一. 什么是Lambda
<T~fh>a 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Q2WrB+/ 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,
[#fqyg $<DA[
%pv FNRE_83 Q6<Uuiw class filler
>l*9DaZ {
y(BLin!O. public :
e$|)wOwU void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
BQmafpp` } ;
.Eyk?"^ HSFf&|qqx $>37PVVW 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:
!/9Sb1_ ~ EF{'J8AQ <g1hdF0 7027@M?A? for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
`5jB|r/ dllf~:b fszeJS}Dw 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
H LGy"P P[K
T *J5euA5= "r3s'\ 二. 战前分析
jmVy4* P_ 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。
\(t>(4s_~ 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
iz5wUyeg W%QtJB1) k(Xv&Zn for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
4^9_E&Fa /* --------------------------------------------- */
QRa6*AYm vector < int *> vp( 10 );
AQU: 0 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
"lb!m9F{ /* --------------------------------------------- */
{/!"}{G1e sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
]Y!
Vyn /* --------------------------------------------- */
ExU|EN- int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
8ngf(#_{_n /* --------------------------------------------- */
vK~KeZ\,p= for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
4?uG> ;V /* --------------------------------------------- */
wA&)y>n- for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Y\S^DJy iFchD\E*o UHHKI)( k}qiIMdI 看了之后,我们可以思考一些问题:
hvZR4|k> 1._1, _2是什么?
HaUo+,= 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。
%E_{L 2._1 = 1是在做什么?
n:] 1^wX# 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。
=x]dP. 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。
glIIJ5d|, IcA~f@ {-qTU6 三. 动工
SXF_)1QO\W 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
K7Tell\` JPKZU<:+V M&-/&>n! "A3xX&9-q template < typename T >
bUL9*{>G class assignment
' "
yl>" {
be@uHikp;v T value;
3o^M% public :
^Z+D7Q assignment( const T & v) : value(v) {}
>1zzDd_ template < typename T2 >
zt}p-U2I T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
,KaWP } ;
EOC"a}Cq- YNk|UwJi ZM!~M>B9R 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Jx?>1q=M 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
#C}(7{Vt 5(Oc"0''H FQl|<l6 >Sah\u` class holder
4+bsG6i {
essW,2,rjC public :
;Bi{;>3 template < typename T >
G"wQ(6J@ assignment < T > operator = ( const T & t) const
O,#[m:Ejb {
!%9I%Ak^ return assignment < T > (t);
f
d5~'2 }
X|G+N(`|( } ;
_gh7_P^H=d 3/05ee;| Ba~Iy2\x 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:
F
tjm@:X j]SkBZgik static holder _1;
t,nB`g? Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
#1R
%7*$i rfpxE>_|G for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
E3.s8}} 而不用手动写一个函数对象。
[N)M]u =Y[Ae7e iq-o$6Pg G> >_G<x 四. 问题分析
s6uAF(4, 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。
Cn '=_1p 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。
U 7?ez 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
HskN(Ho 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
eRbO Hj1 下面我们可以对这几个问题进行分析。
8?XZF[D X.<R['U&\ 五. 问题1:一致性
O ?Tg`] EX 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?|
?Y* PVx9Y 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
qI@_ 2=EKAg=S struct holder
O!tD1^O!1} {
:_ox8xS4 //
3s2M$3r)6 template < typename T >
,pzCJ@5 T & operator ()( const T & r) const
C"<@EMU9 {
t`B']Ac;T return (T & )r;
?f&I"\y }
:~Y$\Ww(~ } ;
EM}z-@A> 5{Wl(jwb 这样的话assignment也必须相应改动:
H=C;g)R P+h&tXZn8 template < typename Left, typename Right >
=@o} class assignment
63=m11Z4 {
KHtY
+93 Left l;
AAcbY; Right r;
I"4B1g public :
Ip0q&i<6 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
.<dmdqk] template < typename T2 >
v!Z 9T T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
CgC wM=!r } ;
ej+!|97M 3I+pe; 同时,holder的operator=也需要改动:
@@jdF-Utj; `Fj(g!` template < typename T >
1S.~-K*X assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
':3KZ4/C {
FQ%mNowuj return assignment < holder, T > ( * this , t);
lDeWs%n }
!=:c8V Sqs`E[G* 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。
x#D=?/~/Kv 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
-}@9lhS, >Fz$DKr[ return l(rhs) = r;
HV@:!zM 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
intf%T5# 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
P>|2~YxjU O [/~V= template < typename Tp >
gZ3!2T> class constant_t
SCij5il% {
4KCxhJq const Tp t;
e=2D^G#qE public :
F*f)Dv$p constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
q@:&^CS template < typename T >
LxT ]- const Tp & operator ()( const T & r) const
YVT^}7# {
n>WS@b/o return t;
XJ;/kR }
h.*|4; } ;
<T).+
M/ .FU EF) 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
;/@R{G{+~; 下面就可以修改holder的operator=了
W=!f rAKdf?? template < typename T >
4%TC2Laii assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
N!AFsWV {
T (qu~} return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
cO:x{~ }
i(WWF#N5 2xX7dl(cC 同时也要修改assignment的operator()
7F.,Xvw&@ q`P:PRgM template < typename T2 >
`f'P T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
<mN3:G 现在代码看起来就很一致了。
VZ8L9h<{" ,P}c92; 六. 问题2:链式操作
t(Uoi~#[ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
#XsqTK_nk 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。
9L};vkYk# 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。
Fr~xN!
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。
e\<I:7%Rg 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
x>^S..K}L% O%r<I*T^r template < typename T >
>KE(%9y~ struct result_1
7u zN/LAF {
Dng^4VRd typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
>qE$:V"_5 } ;
GOt@x9% /?sV\shy 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
_3hEYeh mIyaoIE|$ template < typename T >
gP3[=a"\ struct ref
)Ii=8etdv {
?Rdi"{.wI typedef T & reference;
o! 8X< o } ;
+"!IVHY template < typename T >
x-1[2K1"[ struct ref < T &>
?CIa)dhu {
&~i1 @\] typedef T & reference;
*4ID$BmO } ;
G.Q+"+*^ 8PQt8G. 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
/W9=7&R0 jAu/]
HZx template < typename T >
c&Dy{B! typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
5J,vH[E {
\m<*3eS return l(t) = r(t);
IY'S<)vOY }
`)'YU^s 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
L,i-T:Z~= 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
}sFHb[I & IoC,\$s, 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
C
RNO4 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
vQ;Z 0_ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
4
QWHGh" +5 调用divide的对象返回一个add对象。
t?\osPL 最后的布局是:
{S?.bT%& Add
m*1=-"P / \
R&?p^!`% Divide 5
i[B%:q:& / \
'
{Q L`L _1 3
^#nAS2w7U 似乎一切都解决了?不。
j'Fni4; 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
6Pz\6DU,I 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
d$!ibL#o 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:
y=t
-/*K 8W{R&Z7aL template < typename Right >
&:rf80`z. assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
EB\\
F Right & rt) const
R7#B_^ $ {
J&Ah52 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
$3So`8Bm[$ }
^Kn}{m/3Y 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
u!O)\m- 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。
+:b|I'S 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。
hGsYu ) 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。
},l3N K 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。
}q^CR(h (R 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?
37VSE@Z+ 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:
dP82bk/e 0VPa=AW template < class Action >
d2pVO]l YZ class picker : public Action
ZPXxrmq% {
bFcI\Q{4 public :
!( /dbHB picker( const Action & act) : Action(act) {}
:>|[ o&L // all the operator overloaded
).\%a
h } ;
vV%w#ULxE~ G3q\Z`|3h 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。
u
BvN*LQ 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:
=oBV.BST u E;yP.<PW template < typename Right >
ig6F!p picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
q:fkF^> {
8q_nOGd return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
env]*gx+= }
jVr:O` =m UtBD.; Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
/)j:Y:5 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。
{a(TT)d $. Ih- template < typename T > struct picker_maker
{<V{0
s% {
U<zOR=_ typedef picker < constant_t < T > > result;
PA Jt M } ;
%5'6^bT template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
tks1*I$S< {
&4LrV+`$V typedef picker < T > result;
Uo# Pe@ieQ } ;
mk}8Cu4 1$4dzI() 下面总的结构就有了:
->d3FR functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
svN&~@l picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
Vf0m7BJc3 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
}5EvBEv-) 至此链式操作完美实现。
_qr?v=,-A -GH>12YP :U=*@p4? 七. 问题3
o^mW`g8[ 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
#>}cuC@ t~3!| @3i template < typename T1, typename T2 >
Q/I/>6M7UZ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
H>%K}Fh {
.^eajb`: return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
l4RZ!K*X_" }
#V@[<S2 4PR!OB 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
A|7%j0T 51xiX90D template < typename T1, typename T2 >
|Y4c+6@_ struct result_2
S/V%<<[>p] {
1GE[*$vuq typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
=XVw{\#9 b } ;
+JsMYv tw,uV)xm 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?
zt6GJz1q 这个差事就留给了holder自己。
Kqm2TMO]>V m9 1Gc?c @kd`9Yw template < int Order >
G8}k9?26( class holder;
jBb:) template <>
1N,</<" class holder < 1 >
qx|~H'UuBN {
\(C6|-:GY public :
~m3Q^ue template < typename T >
yhc}*BMZ struct result_1
3s;^p,9
Y {
*mby fu0q typedef T & result;
508v:?^' } ;
<- L}N ' template < typename T1, typename T2 >
g=n{G@ *N struct result_2
^M0 {
g%TOYZr!X typedef T1 & result;
BlnR{Y } ;
{u~JR(C: template < typename T >
]lqLC typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
DHQS7%)f` {
xa8;"Y~"bg return (T & )r;
a5caryZ"z }
r'8qZJgm template < typename T1, typename T2 >
gamE^Ee typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
a`I
\19p] {
XlLG/N
return (T1 & )r1;
a@!(o )> }
o, PpD,, } ;
?.Q$@Ih0 \(_(pcl template <>
F/V-@SF class holder < 2 >
@CMEmgk~ {
]n}aePl}oU public :
0RgE~x!hI template < typename T >
F_G .$aCc struct result_1
fJOwE
g| {
b+1!qNuCW# typedef T & result;
0nbY~j$A= } ;
(@m/j2z template < typename T1, typename T2 >
H-\Ym}BGu struct result_2
!#d5hjoX
{
&+ "<ia( typedef T2 & result;
8yk7d76Y } ;
1_WP\@O template < typename T >
{8>g?4Q# typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
_iu~vU)r {
F42<9)I return (T & )r;
CFC15/yU }
zzK<>@c template < typename T1, typename T2 >
90#* el typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
<2N{oK. {
JR8|!Of@B return (T2 & )r2;
'i',M+0>jC }
S/"G=^~ } ;
<?s@-mpgN ]~2iducB, )xq=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> >。
v*[UG^+) 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
=p^$>o 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
k4a51[SYBK ?Z2`8]-E return l(i, j) = r(i, j);
Unvl~lm6 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
\3OEC` Ge_fU'F return ( int & )i;
Q3Pu<j}Y return ( int & )j;
URceq2_ 最后执行i = j;
yDfH`]i)U 可见,参数被正确的选择了。
?7}ybw3t] D=Q.Q D&i\dgbK FQJiLb._Z %N)B8A9kh 八. 中期总结
]DKRug5 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
Q 9fK)j1$ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
EB|
iW2' 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
dP?prT 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
K[kK8i+( QEg[ ~Oa$rqu%m 3CgID6[Sy <o/!M6^: u?"="-^ 九. 简化
e8rZP(g&g 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。
cI P.5)Ca 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
/v^'5j1o 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:
h;,1BpbM 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
^R=`<jx +-*/&|^等
]XU4nNi 2. 返回引用。
8T1zL.u>q =,各种复合赋值等
VcGl8~#9 3. 返回固定类型。
>ei~:z]R 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
>MJ#|vO 4. 原样返回。
:h5G|^
operator,
$m;`O_-T 5. 返回解引用的类型。
y{/7z}d operator*(单目)
'y\Je7 6. 返回地址。
?HJh;96B operator&(单目)
j*@@H6G 7. 下表访问返回类型。
5CZyA`3V^5 operator[]
]Cj@",/3# 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
;Ax-f04gG operator<<和operator>>
?V,q&=9 K fD.J) OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
Ly&+m+Gwu 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
?<${?L> )i}j\";>L template < typename Left >
OL>)SJj5 struct value_return
Qn7T{ BW {
'{cSWa|
# template < typename T >
Rjq Xz6 struct result_1
ss[`*89 {
0W(mx-[H/ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
][wb4$2 } ;
]R_R`X? n9xP8<w8
template < typename T1, typename T2 >
])wdd>' struct result_2
@>HTbs6W {
i+h*<){X typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
iI{L>
} ;
<mQXS87 } ;
LP6p !{g<RS(c qFD ZD)K 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
3Rc*vVnI )[ A-d(y= 下面我们来剥离functor中的operator()
(iX8YP$ % 首先operator里面的代码全是下面的形式:
!gve]>M .JPN '; return l(t) op r(t)
IplOXD return l(t1, t2) op r(t1, t2)
*Jgi=,!m return op l(t)
8
MQq3 return op l(t1, t2)
^FKiVKI: return l(t) op
T9
/;$6s* return l(t1, t2) op
eCYPd-d return l(t)[r(t)]
HEBeJ2w return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
?qNU*d hI'WfF!X 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
rW)h?, b 单目: return f(l(t), r(t));
=p8uP5H return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
BB6[(Z 双目: return f(l(t));
^O18\a return f(l(t1, t2));
I.n,TJoz4J 下面就是f的实现,以operator/为例
xvV";o BM<q;;pO struct meta_divide
9B!Sv/)y!r {
=#2c
r:1 template < typename T1, typename T2 >
;cXw;$&D static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Bn7uKa{P {
J?9jD:x return t1 / t2;
XVqOiv) }
:~otzI4%! } ;
LqbI/AQ) 5MVa;m 这个工作可以让宏来做:
CIx(SeEF {Rkd;`Q`! #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
lS4r pbU_ template < typename T1, typename T2 > \
?H=q!i static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
L}`/v]E"eU 以后可以直接用
/W/e%. DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
jVQy{8{G 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
IMkE~0x4</ (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。。。)
}|.<EkA |-Uh3WUE6 J#I RbO) 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
+/ZIs|B4,z i>YS%&O? template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
2!{D~Gfl= class unary_op : public Rettype
fB8, )& {
#7]Jz.S Left l;
,U~A=bsa public :
h3o'T=`Sm unary_op( const Left & l) : l(l) {}
suY47DCX) 1,-C*T}nR template < typename T >
)2&3D"V typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
tm+*ik=x| {
pey=zR! return FuncType::execute(l(t));
h}
`v0E }
o;$xN3f, 'JOUx_@z template < typename T1, typename T2 >
;7'O=% typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$Zu?Gd? {
Ymz/: return FuncType::execute(l(t1, t2));
gJQ#j~' }
:W.H#@'( } ;
rYb5#aT[ )9hqd WC#6(H5t$ 同样还可以申明一个binary_op
V&*IZt& ,8e'<y template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
`HX:U3/ class binary_op : public Rettype
dua F?\vv {
rfqwxr45h Left l;
Pk;\^DRC Right r;
`D4Wg<,9 public :
-c_l
n K binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
AY /9Io- .KrLvic template < typename T >
?2]fE[SqY typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@7Ec(]yp {
39v Bsc return FuncType::execute(l(t), r(t));
QP(0 }
y98FEG#S} "wgPPop template < typename T1, typename T2 >
M+ +Dk7B typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
EtcT:k?y {
ciblj?"Wi return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
\u,CixV= }
y\T$) XGV } ;
uj8saNu o(hUC$vW JP>EW&M 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
&qx/ZT 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
9hzu!}~'I DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Nf| 0O\+%y 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。
9^a|yyzL 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Jh-yIk 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。。。
E=I'$*C\D 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
}>{R<[I!G 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
w){B$X 下面是修改过的unary_op
xrf|c [U&k"s? template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
_}F&^ class unary_op
y!b"Cj {
@NM0ILE Left l;
B
~v6_x nt2b}u>* public :
I):c# =Zj
7dn;EN unary_op( const Left & l) : l(l) {}
hk?i0#7W m6i ,xn template < typename T >
Qsbyy>o) struct result_1
QNbZ) {
Nw"df=,{ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
5iw\F!op: } ;
#(tdJ<HvC| z4YDngf=4 template < typename T1, typename T2 >
N3u06 struct result_2
/dCsZA {
~cm4e>o typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
$n<1D -0!r } ;
-b!?9T?} RvR.t"8 template < typename T1, typename T2 >
gt8dFcm|s typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
f#l9rV"@g {
^&;,n.X5Z return OpClass::execute(lt(t1, t2));
K@p9_K8 }
#._JB-,' _WS8I> template < typename T >
q]4h#?.-1v typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&b (* {
/`M# return OpClass::execute(lt(t));
e#oK%
{A }
]WMzWt:L 7&id(&y/ } ;
,1I-%6L {iyJHY N^QxqQ~
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
LuZlGm 好啦,现在才真正完美了。
:}N heRi 现在在picker里面就可以这么添加了:
X!|eRA~o 8=D,`wog template < typename Right >
'-"[>`[q picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
M[qhy. {
2sGKn
a return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
:
;8L1' }
^|<>`i6 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
kI"9T`owR !>F70 GbLHzw ! VT$U6 E]Mx<7;\. 十. bind
ICz:>4M-dn 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。
`% \CO` 先来分析一下一段例子
LGc8w>qE ]\rQ{No ]EK(k7nH int foo( int x, int y) { return x - y;}
.c>6}:ye bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
mx)!] B" bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
%oqKpD+ 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。
Ko&4{}/ 我们来写个简单的。
1V]ws}XW 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
/[?}LrDO 对于函数对象类的版本:
P<>NV4 &j~9{ C template < typename Func >
f@`|2wG struct functor_trait
@q!T,({kx {
zsuqRM
" typedef typename Func::result_type result_type;
.$s']' = } ;
zHKP$k8 对于无参数函数的版本:
C[fefV9g2 5BA:^4zr? template < typename Ret >
g(zeOS]q} struct functor_trait < Ret ( * )() >
&yP|t":HWX {
@(c^u; typedef Ret result_type;
;39b.v\^ } ;
Hya.OW{ 对于单参数函数的版本:
|fyzb=Lg 1>[#./@ template < typename Ret, typename V1 >
RL&0?OT struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
} J?,?>Z {
>-V632(/{o typedef Ret result_type;
u3Z]!l } ;
rV\G/)xL 对于双参数函数的版本:
U B+~K/ /*;a6S8q template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
'__>M>[ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
4IW
fp&Q! {
--diG$x. typedef Ret result_type;
>!qtue7B } ;
k>i`G5Dh 等等。。。
CF3x\6.q} 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
R<fF
^^ p8XvfM template < typename Func >
4RctYMz struct func_return
-uN{28;@ {
6|lsG6uf template < typename T >
8g:VfzaHu struct result_1
13 h,V]ak {
w;Azxcw typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
%AJ9fs4/ } ;
V5-!w0{ %h(%M'm? template < typename T1, typename T2 >
MtwlZg`c3 struct result_2
9:g A0Z {
_1RvK? ;.{ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
E5A"sB
} ;
3f$n8>mq } ;
s#<fj#S t{B@k[| dSKvs" 最后一个单参数binder就很容易写出来了
5s\;7> |X*y-d77W template < typename Func, typename aPicker >
>VZxDJ$R class binder_1
v.*fJ {
LK4NNZf7 Func fn;
">!pos`<C aPicker pk;
uO]|YF public :
vn*K\, >o13?-S%e template < typename T >
ELV~
ayp5 struct result_1
wZ0bD&B
{
YJ6:O{AL1 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
wEq&O|Vj } ;
#5h_{q4l $Tv~ *|a template < typename T1, typename T2 >
,d*1|oUw struct result_2
A",}Ikh='` {
$,O8SW.O$ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
&\ca ? # } ;
]#DCO8Vk u(yN81 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Ohj^Z&j b00$3,L template < typename T >
m+8:_0x " typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!"<rlB,J {
|wJdp,q R return fn(pk(t));
I9L3Y@(f6m }
zqrqbqK5R template < typename T1, typename T2 >
^w%%$9=:r typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
b3_P??yp {
3n)Kzexh return fn(pk(t1, t2));
8mmnnf{P }
4".I*ij } ;
r[^.\&- UAz^P6iQ`~ u0<yGsEGD 一目了然不是么?
|AE{rvP{@ 最后实现bind
@D*PO-s9 ud(0}[ w%TrL+v template < typename Func, typename aPicker >
R}w}G6"\ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
AH/^v;- {
yogL8V-^4 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
*w.":\P] }
,]ySBAO OY(CB(2N 2个以上参数的bind可以同理实现。
<K&A/Ue 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
^HR8.9^[1u M]k Q{( 十一. phoenix
xMQ>,nZ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
At[Q0'jkc 6ERMn"[_w for_each(v.begin(), v.end(),
:4)x (
#>KiX84 do_
t}I@Rmso [
>WZbbd- cout << _1 << " , "
w^zqYGxG) ]
zJ(DO>,p& .while_( -- _1),
"
wT?$E cout << var( " \n " )
R=a4zVQ )
6^J[SQ6P );
;{H Dz$ 0U/[hG"DKN 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:
KyT=:f
V 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
Q5dqn"? operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
a;KdkykG 那么我们就照着这个思路来实现吧:
JW><&hY$" oL R/\Y( NTX0vQG template < typename Cond, typename Actor >
kl~/tbf class do_while
yU/?4/G! {
9 4H')( Cond cd;
$Yu'B_E6p Actor act;
gloG_*W public :
B_[I/ ? template < typename T >
$ S3b<]B struct result_1
Ap?,y? {
JAjiG^] typedef int result_type;
?kZ-,@h: } ;
3mYW] k ?6d\Q do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
SXl~lYUL (O(TFE5^ template < typename T >
M0C)SU5" typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^{IZpT3 {
;u(*&vRqr^ do
T?[;ej: {
vOCaru?~h act(t);
S]%,g%6i }
Bca$%3M while (cd(t));
@}Ry7H0O return 0 ;
|6?s?tC"u }
xc@$z*w } ;
bWb/>hI8
Q t {1 [Ip w+j\Py_G" 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
2.Ww(`swL 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。
v4E=)? 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。
'l\PL1 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。
Hci>q`p# 下面就是产生这个functor的类:
iNl<<0a %=2sz>M+ 4<}@hk
Y template < typename Actor >
]smu~t0\ class do_while_actor
5CcX'*P {
(ot56`,k Actor act;
}m?Ut| public :
;c]O *\/ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
, vvfk=- $ eL-fg template < typename Cond >
RJ0,7E<B picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
}yrs6pQ } ;
dVMl;{ 8r[TM ?P|z,n{ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
{W{;VJKQ2 最后,是那个do_
,%x2SyA G6>sAOf 6A5.n?B{ class do_while_invoker
Rl0"9D87z {
M^HYkXn[ public :
[3S17tTc3 template < typename Actor >
yp=sL' E do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
h7K,q S {
7z, $ return do_while_actor < Actor > (act);
OA9P"* }
91&=UUkK? } do_;
M Tl
@#M ^)Y3V-@t 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
&Q"vXs6Gt 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Z|UVH 最后来说说怎么处理break和continue
*wmkcifF; 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。
nIB eZof 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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