一. 什么是Lambda
rpDBKo 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Y6Cm
PxOQ 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,
_cj=}!I 32?'jRN(ue / o
I 4&W JbS[(+o class filler
)KVr2y;RF {
}+G5i_a public :
P=KhR&gwV~ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
*78c2`)[ } ;
9__B!vw: FQ1B%u| jC>#`gD 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:
D GcpYA.7' e&U$;sS` _$5DK%M} w,vnpdT for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
]+3M\ ib C;K+ITlJ 7pQ5`;P 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
6 U[VoUU j BBl{ ^v'0\(H?P SA&(%f1d 二. 战前分析
<tZZ]Y] 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。
2IRARZ,3 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
/|P{t{^WM G9LWnyQt Sw,*#98 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
58HA*w /* --------------------------------------------- */
K sE$^` vector < int *> vp( 10 );
oe2*$\?. transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
u_
l?d /* --------------------------------------------- */
/.CS6W^z sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
%=9o'Y,4 /* --------------------------------------------- */
X'
5R4j int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
IF5-@hag, /* --------------------------------------------- */
1zH?.- for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
+hr|$ /* --------------------------------------------- */
!#W>x49} for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
,f>9oOqqA K Cw 8b~ ^uN[rHZ*u 看了之后,我们可以思考一些问题:
a{Y|`*7y 1._1, _2是什么?
3en67l 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。
l5Ko9CG 2._1 = 1是在做什么?
aF+Lam( 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。
[J}eNprg 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。
?HZ^V Ys}^hy WPNw")t! 三. 动工
SJa>!]U'xI 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
P-gj SE|yh r(uo-/7z [r8[lkR LOcZadr template < typename T >
b3R(O| class assignment
K;sC#9m {
z{\tn.67 T value;
;5[OS8 public :
{ m~)~/z? assignment( const T & v) : value(v) {}
`G\Gk|4;2 template < typename T2 >
nCWoco.xy T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
MJ?t{= } ;
vbeE}7 *2 jIe
/X] 1_q!E~) 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
n:/!{. 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
N WF h<
=KOi#;1 hIV]ZYbH 6JZ>&HA class holder
E9j<+Ik {
-_5Dk'R#` public :
ZM -P template < typename T >
Gkem _Z assignment < T > operator = ( const T & t) const
T%6JVFD {
"X2'k@s` return assignment < T > (t);
kOD=H-vSi }
8}:$=n4& } ;
Y0|){&PCt qKd ="PR} o
[V8h@K) 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:
Qe_{<E /"D,gn1S* static holder _1;
;k `51=Wi Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
mih}?oi H i8V=+ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
&-Ch>:[
而不用手动写一个函数对象。
Uvm.|p_V I@Hx
LEGj iu8Q &Us0P Mi|13[p{ 四. 问题分析
j#2Xw25 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。
}g-w[w 7p 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。
eo4z!@pRN 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
$zCCeRP 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
l3 F$5n 下面我们可以对这几个问题进行分析。
>YWK"~|i~ )4B`U(%M~ 五. 问题1:一致性
/mz.HCs 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?|
$s}w23nB 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
<& PU%^Ha `]l`t"x struct holder
=PA?6Bm {
7W SP0Xyz //
@Hp%4$= template < typename T >
,\
1X\ T & operator ()( const T & r) const
d:>^]5cE& {
|X1axRO return (T & )r;
V Zbn@1 }
y7h^_D+Ce } ;
}[|9vF"g.y 1qAE)8ie 这样的话assignment也必须相应改动:
|)>+&
xk Kh=\YN\E< template < typename Left, typename Right >
`,~'T [ class assignment
d`V.i6u {
qm/>\4eLt Left l;
UZFs]z!,k Right r;
}XUI1H]jk public :
|H5GWZ
O{^ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Ms5qQ<0v_ template < typename T2 >
-32P}58R T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
ehB'@_y } ;
arR<!y7 5V(#nz 同时,holder的operator=也需要改动:
Pw]+6 3
[]ltN_ template < typename T >
-a|b.p assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
<<cezSm {
z"|jCdZGM return assignment < holder, T > ( * this , t);
ZaaBg }
M9fQ,<c<6 E83$(6z 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
T}?b,hNl$ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
MaPhG<? /YPG_,lRA return l(rhs) = r;
URj)]wp/ 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。
qB@N|Bb 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
$;=^|I4E ktfxb<% template < typename Tp >
/oEDA^qx class constant_t
{G3Ok++hc {
ZR=i*y const Tp t;
1Ci^e7|? public :
z"z$.c constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
=ePwGm1:c template < typename T >
z7?SuJ const Tp & operator ()( const T & r) const
.%J<zqk- {
7~1Fy{tc return t;
gIRZ kT` }
QYDI-<.( } ;
N@Ap|`Ei >\'}&oi 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
$!p2Kf>/Q 下面就可以修改holder的operator=了
p;o "i_! ,'YKL", template < typename T >
U. <c#S assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
s H'FqV,) {
&09~ D8f' return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
O:,Gmft+ }
?G9DSk?6%Z *b{Hj'H aH 同时也要修改assignment的operator()
/'VuMMJ2 1bw$$QXC_ template < typename T2 >
ODpAMt"
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
{='wGx 现在代码看起来就很一致了。
OiC|~8 9ec#'i= 六. 问题2:链式操作
AYoTCi%7E 现在让我们来看看如何处理链式操作。
2Nm{.Y 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。
wD6QN 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。
=*-ac 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。
i 28TH
Jh 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
K",Xe> v'`qn template < typename T >
rOUQg_y struct result_1
(IHR {m {
F!I9)PSj typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
(?T{^Hg } ;
3-;<G SFP?ND+7 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:
F2(^OFh GX.a!XQ@! template < typename T >
+WR'\15u struct ref
5Em.sz;:8 {
g[ @Q iy typedef T & reference;
d[;&2Jz* } ;
s"tH?m
)6 template < typename T >
mH<|.7~0 struct ref < T &>
4/SltWU {
E.*wNah"U typedef T & reference;
#{)mr [c| } ;
Y!(w. G 7oL:C 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
%6V=G5+W ,( hP /< template < typename T >
vON7~KA typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
#~|esr/wf {
Mac :E__G return l(t) = r(t);
`09[25? }
Hp(41Eb, 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。
%f&Bt,xEo 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
"x:-#2+h u!VrMH 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
0!axAvBV _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
4q@[k:' _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
PI*Z>VE? +5 调用divide的对象返回一个add对象。
&MrG ,/ 最后的布局是:
PUd/|Rc/} Add
u
VUrg;> / \
5!6iAS+I Divide 5
_|{pO7x]oG / \
!D
'A _1 3
S->S p 似乎一切都解决了?不。
5VN~?#K 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。
NfCo)C-t 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。
[H`5mY@ 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:
!83 N#Y_Mz etb#/L template < typename Right >
PDh!B_+ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
BMU#pK;P] Right & rt) const
eQ#"-i {
ZmaW]3$ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Z= pvoTY }
PB{5C*Y7^k 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
$yFR{_] XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
@]],H0 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
p,)pz_M 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
Ao *{#z 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
'GZ, 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
cyI:dvg
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
HhTD/ ab_EH}j1\q template < class Action >
c
8|&Q class picker : public Action
aSSw>*?Q {
r?Pk}Q public :
lYrW"(2 picker( const Action & act) : Action(act) {}
x Sv@K5"8! // all the operator overloaded
MWn[]'TpH } ;
l_&T)Ei ?d)eri8, Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
YQ}IE[J}v 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
4}^\&K&t{ 0t00X/ template < typename Right >
.YIb ny1 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
-s:NF;" {
j&,%v+x return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
GYri\ <[ }
]=5D98B 9q<?xO Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
ur/:aI 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
pW2-RHGJY !ma'*X template < typename T > struct picker_maker
-$j|&l {
G^w:c] typedef picker < constant_t < T > > result;
MSS0Sx<f } ;
!r_2b! dy template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
t. kOR< {
myWa>Mvb typedef picker < T > result;
-<n]Sv;V } ;
h&t9CpTfeJ +dK;\wT 下面总的结构就有了:
VQ`a-DL 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。
nnnq6Z} 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。
-(![xZ1{K picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
^Hv4t 至此链式操作完美实现。
z_ia3k< @RI\CqFHR _WHGd&u 七. 问题3
Z|$OPMLX 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
JXF@b-c H5p&dNO template < typename T1, typename T2 >
7-MkfWH2b6 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
By}>h6`[ {
.
,n>#lL return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Z\*jt B: }
=!|=Y@ 7
a_99?J 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
I>z0)pB XVkCYh4, template < typename T1, typename T2 >
Kh2!c+Mw struct result_2
);5H<[ {
kG$U typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
vTUhIFa{ } ;
dn@_\5 "~/O>.p 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?
$23dcC*hI 这个差事就留给了holder自己。
$|bdeQPr\
:Z5Twb3h xc6A&b>jI template < int Order >
5\eM3w'd class holder;
,[<+7 template <>
r;cILS|Xr class holder < 1 >
Ea\Khf]2 {
p;<brwN public :
YPNG9^Y template < typename T >
#J09Eka;J struct result_1
D>efr8Qd@ {
yRv4,{B}X> typedef T & result;
hO] vy>i; } ;
#9ZHt5T=$ template < typename T1, typename T2 >
@X g5E struct result_2
9B<aYp) {
KoKd.% typedef T1 & result;
G=l-S\0@ } ;
Ek%mX" template < typename T >
XlDN)b5v{ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
`4kVe= { {
GP{$w_'!J0 return (T & )r;
@m+2e C77 }
%29lDd(< template < typename T1, typename T2 >
B
EB[K2[9 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
!)$e+o^W {
@\s*f7 return (T1 & )r1;
"9bd;Tt: }
5l[&-:(Lh } ;
JsD|igqF- BMs?+ template <>
tqXr6+!Q class holder < 2 >
)]M,OMYq- {
x,: DL)$1 public :
5~GH*!h%; template < typename T >
,zVS}!jRhy struct result_1
OD;F{Hc {
{DWL 5V#M typedef T & result;
P}8cSX9 } ;
&Xh_`*]ox template < typename T1, typename T2 >
:^H2D=z@ struct result_2
vMYL( ]e {
v1}9i3Or# typedef T2 & result;
~6Pv5DKq } ;
<`'T#e$ template < typename T >
d`9ofw~3= typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
s&7TARd {
@<`P-+m return (T & )r;
7tQ?av }
dwJnPJ=z template < typename T1, typename T2 >
</]a`h] typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
GW,RE\Q: {
<\`qRz0/ return (T2 & )r2;
"el}9OitC }
~1:_wni } ;
^2C
\--=; A"i$.dR{ ZgA+$}U)uW 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> >。
.oH)eD 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
i[/`9 AK 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
z07Xj%zX9 4@r76v}{ return l(i, j) = r(i, j);
-an~&C5\ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Z;~ 7L*| :Lu 9w0>f return ( int & )i;
COA*Q return ( int & )j;
]FEDAGu 最后执行i = j;
8_/,`}9
可见,参数被正确的选择了。
#
11<=3Yj =z zmz7op Y_nl9}&+C0 (f;.`W bF'Jm*f 八. 中期总结
moRo>bvN~ 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:
KAg-M# 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
089v;
d 6 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
_%G;^ b 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
|j=Pj)5J ?Ta<.j 5,J.$Sax ~S\, xnxNc5$oE Rxlz`& 九. 简化
EY^?@D_< 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。
$8}'h 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
o.(Gja4 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
A1n4R 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Pk>S;KT. +-*/&|^等
nK}-^Ur 2. 返回引用。
<%.lPO]&E =,各种复合赋值等
f2u4*X
E\ 3. 返回固定类型。
Tvt(nWn(H1 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
KM?w{ ~9 4. 原样返回。
WO6R04+WV operator,
Pkv+^[(4 5. 返回解引用的类型。
{YG qa$+\ operator*(单目)
$18?Q+?3 6. 返回地址。
[f!
{
-T operator&(单目)
3 o$zT9j 7. 下表访问返回类型。
WJu(,zM?G operator[]
%8h=_(X\7 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
~*"ZF-c, operator<<和operator>>
C:}1r d(TN(6g@ 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。
B@NBN&Fr 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
}(
CYok HfgTc
h template < typename Left >
&VA^LS@b struct value_return
71Za!3+ {
^<-)rzTI template < typename T >
%OB>FY:| struct result_1
U._fb= {
>
Xh=P% typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
.\T!oSb4[ } ;
q[W6I9 t0e5L{ QJ template < typename T1, typename T2 >
-dO8Uis$ struct result_2
>'W,8F {
R:&y@/JY8[ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
]xMZo){[| } ;
Zv!XNc!"$y } ;
l7jen=(Zb; 5I1YB+$}e p7-\a1P3 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
TP {\V>*Yz RV_I&HD! 下面我们来剥离functor中的operator()
\V!{z;.fA 首先operator里面的代码全是下面的形式:
^pd7nr~Y 0$c(<+D return l(t) op r(t)
@O'NJh{D` return l(t1, t2) op r(t1, t2)
L~{(9J'( return op l(t)
zps=~| return op l(t1, t2)
/7\q#qIm: return l(t) op
B>:U return l(t1, t2) op
-K?lhu return l(t)[r(t)]
oF>`> return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
y3b"'-% VnkhY 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
,(Zxd4?y 单目: return f(l(t), r(t));
yOQae m^O return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
`r-Jy{!y4 双目: return f(l(t));
"*D9.LyM return f(l(t1, t2));
{+_p?8X 下面就是f的实现,以operator/为例
M^Z=~512g !KOa'Ic$V struct meta_divide
e,p*R?Y{[ {
4GF3.?3 template < typename T1, typename T2 >
"Zhh>cz static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
R|(X_A {
NYP3u_
QX return t1 / t2;
~Yg)8 }
9#P~cW? } ;
S-o)d yp$jLBA 这个工作可以让宏来做:
.rO~a.kG X)hpbHa #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
rn(
drG template < typename T1, typename T2 > \
X$\CC18 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
mxF+Fp~ 以后可以直接用
PVF:p7 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
B *O/>=_ 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
[<U=)!Swg (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。。。)
y
`FZ 0FI Q njK<}M9 ~ !mY0odH 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
v{|y,h&]a CSoVB[vS template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
KzV|::S^ class unary_op : public Rettype
N".BC|r {
@]#[TbNo Left l;
a@jM%VZ public :
Z7pX%nj_ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
^_\m@ w=(dJ(7gu template < typename T >
;`pIq-= typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
h_P[B {
"@^<~bw return FuncType::execute(l(t));
-Q J8\/1> }
-f ~1Id "#gKI/[qxq template < typename T1, typename T2 >
(n.IK/: typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
iOhX\@& {
xLFMC?I return FuncType::execute(l(t1, t2));
*rw6?u9I }
3]9wfT%d } ;
.!L{yU, (?'vT% Wd!Z`,R 同样还可以申明一个binary_op
$PRd'YdL/ Zy9IRZe4U template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
q:M'|5P class binary_op : public Rettype
D`[@7$t {
l$j~p=S$F Left l;
X6Z/xb@ Right r;
q { public :
> O?<? binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
#W/Ch"Kv I>l^lv&[+ template < typename T >
}jC^&%| typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
zi`q([ {
DVwB}W~ return FuncType::execute(l(t), r(t));
EX!`Zejf }
|ITCw$T 2i#Ekon template < typename T1, typename T2 >
?o6#i 3k#' typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
eB9&HD: {
G?b*e|@S return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
OY81|N
j }
6
F 39' } ;
#+_=(J iuXXFuh ?RsPAL 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
x\ #K2 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
p>J@"?%^ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
9S9j 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
2#yDVN$ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
95j`^M)Q 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。。。
&+k*+ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
?-2s}IJO 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)
M~`^deU1 下面是修改过的unary_op
K%
snE7X?) LDU4 D template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
bFL2NH5 class unary_op
=(\BM')l {
Z
Q*hrgQ Left l;
*fj]L?, 60ciI,_` public :
A\9LJ#E 0uM&F[.x@g unary_op( const Left & l) : l(l) {}
h:G>w`X HEc.3 template < typename T >
..BP-N)V) struct result_1
GB}= {
sz/^Ie-~ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
#ucb } ;
jy>?+hm? 8b-mW>xsA template < typename T1, typename T2 >
}:$ot18 struct result_2
`jOk6;Z[ {
k$f2i,7' typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
(dyY@={q } ;
F(lJ 9I<~t@q5e@ template < typename T1, typename T2 >
2v@B7r4} typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
] `q]n {
`x >6Wk1 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
cvT@`1 }
u&TXN;I,p 2,g4yXws5 template < typename T >
Tjv'S
< typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[YODyf}M>\ {
H =~7g3 return OpClass::execute(lt(t));
PrfG }
`s
UY$Q ]s)Y">6 } ;
(.Ak* {{M/=WqC W,80deT 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
eYlI }; 好啦,现在才真正完美了。
+zLw%WD[l 现在在picker里面就可以这么添加了:
lEHXh2 Os9EMU$ template < typename Right >
C'gv#!Q picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
bnanTH9- {
?ILjt? X8 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
W|zPV` }
]&D=*:c 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。
-Edy ~;_ kF,ME5% Hsv)]
%p dy5}Jn%L 4<E <sD 十. bind
yoF*yUls^E 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。
sSGXd=": 先来分析一下一段例子
x6!Q''f7 A:Gd F-;[ 9c,/490Q int foo( int x, int y) { return x - y;}
&?1^/]'"r bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
<~w 3[i=
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
6P>}7R} 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。
&)||~ 我们来写个简单的。
Ac|dmu 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
\SO)|M>. a 对于函数对象类的版本:
%+|sbRBb OQ
w O7Z template < typename Func >
q^zG+FN struct functor_trait
vp!F6ZwO {
#s\kF * typedef typename Func::result_type result_type;
?r8hl.Z> } ;
$>yfu=]? 对于无参数函数的版本:
L'aB/5_% hp9LV2_5 template < typename Ret >
7(tsmP struct functor_trait < Ret ( * )() >
.{`C>/"} {
$^?VyHXvY typedef Ret result_type;
p19@to5l } ;
TKsP#Dt/ 对于单参数函数的版本:
&zEBfr 6\K\d_x template < typename Ret, typename V1 >
e?+-~]0 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
uG6.(A1LM {
c@}t@k typedef Ret result_type;
!|u?z% } ;
o'(BL:8s 对于双参数函数的版本:
em0Y' J kAPSVTH$v template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
?{`7W>G struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
A]i!131{w| {
uSQ#Y^V_ typedef Ret result_type;
#\D74$D } ;
&<uLr
*+* 等等。。。
+YW;63"o 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
`#`jU"T | X~"p]V_ template < typename Func >
`Z5dRLrd struct func_return
~;Y Tz {
e:'56?| template < typename T >
N_iy4W(NU struct result_1
2YW;=n {
KZZ Y9 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
,3f>-mP
} ;
=QtFJ9\ 7[qL~BT+ template < typename T1, typename T2 >
N5sVRL"7 struct result_2
GxG~J4 {
Tjrb.+cua typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
rEj[XK } ;
)qbkKCq/FB } ;
~v pIy - (Ll'j0]k> @,k5T51m 最后一个单参数binder就很容易写出来了
b$#b+G{y 5toa@#Bc% template < typename Func, typename aPicker >
AL3iNkEa class binder_1
BYM6cp+S {
{en'8kS Func fn;
HNBmq>XDc aPicker pk;
`m<O!I"A public :
zN[&
iKf _Q
I!UQdW template < typename T >
*.|%uf. struct result_1
t $Rc
0 {
xt,Qn460; typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
-mRgB"8 } ;
.yXqa"p F/>\uzu template < typename T1, typename T2 >
|%XTy7^a struct result_2
e]88 4FP {
o#f"wQH;p typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
pUqC88*j } ;
3s%ND7!/ C7NSmZ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
!vR Zh('R 8/dMvAB1So template < typename T >
b6f OHy typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~YCH5, {
o68i0aFW return fn(pk(t));
h^tCF=S }
a6DR' BC template < typename T1, typename T2 >
xLoQ0rt
6 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;j1E 6 {
=ejU(1 g return fn(pk(t1, t2));
)< G(C,!,. }
?=&S?p)-< } ;
vFR*3$R A[;deHg= *
CR#D}F 一目了然不是么?
mXyP;k 最后实现bind
oxc;DfJ_ %CiF;wJ &F~d~;G"q template < typename Func, typename aPicker >
BM /FOY; picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
fIQ,}> {
m#RJRuZ|2V return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
e3;D1@ }
"E2 0Y"[h `Fr ,,Q81\ 2个以上参数的bind可以同理实现。
zG ='U 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。
4DCh+|r _<.VP 十一. phoenix
8~C}0H Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
}bS1M d0I s|Gs for_each(v.begin(), v.end(),
p)/e;q^ (
,jg #^47I do_
nA,=g'7S [
SQcic]Ep cout << _1 << " , "
xc}[q`vK ]
6Oy:5Ps8a .while_( -- _1),
Nz`8)Le cout << var( " \n " )
apa&'%7 )
?tjEXg>ny );
(rBsh6@) ~+4lmslR 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:
F7JO/U^oU 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
6L8nw+mEK operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
,ZJ}X 9$< 那么我们就照着这个思路来实现吧:
w ea q][kD2 n&;JW6VQS template < typename Cond, typename Actor >
G=17]>U class do_while
;
D<k {
cDz@3So.b Cond cd;
!FP ] Actor act;
}5vKQf public :
~wW]ntZm template < typename T >
'/HShS!d struct result_1
ct-Bq {
Q*#Lr4cm{ typedef int result_type;
{"Sv~L|J; } ;
Cu#n5SF* ?{TWsuP7 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
\ 2y/: ,V9qiu=m
template < typename T >
uZn_*_J! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
j_90iP^5: {
Zb1GR5MB`k do
EX{%CPp7} {
(}X5*BB& act(t);
a8T9=KY^ }
,byc!P while (cd(t));
d {U%q
d return 0 ;
|"LHo
H }
g]&fyB# } ;
SzpUCr" &{8:XJe*,% Fc`IRPW< 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
++,I`x+p 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
9)tb= 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
_\+]/rY9o 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
UiV#w#&P 下面就是产生这个functor的类:
xW) 2Ty]s~ QO;Dyef7b template < typename Actor >
h623)C; class do_while_actor
7(o`>7x* {
GZaB z#U Actor act;
:&
Dv!z public :
~2rQ80_ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
p}pRf@(`\ .S,E= template < typename Cond >
,4"N7_!7 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
-hnNaA } ;
G)s.~ T ri4z^1\ "|(.W3f1 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
m@kLZimD 最后,是那个do_
"W+>?u ) `$jun vE(]!CB class do_while_invoker
P,] ./m\J {
26aDPTP $< public :
*D%w r'!> template < typename Actor >
"v?F4&\ 8 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
,TWlg {
ZbT$f^o}M] return do_while_actor < Actor > (act);
u4FD}nV }
(mP{A(kwJ } do_;
nyPeN?- |qe;+)0>K 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
^dLu#,; 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
F&!vtlV) 最后来说说怎么处理break和continue
yH"i5L9 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。
Szt2 "AR 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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