一. 什么是Lambda
P;>!wU~* 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
'N|2vbi< 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,
kp.|gzA6 Ltl]j*yei _rG-#BKW8L 3U>S]#5} class filler
wH!}qz/ {
Iw*C*%}[Z public :
e00RT1L void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Z{
%Uw;d } ;
JkJhfFV > `0| X Qw}xGlF, 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:
ko>M&/^ pj j}K XWc|[>iO 69-$Wn43< for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
y^, "gD '&/(oJ;O~ 4fD`M(wv 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Px$'(eMj^3 ud.poh~| ItMl4P`| HoMQt3C 二. 战前分析
Qk|( EFQ9 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。
@H3|u`6V 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
s~/57S ]m RF[b$ 7/4~>D&-b for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
?DJuQFv /* --------------------------------------------- */
+<H !3sW vector < int *> vp( 10 );
YdPlN];[ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
QZWoKGd}+ /* --------------------------------------------- */
FV`3,NFk sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
@f-0X1C."N /* --------------------------------------------- */
CCC4(v int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
y+l<vJu /* --------------------------------------------- */
ST#PMb'izn for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
h=:*7>} /* --------------------------------------------- */
qmQFHC_ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Lax9
"xI 7eTA`@v5A ozT._C T..-)kL+p 看了之后,我们可以思考一些问题:
W5TqC 1._1, _2是什么?
>Zi|$@7t- 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
twAw01". 2._1 = 1是在做什么?
p0"BO4({{ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
Qh/lT$g 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。
TeOFAIU ?exALv'B cPx66Dh& 三. 动工
"pR $cS 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
<<i=+ed8eP >qr=l,Hi gX/|aG$a!U [''=>< template < typename T >
Mf!owpW
T class assignment
Uy:@,DW {
B[C7G7<B T value;
(
?atGFgu public :
*4zoAs lU1 assignment( const T & v) : value(v) {}
>:="?'N5l! template < typename T2 >
hLu&lY T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
o,iS&U"TC } ;
>6n@\n R9S7_u N)`tI0/W 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
x*3@,GmZl 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
y[TaM9< ?U7&R%Lh` n\~"Wim<b Z#H@BWN7 class holder
dP$y>%cB {
Vjv6\;tt8 public :
L2:oZ&:u`J template < typename T >
e,PQ)1 assignment < T > operator = ( const T & t) const
B(HNB\3u {
ch%Q'DR_I) return assignment < T > (t);
0:~gW#lD }
3 ATN?V@ } ;
#u!y`lek rjq -ZrC% w; yar=n 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
DK2c]i^|= TiwHLb9 static holder _1;
#MmmwPB_ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
J$o[$G_Z 1',+&2)oj for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
{'cs![U 而不用手动写一个函数对象。
FZ;YvdX6 h+\$Z] Ke'YM{ oY|
(M_; 四. 问题分析
`K1PGibV 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
U`},)$ 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。
?)i6:76( 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
gME:\ud$ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
9 ayH:; 下面我们可以对这几个问题进行分析。
O% j,:t'" }[YcilU_ 五. 问题1:一致性
Cf8R2(-4 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?|
lk5_s@V
l 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
7!]k#|u aC
$h_ struct holder
:Map,]]B_ {
*}50q9)/ //
iX&Z template < typename T >
67EDkknt T & operator ()( const T & r) const
'dd<<E {
&k {t0> return (T & )r;
5k!(#@a_T }
/0'fcjOaQ } ;
PDa06(t7 @5uyUSt] 这样的话assignment也必须相应改动:
dW] Ej"W qX}dbuDE"P template < typename Left, typename Right >
<ZN)
/,4PS class assignment
#==[RNM%ap {
JJ= ~o@|c Left l;
7ipY*DT8 Right r;
y2d_b/ public :
dvH67 x assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
'8iv?D5 M template < typename T2 >
>Kqj{/SWK T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
J[Y lo&w3 } ;
s?z=q%-p oWn_3gzw; 同时,holder的operator=也需要改动:
e3bAT.P [9# #Kb template < typename T >
-bG#h)yj assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
m''i E {
)Q N=>J return assignment < holder, T > ( * this , t);
_'o^@v: }
v:!7n rSzXa4m( 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
SK~;<>:37 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
/3bca !O dh7)N}2 return l(rhs) = r;
s2
t-T0; 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
Y?q*hS0!H 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
2R~=@ 5 }(YMsUb template < typename Tp >
9fk\Ay1P class constant_t
knj,[7uh {
R _~m\P const Tp t;
YQw/[ public :
`XRb:d^ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
KfN`ZZ< template < typename T >
Qc)RrqYNGF const Tp & operator ()( const T & r) const
mYU dh L^ {
[~&:`I1 return t;
tue%L]hc }
bU@>1>b6lE } ;
RI<Yg# ~P.-3 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
4h0jX9 下面就可以修改holder的operator=了
88X*:Kf?: )QJU]G template < typename T >
=iQ`F$M assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
=FC;d[U {
^5iY/t~Q return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
e&VR>VJEA }
;gw!;!T c&iK+qvh{ 同时也要修改assignment的operator()
4FP~+ |'>E};D template < typename T2 >
R2Fh^x T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
clU3#8P!= 现在代码看起来就很一致了。
9jJ/ RX p EIl$"^- 六. 问题2:链式操作
>@92K]J 现在让我们来看看如何处理链式操作。
w1/T>o 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
=<27qj
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
RHA>fXp 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
WSX@0A.&) 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
I@3c QxI mk3e^,[A template < typename T >
J7aK3he struct result_1
^_"q`71Dk {
hSf#;=9' typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
d$C|hT } ;
B7QtB3bn s9Q)6=mE 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:
%BP)m(S7 OrqJo!FEg{ template < typename T >
2$/gg"g+ struct ref
dJ"xW;" {
{83He@ typedef T & reference;
1*Fvx-U' } ;
QR-R5XNT[ template < typename T >
s%?p%2&RA struct ref < T &>
jnLo[Cf,H8 {
'V1 -iJj9 typedef T & reference;
lPSDY&`P } ;
i(qYyO' @nW(KF 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
i{x0#6_Y E)Epr&9S template < typename T >
WoT z' typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
FT?1Q' {
_WkcJe` return l(t) = r(t);
7Mbt*[n }
#;KG6I E 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
Nb,H8; 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
&_x/Dzu!z _nCs$U 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
jm!C^5! _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
WT? U~.U _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
jQBdS. }'v +5 调用divide的对象返回一个add对象。
%' g-%2C? 最后的布局是:
|~vQ0D
Add
GZ>% &^E / \
^T1-dw( Divide 5
vCe<-k / \
&!EYT0=>p _1 3
~0$F
V 似乎一切都解决了?不。
pD.@&J~ 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。
-{sv3|P> 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。
.L|ax).D 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:
(+v*u ]w4 wuC tg= template < typename Right >
=id $ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
3B|-xq;]I Right & rt) const
cNB$g )` {
$Lbe5d?\ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
8qLgB
}
_+Kt=;Y8 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
>u[1v 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。
$%"}N_M 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。
N5_.m(: 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。
6&Ir0K/ 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]'!FmXf 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?
3tcsj0Rb 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:
;GEu.PdxB h*LL(ow5 template < class Action >
N~KRwsDH class picker : public Action
t'/;Z: {
_o"3gfH&sJ public :
(dt_ D picker( const Action & act) : Action(act) {}
>43yty\
// all the operator overloaded
ZvKMRW } ;
/'_ RI /6*.%M>r 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。
#\["y%;W 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:
UN 4)>\Y G&H"8REm template < typename Right >
QYb?;Z picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
e%Xf*64 {
T1di$8 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
PGhZ`nl }
!27]1%Aw U:jf9L2 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
h4i$z-! 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。
;i?!qB>baX TRok4uc template < typename T > struct picker_maker
`5&V}"lB {
W)~.o/; typedef picker < constant_t < T > > result;
%$KO]
} ;
L=FvLii. template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
JU.%;e7 {
Bb"4^EOZ, typedef picker < T > result;
v fDb9QP } ;
F}DD;K
4N0nU 下面总的结构就有了:
<5}du9 @ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
u@'zvkb@ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
A+DYIS picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
X&8,.=kt"
至此链式操作完美实现。
yE9.]j >D#}B1(! X1dG'PQ 七. 问题3
GP'Y!cl 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
kweTK]mT 6x{IY template < typename T1, typename T2 >
:J-5Q]# ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
l!` 0I] } {
*
XGBym return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
e!Okc*, }
~l6Y<-! 9v2 ; 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
-;-"i J0 B'/ >Ax& template < typename T1, typename T2 >
!c($ C struct result_2
f~9Y1|6 {
$ 3B? typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
BF!zfX?n } ;
+N@F,3yNa I!O S&8:u 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?
Lc?O K"[m 这个差事就留给了holder自己。
Acv{XnB tY=TY{ RY mIo7 K5z{ template < int Order >
WfNMyI class holder;
ptQ(7N template <>
0z#kV}wE class holder < 1 >
`0D1Nh"%k {
uJ\Nga<? public :
J,Ap9HJt template < typename T >
b15qy? `y struct result_1
j #YFwX4. {
J@iN':l- typedef T & result;
4pT|r6!< } ;
;#j82 template < typename T1, typename T2 >
]l%.X7M9 struct result_2
j@!}r|-T {
-rlX<(pl) typedef T1 & result;
-`EoTXT*U } ;
RkwY3s" template < typename T >
j56 An6g typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
0&@pX~h: {
c<e\JJY5? return (T & )r;
n<*]`do,w }
%Ege^4PE template < typename T1, typename T2 >
J7vpCw2ni typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
3fTI&2: {
$(=1A>40 return (T1 & )r1;
.YF-t`{ }
#+k[[; 0 } ;
T_T{c+,Zd$ QGy=JHb template <>
tvRy8u; class holder < 2 >
UV.9KcN. {
(=rv `1 public :
UUqj?'Nv template < typename T >
nDy=ZsK struct result_1
jF9CTL< {
YYW70k: typedef T & result;
aM!# } ;
Kf~+jYobO template < typename T1, typename T2 >
{E|gV9g struct result_2
+~O{
UGB= {
LP /4e` typedef T2 & result;
NhX.yLb$ } ;
k^jCB>b template < typename T >
s#ZH.z@J typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
IOl"Xgn5 {
7gcG|kKT return (T & )r;
'O9=*L)X }
@x
+#ZD( template < typename T1, typename T2 >
/
u6$M/Cf> typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
;bE6Y]"Rz {
B$EP'5@b return (T2 & )r2;
\'*`te:{ }
,c l<74d } ;
[{$0E=&0 i]pG}SJ V"iLeC 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
*'-^R9dN.S 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
+to9].O7y 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
8 GN{*Hg F9r*ZyNlx return l(i, j) = r(i, j);
vy2aNUmt 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
\-w s[ V.:A'!$# return ( int & )i;
)W|jt/ return ( int & )j;
p>3'77
V 最后执行i = j;
n4y6Ua9m{ 可见,参数被正确的选择了。
%;$Y|RbmqE _B FX5ifK 38i,\@p`9$ K9'*q3z 8-YrmP2k 八. 中期总结
WEAXqDjM 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:
+Ob#3PRy 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
*wcoDQ b; 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
4+,Z'J%\[7 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
T]-~?;Jh8 Fg_s'G,` *PU,Rc()6 w[YbL2p ygt)7f5
RQNi&zX/ 九. 简化
4LJ}>e 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。
X{9o8
*V 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
/j@ `aG(a 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:
!5t 3Y 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
tdF[2@?+ +-*/&|^等
F:GKnbY 2. 返回引用。
~la04wR28 =,各种复合赋值等
>Fk`h=Wd 3. 返回固定类型。
QC,(rB 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
j88sE MZ 4. 原样返回。
l?_!eA operator,
\RyA}P5S 5. 返回解引用的类型。
-wMW@:M_ operator*(单目)
1[9j`~[([ 6. 返回地址。
CT%m_lN operator&(单目)
[:@?,?V\N 7. 下表访问返回类型。
*r$.1nke operator[]
+ Z2<spqG 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
KXCmCn
operator<<和operator>>
Q9tE^d+% qFbUM; 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。
)0MshgM 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
})vr*[ E?U]w0g template < typename Left >
u(WQWsN struct value_return
>ImM~SR) {
1t=X: ]0j template < typename T >
dU^<7 K:S struct result_1
ATp 6- {
4 xzJql typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
r;8z"* } ;
N@a'd0oTd |ZlT>u template < typename T1, typename T2 >
166c\QO struct result_2
]pTw]SK {
.ASwX typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
m>dcb
6B+g } ;
(ul-J4E\O } ;
%kFELtx 1y-lZ}s_ aW-o=l@; 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
G5y cGzYW~K 下面我们来剥离functor中的operator()
nYt\e]3 首先operator里面的代码全是下面的形式:
T&"dBoUq>G `G0rF\[ return l(t) op r(t)
@"Fp;Je\bN return l(t1, t2) op r(t1, t2)
w[oQ}5?9' return op l(t)
m&0BbyE.z return op l(t1, t2)
C;:L~)C@t return l(t) op
=C>`}%XT} return l(t1, t2) op
^H6d;n return l(t)[r(t)]
pQ^,. [[ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
UAXF64w{ D6)Cjc>a 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:
OK?3,<x 单目: return f(l(t), r(t));
RR"WO return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Etc?; Z[F# 双目: return f(l(t));
Fxth>O`$ return f(l(t1, t2));
QXxLe* 下面就是f的实现,以operator/为例
<kXV1@> hN:F8r+DG struct meta_divide
!:O/|.+Vmf {
ml33qXW: template < typename T1, typename T2 >
y(3c{y@~X static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
h?3,B0G {
^8oc^LOa~2 return t1 / t2;
}#W`<,*rL. }
l^UJes! } ;
jo;uR l S|q!? /jqj 这个工作可以让宏来做:
1u"*09yZd ]O7.ss/2 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
,D@;i template < typename T1, typename T2 > \
60aKT:KLC_ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
0gOrW= 以后可以直接用
:m++ iR DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
jq("D, 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
&J^4Y!gt (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。。。)
a?,[w'7FU Rg?{?qK\K i2FD1*=/? 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
TXJY2J*24 5Q$r@&qp template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
u
JQaHL! class unary_op : public Rettype
dm,}Nbc91( {
(,Ja
Left l;
qF{DArc public :
QlRoe|{ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
X<Th{kM2 T}t E/ template < typename T >
ovDJ{3L6O typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
t8DL9RW' {
&>W (l. return FuncType::execute(l(t));
fKTDt% }
i+)}aA 9QH9gdiw template < typename T1, typename T2 >
0eqi1;$b] typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
pM&]&Nk {
rQcRjh+E
H return FuncType::execute(l(t1, t2));
UR1JbyT }
B.22
DuE# } ;
0i5y(m&7 bB:r]*_
s] 3`fJzS% O 同样还可以申明一个binary_op
+HOCVqx :WK"-v template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
_(oP{wgB class binary_op : public Rettype
U/X|i / {
ePq13!FC/ Left l;
cebs.sF: Right r;
gV"qV public :
`dv}a-Q)c binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
/ojO>Y[< Sa;<B:| template < typename T >
t;.^K\S4 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
j\`EUC {
[lNqT1%] return FuncType::execute(l(t), r(t));
PTbA1.B }
Pt6hGSo. axK6sIxx template < typename T1, typename T2 >
+mfe*'AU typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Uvjdx(fY[a {
\~@[QGKN return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
*xE"8pN/ }
c=A(o } ;
9Fy\t{ks
""1#bs{n bBUbw *DF) 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
lAdDu 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
3h9Sz8 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
ORGv)>C| 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。
bQ-Gp;] 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
E`Jp(gK9F 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。。。
&W=V%t>Z 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
-}{%Q?rYj 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)
qQfqlD< 下面是修改过的unary_op
Sl3KpZ Gb(C#,xbK template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
nG"tO'J6 class unary_op
@+'c+ {
k}-yOP{ Left l;
:/C ?FHs9 ;^R A!Nj public :
L`9TB"0R+ };&HhBc!g unary_op( const Left & l) : l(l) {}
L5"8G,I '[Mlmgc5 template < typename T >
#yW.o'S+ struct result_1
YfE>Pn'r {
$[Tt#CJw typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
9z5\*b s } ;
v5(q)h !p}`kG template < typename T1, typename T2 >
H>60D|v[ struct result_2
{S[I_\3 {
ry.;u*F typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
p"Ot5!F> } ;
Jy \2I{I' G9DJa_]X template < typename T1, typename T2 >
9YP*f typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
LnP3z5d( {
U'tE^W return OpClass::execute(lt(t1, t2));
B\Xh3l]+j }
F-_%>KJS ;wJ~ha C template < typename T >
vB[~pQ;Z typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
86 *;z-G {
`AWy!}8 return OpClass::execute(lt(t));
y
Wpi| }
7FAIew\r <0CzB"Ap } ;
#EJhAJ B?+.2 {jvOHu 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
EE+`i% 好啦,现在才真正完美了。
,eR8~(`= 现在在picker里面就可以这么添加了:
6SE6AL<b $:Rn; template < typename Right >
FY$fV"s picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
4|`Yz%' {
)h#]iGVN} return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
h@=7R }
wZ#Rlv,3Wa 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。
~A6 "sb= {J (R KkEv#2n A]7<'el= >ajuk 十. bind
*myG"@P4hW 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。
*n8%F9F 先来分析一下一段例子
7W"/N#G x<)G( Xe* >1A*MP4 int foo( int x, int y) { return x - y;}
OA[&Za#w bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
P}0*{%jB bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
|'tW= 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。
@5WgqB 我们来写个简单的。
r!7 Y'| 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
3{KR
{B#L 对于函数对象类的版本:
] /+D^6 %?bcT[|3 template < typename Func >
u_PuqRcs struct functor_trait
;6ky5}z {
({4] typedef typename Func::result_type result_type;
9:5:`'b } ;
"
Ya9~6 对于无参数函数的版本:
I]h-\;96 petW
M@ template < typename Ret >
n"6;\ struct functor_trait < Ret ( * )() >
2#3^skj {
v!H:^!z typedef Ret result_type;
7{f_fkbs } ;
b;#\~(a 对于单参数函数的版本:
3o*FPO7? 6k"P&AD template < typename Ret, typename V1 >
IS BV%^la| struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
} VEq:^o. {
Zk&h:c typedef Ret result_type;
ZQ3_y $ } ;
%r;w;`/hA 对于双参数函数的版本:
?vgH"W~3> NBjeHtT template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
@b2`R3}9R struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
lv]quloT {
f6!D L< typedef Ret result_type;
6 {}JbRNf } ;
MxOD8TDF4 等等。。。
=oX>Ph+ P 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
1DE@N1l ,Ol ( piR template < typename Func >
\hlR]m!C struct func_return
/-4$7qd {
oE?QnH3R template < typename T >
3xNMPm struct result_1
Q$ri=uB;+ {
>`'O7.R typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
e}0:"R%E } ;
BByCMY .R5y:O template < typename T1, typename T2 >
99=s4*xzM struct result_2
R^*K6Ad {
dRI^@n typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
-h#mn2U~3r } ;
N
j4IQ<OV } ;
<YFY{VC( ]3B %8 <?h%k"5 最后一个单参数binder就很容易写出来了
; |L<:x/ ~ttY(wCV template < typename Func, typename aPicker >
g>
S*< class binder_1
Q7gY3flg {
9!U@"~yB Func fn;
-?6MU~"GK aPicker pk;
J:j<"uPm public :
iWLa> z|, nmFC%p)4 template < typename T >
npp[@*~ struct result_1
C+{l7QT$t {
'9?;"=6( typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
EE=3 } ;
X"q!Y#) k~3.MU template < typename T1, typename T2 >
in-C/m# struct result_2
Q;u SWt<{ {
B*1W`f typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
nkDy!"K } ;
|3hY6aty =Z G:x<Hg binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
S/ [E8T" tMp=-" template < typename T >
rw7_5l typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(08I {
,#]t$mzbQ( return fn(pk(t));
x3pND }
?7MqeR4/E template < typename T1, typename T2 >
=Gk/k}1 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&~e$:8+ {
27F~(!n return fn(pk(t1, t2));
Yw;D:Y( }
5 BtX63 } ;
_-~`03 `! S8,Z;y sJ
z@7. 一目了然不是么?
wJ<Oo@snm 最后实现bind
h*B|fy4K9U !ZRs;UZ>o sZ<9A Xk-E template < typename Func, typename aPicker >
CjIu[S1% picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
]rN5Ao}2 {
.lgPFr6X return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
*Vw\'%p* }
8qEK+yi, 6
sxffJt
2个以上参数的bind可以同理实现。
^! 8P<y 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
Xjio Z q.4A(, 十一. phoenix
x35cW7R}T_ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
-62'}%?A<C eP.Vd7ky for_each(v.begin(), v.end(),
SJt<+kg (
0c^>eq] do_
X[gn+6WB% [
&k7;DO cout << _1 << " , "
4)>FS'= ]
KInk^`C/H .while_( -- _1),
y! .J cout << var( " \n " )
Zk8|K'oHx )
YXurYwV );
E m
6Qe R"MRnr_4K 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
ig LMv+{ 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
}N0Qm[R operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
PQKaqv}N 那么我们就照着这个思路来实现吧:
.`<@m]m- K$K^=>I"o )Or.; template < typename Cond, typename Actor >
:'F}Dy class do_while
38DT2<qC {
0$+fkDf Cond cd;
G0O#/%% Actor act;
Vm}%ttTC public :
mI*[>#q> template < typename T >
oh"O07 struct result_1
65h @}9,U {
{U<xdG typedef int result_type;
`U#55k9^5 } ;
Z+j\a5d?, `@[c8j7 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
4wd&55=2 2&c9q5.b template < typename T >
ZOXIT(mg typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/&F,V+x {
Z[\O=1E, do
/xGmg`g<# {
~c)~015` act(t);
^<e@uNGg }
mC?i}+4>4R while (cd(t));
K{b(J
Nd return 0 ;
&[NG]V!Oc }
8t@p@Td| } ;
R8rfM?"W Ev7J+TmXM mWR4|1( 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
oI)GKA_Ng7 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。
?Kvl!F!` 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。
p ~noM/*2r 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。
uZfnzd)c 下面就是产生这个functor的类:
+dA ,P\ P =3RLL<l W^3uEm&l!) template < typename Actor >
322jR4QGr class do_while_actor
]EwVpvTw {
|-V&O=!^+ Actor act;
JpsPNa public :
O+}qQNe< do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
`wF8k{Pb WD Fjp template < typename Cond >
FnJ?C&xK picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
dq[Mj5eC } ;
HV6f@ *(PL
_/: &Ysosy* 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
|6=p{y 最后,是那个do_
xI>A6 HB
Iip? l;y7]DO class do_while_invoker
>.dWjb6t {
vSi_t
K4 public :
WTImRXK4 template < typename Actor >
K'K2X-E do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
6[ OzU2nB {
3~nnCR[R return do_while_actor < Actor > (act);
Fu&EhGm6 }
L\y;LSTU } do_;
6#IU* /axIIfx- 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
ui (^k $ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
0b4R 最后来说说怎么处理break和continue
CR6R?R3b 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。
P!"&%d 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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