* 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:
U^7hw(}me 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
B1}i0pV,, 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
QwhO/ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
|^ 8ND#x 55O}S Us!P VjWJx^ZL# Hi[lN7ma8 q<E7qY+ c/K#W$ l 九. 简化
e W8cI)wU 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。
!b`fykC 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Zl3l=x h 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:
la{?&75] 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
= cxO@Fu +-*/&|^等
U[pHT _U 2. 返回引用。
2*D2jw =,各种复合赋值等
F4\:9ws 3. 返回固定类型。
']2Vf]dB 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
z!6_u@^- 4. 原样返回。
-4QZ/ * operator,
LkJq Bg 5. 返回解引用的类型。
%@:>hQ2; operator*(单目)
-`q!mdA2 6. 返回地址。
LBG`DYR@
operator&(单目)
z\tY A 7. 下表访问返回类型。
zKP[]S- operator[]
]CP5s5 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
A/=cGE operator<<和operator>>
&G%AQpDW5 i}LQ}35@ 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。
qE2<vjRg 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
&k) +]r 3)VO{Cj! template < typename Left >
l atm_\ struct value_return
$Z&6 {
%t_'rv template < typename T >
G:b6Wf struct result_1
x%X3FbF] {
&H# l* typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
~W>{Dd(J_ } ;
~*EipxhstJ yzfiH4 template < typename T1, typename T2 >
%u%;L+0Q[ struct result_2
ypM,i {
6T4"m typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
'dwsm7Xd } ;
5L6.7}B } ;
9*iVv)jd 1N _"Mm{
[uqr 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
}%wP^6G*x\ ^e "4@O" 下面我们来剥离functor中的operator()
7V=deYt_p 首先operator里面的代码全是下面的形式:
tz65Tn_M #p=+RTZ< return l(t) op r(t)
%+/v")8+? return l(t1, t2) op r(t1, t2)
1<x5{/CZ return op l(t)
e#5WX return op l(t1, t2)
j\KOKvY) return l(t) op
iU.` TqR7 return l(t1, t2) op
u@D5SkT return l(t)[r(t)]
X ([^i;mr return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
A["6dbvv G AH< 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:
:D}?H@(69 单目: return f(l(t), r(t));
5Qg*j/z? return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
nS$4[!0 双目: return f(l(t));
TS=%iMa return f(l(t1, t2));
zk70D_}L 下面就是f的实现,以operator/为例
vyc<RjS_x d<?Zaehe\ struct meta_divide
:OU(fz] {
T:Q+ Z }v+ template < typename T1, typename T2 >
"nJMS6HJ[ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
LkeYzQH/l {
xg%{p`` return t1 / t2;
B7A.~'= }
:zC=JvKT } ;
MeV4s%*O+ i{:?Iw 'ay 这个工作可以让宏来做:
^38kxwh 9&kY>M>z0 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
:1'1n template < typename T1, typename T2 > \
n>^9+Rx|i static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
78T;b7!-C 以后可以直接用
]mJ9CP8P1c DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
5FJ%"5n& 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
!pa7]cZ (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。。。)
.}R'(gN\6 qYqd -R 9%k4Ic%P 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
!
,]Fx kVWrZ>McK template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
'#K~hep class unary_op : public Rettype
ZnbpIJ8cV {
%D7^. Left l;
/ORK9g public :
KPK`C0mg@k unary_op( const Left & l) : l(l) {}
,iiI5FR ctb
, w template < typename T >
pdQaVe7tRo typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*JW.ca} {
2#`d:@r return FuncType::execute(l(t));
I`{=[.c }
Nde1`W]: 50S*_4R template < typename T1, typename T2 >
H6#SP~V typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
O> wGJ. {
5*"WS $ return FuncType::execute(l(t1, t2));
dZ,7q_r,~ }
tr
8Q{ } ;
N:^4OnVR 00W_XhJ <1V>0[[e 同样还可以申明一个binary_op
h1j1PRE aIfB^M*c5 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
w `M/0.)V class binary_op : public Rettype
,;=
S\ {
CwEb ? Left l;
yK2>ou
Right r;
+ L5 public :
j,_{f =3; binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
f`J[u!Ja s;[64ca]Q template < typename T >
'#r^W2 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a- /p/
I-% {
n 8| return FuncType::execute(l(t), r(t));
%eu_Pr 6X }
H~<wAer,Op uvD*]zX template < typename T1, typename T2 >
Mb%[Qp60 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
w^$$'5= {
dfeN_0`- return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
\y/0)NL\ }
U%2{PbL
} ;
SkXx:@ JZNvuP D 3V/|" R2s 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
$)O\i^T 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
X 0m6<q DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
x A ZRl 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
`MMZR=LA 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
+m6acu)N. 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
H,1Iz@W1 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
h3-dJgb 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
Bk4|ik} 下面是修改过的unary_op
y{qKb:~wv B\7 80p< template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Q"{Q]IT class unary_op
EG!):P {
[%7oq;^J Left l;
)RwO2H yi1V \8DC public :
Yh;A \E:l
E/y unary_op( const Left & l) : l(l) {}
BO=j*.YKy Js8d{\0\ template < typename T >
![@\p5-e struct result_1
`lq[6[n {
h|&qWv typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
q"^T}d d, } ;
qgLj^{ [U?a %$G> template < typename T1, typename T2 >
0f|nI8,z struct result_2
v/DWy(CC {
5-X(K 'Q typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
s av } ;
w4p<q68 FZhjI 8+,~ template < typename T1, typename T2 >
wrt^0n'r)c typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
erZ%C < {
l7=WO#Pb return OpClass::execute(lt(t1, t2));
5oIgxy }
9l9|w4YJs z}m)u template < typename T >
xu0pY(n^r typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
O_wRI\! {
ZnYoh/ return OpClass::execute(lt(t));
zd3%9r j$ }
{VrjDj+Xy <swYo<?J# } ;
#EdsB ? v2JuhRe !NFP=m1 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
0?nm`9v6 好啦,现在才真正完美了。
,=kQJ| 现在在picker里面就可以这么添加了:
Kzd)Z
fnD0 t{)J#8:g template < typename Right >
CK+_T}+- picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
gcfEJN4' {
(t)a u return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
K2R[u#Q }
{n>W8sN< 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。
pI|H9 wsNM'~( Mw+8p}E D#,P-0+% !EQMTF=( 十. bind
h
.$3jNU 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
RI%ZT 先来分析一下一段例子
;MR(Eaep ;ywQk| r n7S~nk int foo( int x, int y) { return x - y;}
_=eeZ4f bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
&t\KKsUtd bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
LMvsYc~]q 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
3;J)&(j0 我们来写个简单的。
Vi~F
Q 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
?g$dz?^CK& 对于函数对象类的版本:
:!f1|h jpCQ2 XD: template < typename Func >
/#M|V6n struct functor_trait
xv{iWJcs {
Nz&J&\X)tD typedef typename Func::result_type result_type;
huau(s0um } ;
v*nX 对于无参数函数的版本:
@"m?
# uz1t uX_ template < typename Ret >
sGCV um} struct functor_trait < Ret ( * )() >
VlVd"jW {
nO~TW typedef Ret result_type;
DaW_-:@s } ;
EnrRnVB 对于单参数函数的版本:
[lsr[`SJ< Cp_YIcnEJ template < typename Ret, typename V1 >
hNV"{V3`{ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
8yH) 8:w {
r)dT,X[}F typedef Ret result_type;
?hS n) } ;
b
"4W`
A 对于双参数函数的版本:
(s,*soAN 3`&2- template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
<8Qa"<4f; struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
;&|ja]r {
DiAPs_@ typedef Ret result_type;
MS6^= [" } ;
Nvs8t% 等等。。。
w $7*za2 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
DB yRP-TH w*ig[{
I template < typename Func >
m?_S&/+* struct func_return
}0T1* .Cz {
8KD7t&H template < typename T >
74%,v| struct result_1
aF$HF;-y {
3_IuK6K2 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
}@V(y9K } ;
Rtn.cSd /r|^Dc Nx template < typename T1, typename T2 >
6tM CpSJ struct result_2
zQ}:_ {
im_W0tGvF typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
S >uzW # } ;
9q;\;- } ;
@7%nMTZ@&v 38%]GQ s} ,p>8 最后一个单参数binder就很容易写出来了
:?{ **&= VuFH
>8n template < typename Func, typename aPicker >
e.i5j^5u class binder_1
UR?[ba_h {
O~B
iqm Func fn;
8@qYzSx[ aPicker pk;
8J%^gy>m] public :
;t@zH+*} . #;ZM[v template < typename T >
0vUX^< struct result_1
&?*M+q34 {
AFl]w'= typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ekfD+X } ;
JcZs\ fl9 b IcLMG
s template < typename T1, typename T2 >
lx~!FLn struct result_2
Ud:v3"1 {
y&A*/J4P typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
OUe@U;l{Z } ;
Rw*l#cr=. D2~e@J(K binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
H__9%p# ~d7!)c`z template < typename T >
[X=-x=S, typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
H(!)]dO {
@Wy>4B^ return fn(pk(t));
on+
c*# }
BULX*eOt template < typename T1, typename T2 >
^!1mChf typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
j|KZ HH%dc {
gec<5Ewg return fn(pk(t1, t2));
zMKW@ }
29pIO]8; } ;
+BM (0M+ Dq
Kk9s;6_ f5Zx:g 一目了然不是么?
z![RC59S 最后实现bind
BM1uZJ0 "Sc_E}q|e N|T%cdh:/ template < typename Func, typename aPicker >
qp^O\>c picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
xRJv_=dT {
"Q#/J)N return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
'i{kuTv }
_UYt "MKgU[t 2个以上参数的bind可以同理实现。
"o`N6@[w^ 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。
8,#v7ns}# ;_,= 十一. phoenix
g` 6Xrf Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
%.BbPR 7?h a{QHv0goG for_each(v.begin(), v.end(),
%s%v|HDs (
AIF?+i%H} do_
fEWS3`Yy [
pA+W
8v#* cout << _1 << " , "
sbrU;X_S ]
x;l\#x/< .while_( -- _1),
"ZNiTND cout << var( " \n " )
P(d4~hS )
$985q@pV0 );
<jQ?l%\ 9@#Z6[=R, 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
u} JL*}Q 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
^LE`Y>&m operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
j\("d4n%C 那么我们就照着这个思路来实现吧:
$OHY^IE( SY["dcx+ .:*V
CDOM template < typename Cond, typename Actor >
nfq class do_while
g9H~\w {
vdYd~>w Cond cd;
{%'(IJ|5z Actor act;
]YQlCx` public :
r
Ka7[/ template < typename T >
i))S%!/r~ struct result_1
cV_nYcLkz {
C#`eN{%.YT typedef int result_type;
}L{en } ;
ync2X{9D zJOjc/\
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
G7DEavtr .ZFs+8qU> template < typename T >
n@mWBUM typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}>=k!l{ {
{^1GHU do
\Q|1I {
G@oY2sM" act(t);
3aQWzEnh }
:t8(w>oW while (cd(t));
h )"PPI return 0 ;
@H"~/ m_o }
b !J21cg<L } ;
j~(rG^T I&U?8 <YP>c 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
scCOiK) 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。
p)N= 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。
.vj`[?T 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。
DmM<Kkg.J 下面就是产生这个functor的类:
R)"Ds}1G @Nn9-#iW Pdmfn8I]% template < typename Actor >
6&S;Nrg9 class do_while_actor
(n05MwKu\ {
D+]#qS1q Actor act;
CDQ}C=4 public :
_{)e\n do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
$*V:;-H 2K'3ry)[y template < typename Cond >
k)UF.=$d picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
+N:K V}K } ;
sWP5=t(i+9 Yj|Oy
G4vXPx%a8 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
A,{X<mLFb 最后,是那个do_
<f &z~y= Dj'aWyW' \?{nP6= class do_while_invoker
%| }obiV) {
,di'279| public :
~Jrtm7 template < typename Actor >
]y>)es1 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
-Mx"ox {
!Low%rP return do_while_actor < Actor > (act);
r5h}o)J }
Sg(fZ' - } do_;
X}Bo[YoY$ &u( eu'Q3 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
jhjb)r. 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
;|6kFBGC"+ 最后来说说怎么处理break和continue
m!3b.2/h 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。
BoE;,s>]NW 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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