一. 什么是Lambda
CxG#"{& 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
}YNR"X9*)/ 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,
thM4vq D"?fn<2 r^a7MHY1 $LFYoovX class filler
ssxzC4m {
y6,/:qm public :
9!}8UALD void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
$!yW_HTx } ;
1@1U/ss1 =i*;VFc 0dhaAq`k 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
%)I{%~u0 h*$y[}hDuv b8SHg^} g^{@'}$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
m(#LhlX ?fjuh}Q5h #[~pD:qqM 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Zk"eA'"\ [^e%@TV>d ft KTnK. kB|B 二. 战前分析
$m1z-i;/ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
j4`0hnqI 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
d0Qd$ .%A W=vP]x
>J IrhA+)pdse for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
QPg8;O /* --------------------------------------------- */
fNt`?pWH vector < int *> vp( 10 );
{~sDYRX transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
A}N?/{y)G /* --------------------------------------------- */
SY^t} A7:/ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
7KL v6]b /* --------------------------------------------- */
A
'5,LfTu int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
ZR]25Yy /* --------------------------------------------- */
pDIVZC for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
f@DYN!Z_m /* --------------------------------------------- */
NzSoqh{R for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
5^lxj~ F au=o6WRa >eB\(EP f[a}aZ9) 看了之后,我们可以思考一些问题:
^,8)iV0j_ 1._1, _2是什么?
.my0|4CQ#@ 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。
$yYO_ZBiy 2._1 = 1是在做什么?
0#&5.Gr) 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
s4SG[w!d Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
gy0haW %i-c0|,T4 O#k6' LN? 三. 动工
7-T{a<g 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Q&g^c2 J}+6UlD H{k^S\K M&Uj^K1 template < typename T >
%.
,=maA class assignment
H77" {
\\7ZWp\fN T value;
}36QsH8 public :
xAe~]k_D assignment( const T & v) : value(v) {}
9;Ox;;w template < typename T2 >
Z1Z1@2 T T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
u1PaHgi$ } ;
c|62jY"$-2 [E
JQ>?D YY!6/5*/] 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
+0q>fp_K(+ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
nwaxz>; qt
2d\f /_Z652@ j;3[KLmuK% class holder
`Ru3L#@
{
`poE6\ public :
yH*6@P4:0= template < typename T >
sWblFvHqrU assignment < T > operator = ( const T & t) const
XWs"jt {
i?e`:}T return assignment < T > (t);
_Bp1co85MQ }
<_Q:'cx' } ;
? Cg>h %v7[[U{T
=xJKIu 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:
Gkv{~?95 ZMLg;-T.&4 static holder _1;
deixy.
| Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
9n5<]Q( Bk\Gj`"7 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
O
Wj@<N 而不用手动写一个函数对象。
1=a>f"cyf R%
,<\d7 ${nX:!) }~h(w^t 四. 问题分析
]
0m&(9 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
AT)a :i 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
h=_0+\% 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
V{&rQ@{W 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
x5WW--YR+ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
n?urE-_ dG71*)<)t 五. 问题1:一致性
^~HQC* 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
~ Yngkt 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
[kgdv6E \y{Tn@7 struct holder
Uyr3dN%*r {
:4T("a5aM //
0W()lQ template < typename T >
rJInj>|{= T & operator ()( const T & r) const
'vaLUy9] {
D\YE^8/ return (T & )r;
NAzX". g }
n%\
/J } ;
FsGlJ I;?X f 这样的话assignment也必须相应改动:
n7YEG-J 3o|I[!2. template < typename Left, typename Right >
,mL
!(US class assignment
k%op>
& {
v^7LctcVm Left l;
EK$Kee}~ Right r;
vHE^"l5 v public :
K!mOr assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
&h,5:u template < typename T2 >
,*@AX> T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
'XUKN/. } ;
,xT?mt}P |J~eLh[d 同时,holder的operator=也需要改动:
x/:4{ :ECi+DxBK template < typename T >
M8b4NF_& assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
56Z\-=KAU {
GBC*>Y return assignment < holder, T > ( * this , t);
vkRi5!bR }
`:G% z>[tF5 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。
1lnU77; 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
7gS1~Q4\V2 $8BE[u|H2 return l(rhs) = r;
U`x bPQ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
Q\3 Z|% 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
1Fi86 qJ_1*!!91 template < typename Tp >
Sm2>'C class constant_t
8Z2.`(3c[ {
-n? g~(/P const Tp t;
N6[i{;K@N{ public :
Gj /3kS~@ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
jUqy8q& template < typename T >
-)y%~Zn const Tp & operator ()( const T & r) const
#9LzY
{
2_t=P|Uo return t;
-6Mm#sX }
i
NWC6y } ;
VZIR4J[\. <39!G7ny 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
7CB#YP?E 下面就可以修改holder的operator=了
8S;CFyT\n [W,-1.$!dM template < typename T >
;#G%U!p assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
s-VSH {
!=*.$4 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
qsg>5E }
'?GQ~Bf<> .#5l$[' 同时也要修改assignment的operator()
DjW$?> r5/R5Ga^ template < typename T2 >
.%0ne:5 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
1:= `Y@.S 现在代码看起来就很一致了。
3An(jt$%Q =<<3Pkv7@ 六. 问题2:链式操作
J%dJw} 现在让我们来看看如何处理链式操作。
H "+c)FGi 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。
$~'Tf>e 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
xNN@ 1P[* 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
}G1&]Wt_ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
M'1HA uf@U:V template < typename T >
X$wehMBX struct result_1
'0+$ m= {
En9R>A;` typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
+CTmcbyOi } ;
<Ns &b.\h6 "~p+0Xws9 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:
ZcZ;$* ,{j4 template < typename T >
h}=M^SL struct ref
t^@T`2jL
{
=wA5P@ typedef T & reference;
mpef]9 } ;
H(\V+@~>AD template < typename T >
bx(w:]2 struct ref < T &>
|ft:|/^F& {
( D}"&2 typedef T & reference;
&jJckT } ;
$au2%NL \X@IkL$r 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
?*K<*wBw# a8h]n:! template < typename T >
zeTszT) typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
PqhlXqX9 {
s -Y +x return l(t) = r(t);
SLA#= K }
>RR<eYu7m 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。
4Vx+[8W 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
/w~C~6z
@! xzK>Xi? 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
$j
!8? _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
/;+,mp4 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Cj$H[K}> +5 调用divide的对象返回一个add对象。
h>tsis'N9 最后的布局是:
v>^jy8$ Add
{Tx 3$eU / \
eG^z*`** Divide 5
aL$j/SC / \
/'+4vXc@ _1 3
Y~GUR&ww0n 似乎一切都解决了?不。
4(iS-8{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。
8OBF^r44R 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。
!47A$sQ
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
7xR|_+%~K WH;xq^ template < typename Right >
G 4"lZM assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
g)N54WV Right & rt) const
mdt
?:F4Q {
2HVCXegq return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
q @*UUj@ }
[+7"{UvT 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
I~'gK8<e7 XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
I tgH>L' 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
|3|wdzV 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
(>r|j4$ 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。
vF+YgQ1H 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?
o5V`'[c 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:
ty9rH=1 SZI7M"gf/+ template < class Action >
-|$* l
Q class picker : public Action
u-1@~Z {
Q+/R
JM?3@ public :
e)br`CD% picker( const Action & act) : Action(act) {}
$;ch82UiX // all the operator overloaded
]uJM6QuQ } ;
hX %s]" % M+s{ l 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。
j@_nI~7f} 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:
-D$3!ccX KdS
eCeddW template < typename Right >
d[yrNB6| picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
2;O c^ {
~S!L!qY return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
^]KIgGv\ }
|@OJ~5H/{ [3GKPX:OA/ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
$To4dJb 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
a_xQ~:H M3)v-" template < typename T > struct picker_maker
|c]> Q {
fHW-Je7mG typedef picker < constant_t < T > > result;
D1"1MUSod } ;
!Jh*a *I} template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
wYC9~ms- {
mMn2( typedef picker < T > result;
IQo]9Lx } ;
_QD/!~O 1 VPg`+o 下面总的结构就有了:
ngtuYASc functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
aA7S'[NjB picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
#tCIuQ, picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
B'NS&7+]. 至此链式操作完美实现。
IJ+O),' _a?wf!4>P e-&L\M 七. 问题3
{\
A_% 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
>1_Dk7E0D =?y^O0v template < typename T1, typename T2 >
I8XGU) ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ju
@%A@s {
OJh+[bf" return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
@^w!% ?J }
;igEIGR ,C5@P+A 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
_N[^Hl`\ Lh8#I&x template < typename T1, typename T2 >
p{('KE) struct result_2
&utS\-;G {
@]}Qh;a~ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
7lnM|nD } ;
?h>(&HjWV ;jpw"-J` 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
SLbavP#G 这个差事就留给了holder自己。
mP`,I"u fSgGQ
D4 d#M?lS> template < int Order >
+'{:zN5m class holder;
#,Fx@3y\a template <>
:$) aMEq class holder < 1 >
VH$\ a~| {
z^SN#v$ public :
kiBOyC!r6 template < typename T >
r(`8A:#d struct result_1
3l41r[\ {
w|3fioLs typedef T & result;
3 8ls 4v3 } ;
tL|L"t_5x template < typename T1, typename T2 >
Z:}2F^6 struct result_2
8tB{rK, {
.*clY typedef T1 & result;
=r@ie>*U } ;
9h)P8B.>M template < typename T >
o 2$<>1^ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
hyr5D9d {
jw6 ng>9 return (T & )r;
1&x0+~G }
@b(gjOE template < typename T1, typename T2 >
jAK`96+D~b typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
:5qqu{GL {
r>D[5B return (T1 & )r1;
2oNPR+
- }
g^|_X1{ } ;
Yru1@/; z8rh*Rfxd template <>
WLA_YMlA class holder < 2 >
[~rk` {
v\L Ip public :
OYCFx2{ template < typename T >
-$Z-hxs^ struct result_1
p>hCh5 {
I n%yMH8 typedef T & result;
%PNm7s4x2 } ;
OAQ O J' template < typename T1, typename T2 >
_jI)!rfb struct result_2
P#'DG W&W0 {
0yEyt7
~@ typedef T2 & result;
Y3F.hk}O } ;
fCo2".Tk template < typename T >
OA5md9P;d typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
/$N#_Xblr {
rD)v%vvr&` return (T & )r;
Ab|NjY: }
Ik2szXh[J template < typename T1, typename T2 >
u\\niCNA typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
)#TJw@dNf^ {
!wufoK return (T2 & )r2;
7=[O6<+o }
OKH~Y-%< } ;
3lEU$)QA3 iZqFVr&JF 4OgGZ 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> >。
i /U{dzZ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
~\(>m=|C:H 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
(E]K)d WYd,tGz return l(i, j) = r(i, j);
!ES#::;z? 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
i!-sbwd7 #]hkQo return ( int & )i;
CX2q7azG return ( int & )j;
fv7g93 最后执行i = j;
n`2"(7Wj 可见,参数被正确的选择了。
].+G-<.: &:{yf= dK`O,[} ?At-
ue2nfp 八. 中期总结
Cjb p- 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:
PqeQe5 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
KTREOOu .t 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
x \{jWR% 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
0-O.*Q^ ~a|Q[tiV] !f2>6}hE B{u.Yc: T$B4DQ &3/H
P)*<] 九. 简化
Q%h
o[KU 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
J(*"S!q)6 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
p;01a 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
/1GZN *I 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
' vClZGQ1 +-*/&|^等
cjpl_}'L: 2. 返回引用。
FCAu%lvZT =,各种复合赋值等
bhT]zsBK 3. 返回固定类型。
Ct33S+y 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Nd)o1{I 4. 原样返回。
CK#PxT?" operator,
lO@Ba;x 5. 返回解引用的类型。
>U.uRq operator*(单目)
D(GHkS*0q 6. 返回地址。
L4-Pq\2 operator&(单目)
4x>e7Kf 7. 下表访问返回类型。
t)+dW~g operator[]
sP8B?Tn1W 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Q)8t;Kx operator<<和operator>>
L0~O6*bk ] lTfi0}g_ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
9_$Odc%] 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
'IszS!kY ShxX[k template < typename Left >
;I'["k% struct value_return
ybkN^OEJ {
exvsf| template < typename T >
8tk`1E8!j struct result_1
J ASn\z {
&GAx*.L typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
p^!p7B`qe. } ;
!9NAm?Fw W=:+f)D template < typename T1, typename T2 >
{5`?0+ struct result_2
6;DPGx {
.(ir2g typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
,)G,[ih } ;
x.Y,]wis } ;
^DOcw@Z6HC RB!E>] :SGQ4@BV 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
f
;JSP Wi<Fkzj 下面我们来剥离functor中的operator()
t=#)3C`Q} 首先operator里面的代码全是下面的形式:
)2S\:&x 5[k35c{ return l(t) op r(t)
o6oYJ`PY return l(t1, t2) op r(t1, t2)
JZ
[&: return op l(t)
tK*f8X+q return op l(t1, t2)
oxZ(qfjS return l(t) op
w.\:I[ return l(t1, t2) op
+Gko[< return l(t)[r(t)]
HYS7=[hv6 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
5ZLH=8L S6
*dp68 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:
4m:E:zVn 单目: return f(l(t), r(t));
e9hQJ
1{)x return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
#XZ?,neY 双目: return f(l(t));
<G={Vfr return f(l(t1, t2));
hpU7 下面就是f的实现,以operator/为例
;A_QI>> R\^tr struct meta_divide
OB%y'mo7] {
/+iaw~={" template < typename T1, typename T2 >
lz>hP static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
o9CB
,c7] {
_F9
c.BH return t1 / t2;
uB
BE!w_ }
%PpB$ } ;
#X+) c72/e7gV 这个工作可以让宏来做:
0(n/hJ LS`Gg7]S #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
oKUJB.PF template < typename T1, typename T2 > \
P7n~Ui~U static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Kf*+Ilq%L 以后可以直接用
*-7O|
'' DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
` WVQp"m 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
)9$Xfq/ (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。。。)
$d'Gh2IGA <_+8 c{G BN=,>-O% 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
VH/_0 I'";
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
8r5j~Df class unary_op : public Rettype
WE3l*7<@ {
<H.Ml>q:r Left l;
Z1&8U=pax public :
\6o
~ i unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ppxu\a I<$lpU_H template < typename T >
B}vI<?c typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
q8U]Hyp(` {
g$ h!:wW return FuncType::execute(l(t));
J;qH w[6 }
0F"xU1z, MDRSI g template < typename T1, typename T2 >
z~F!zigNAc typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
83@+X4ptp {
!e?\>
' return FuncType::execute(l(t1, t2));
#8'%CUF*<8 }
OHB!ec6W } ;
oD.f/hi0| Fw|5A"9'a' |
.PLfc; 同样还可以申明一个binary_op
B;EdLs} >y1/*)O9~ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
F](kU#3"S class binary_op : public Rettype
rHMsA|xz6 {
#JVcl $0Y Left l;
M$w^g8F27H Right r;
B!,})F$x public :
GDk/85cv0$ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Ih.o;8PpK _:{XL c template < typename T >
IE3GM^7\ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
KNV$9&Z {
`jP6;i return FuncType::execute(l(t), r(t));
3o6N&bQ b }
UlyX$f%2 xX}vxhN template < typename T1, typename T2 >
bY#> typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
mWtwp- {
=_,w< return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
$L?stgU }
*NDzU%X8 } ;
WFtxEIrl3j Hf#/o{=~} #[IQmU23 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
Jyvc(~x 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
>zXw4=J DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
HdVGkv/ 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。
Fe:0nr9; 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
NX$$4<A1 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。。。
fY\QI
= 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
ky,+xq 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)
PZQ}G*p3 下面是修改过的unary_op
UA}k"uM |FH/Q-7[ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
a Z
^SK|E class unary_op
U1dz:OG> {
FD[*mCGZ Left l;
}*;Hhbox Ju+r@/y% public :
$KKrl 0/;T\9 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
9J*m!-hOY wC;N*0Th template < typename T >
@r'8<6hVO struct result_1
}wz )" {
|0BmEF typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
5{VrzzOK} } ;
W.{#Pg1Da ^2XoYgv template < typename T1, typename T2 >
p\~ lPXK struct result_2
76(&O {
%/jmQ6z^ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
H;%a1 } ;
XV]`? 4,
8gf2 template < typename T1, typename T2 >
8g^OXZ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5,k&^CK} {
UPA))Iv> return OpClass::execute(lt(t1, t2));
BB>3Kj:| }
pO4}6\1\ '
w!o!_T6 template < typename T >
j8YMod= typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
R@u6mMX{N, {
77.5
_ return OpClass::execute(lt(t));
32:q' }
0'% R@| lmgMR|v } ;
7?dB&m6W ;XRLp:y 1B}6 zJ 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
<{JHFU`^ 好啦,现在才真正完美了。
rX)PN3TD 现在在picker里面就可以这么添加了:
?yU|;my 1.]#FJe template < typename Right >
Da0E) picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
)UO:J7K {
[j`It4^nC return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
;Z%ysLA }
IF(W[J 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。
%
Lhpj[C }[SWt3qV1 s
'u6Ep/V -yy&q9 50F6jj 十. bind
a]Bm0gdrO 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。
|[)t4A"} 先来分析一下一段例子
!-m(1 6Y>MW 4q pej/9{*xg( int foo( int x, int y) { return x - y;}
<=l!~~% bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
) ^'Q@W bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
.DMeWi 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。
Nq/,41 我们来写个简单的。
be |k"s|6) 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
T2P0(rEz 对于函数对象类的版本:
Ia=wf"JS) rbHrG<+7zO template < typename Func >
Xp[[ xV| struct functor_trait
; =ai]AYW {
mnzamp typedef typename Func::result_type result_type;
|"8Az0[! } ;
w}c1zpa 对于无参数函数的版本:
^/47*vcN5 @Kd1|K template < typename Ret >
2Vxr struct functor_trait < Ret ( * )() >
_r0oOp E {
/pan{.< k typedef Ret result_type;
Kn SXygT } ;
\rY|l
对于单参数函数的版本:
W$O^IC BC ]^BKP template < typename Ret, typename V1 >
UTGR{>=> struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
p+SFeUp {
&PI}o typedef Ret result_type;
d8`^;T
;}d } ;
&W:Wv,3 对于双参数函数的版本:
a,b;H(em ;{
u{FL template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
gdT3,8`#[ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
=24)`Lyb {
H0Qpc<Z4/ typedef Ret result_type;
{";5n7<<) } ;
H=?v$!
i 等等。。。
0N$tSTo.-< 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
<?kr"[cQeP @+h2R template < typename Func >
\Si@t{`O struct func_return
!f-mC,d {
{(]B{n template < typename T >
7Oe |:Z struct result_1
WY_}D!O {
*>ju1f typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
'31pb9@fH } ;
D{'x7!5r d!7cIYVZ template < typename T1, typename T2 >
`Jhu&MWg struct result_2
.\M@oF {
b2u_1P\ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
uy)iB'st& } ;
S1(. AI~ } ;
u6IEBYG (( GQhzQM1HS *X+T>SKL 最后一个单参数binder就很容易写出来了
H>AQlO+ J
I$xfCu template < typename Func, typename aPicker >
&?YbAo_K class binder_1
vT"T*FKh: {
VFz(U)._ Func fn;
^eQK.B( aPicker pk;
*L7 ZyERs public :
0M(\xO mG@xehH template < typename T >
EpSVHD:* struct result_1
z1wy@1o' {
'
Z:FGSwT typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
-'3~Y
2# } ;
SjV;&
1Z/ G/>upnA{w template < typename T1, typename T2 >
{%X /w'| struct result_2
{rQ6IV3= {
&dp<i[ec^ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
4CVtXi_Y } ;
(Em^qN CM?dB$AwX binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
-:b0fKn ^55#!/9 template < typename T >
0*S]m5#; typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8sjAr.iT. {
ce-5XqzY@ return fn(pk(t));
p&~8N#I# }
]8FSs/4 template < typename T1, typename T2 >
bzD <6Z typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Y ]&D;w {
>utm\!Gac return fn(pk(t1, t2));
/\P3UrQ&] }
Lpd q^X } ;
m [7@l Y1? wf. xD+n2:I{ 一目了然不是么?
Hh`x>{,|S 最后实现bind
Jk=E"I6 N9 @@n:JT s{x{/Bp(KK template < typename Func, typename aPicker >
&6
.r=,BO picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
:MPWf4K2s {
at"-X ?`d return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
F;$z[z }
9NX f~-V- :k9n
9
2个以上参数的bind可以同理实现。
=yo?] ZS 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
W&>ONo6ki kU^*hd] 十一. phoenix
<^>O<P:v Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
{jB& e, w5zrEk# for_each(v.begin(), v.end(),
CqHCJ ' (
'4 T}$a"i do_
<j
CD^ [
rC
)pCC cout << _1 << " , "
lS<T|:gz@ ]
:: IAXGH) .while_( -- _1),
b5WtL+Z cout << var( " \n " )
$&D$Uc`U> )
0'&N?rS );
'?7?"v
sXe=4`O 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:
cTlitf9 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
hH Kd+QpI operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
#r{`Iv?nn 那么我们就照着这个思路来实现吧:
>IZ|:lsxE -jN:~. :
&! >.Y template < typename Cond, typename Actor >
|S0]qt? class do_while
OJX* :Q {
;yd[QT<I< Cond cd;
lM0`yh Actor act;
m]}%Ag^x public :
B_Qi template < typename T >
gN"Abc struct result_1
St9+/Md=jQ {
!a
%6nBo typedef int result_type;
Um4$. BKD } ;
`bXP
)$ rID_^g_tP8 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
uLr9*nxd JjO="Cmk/ template < typename T >
wO\,?SI4 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
wXj!bh8\r {
Ed&;d+NM do
kd0~@rPL {
b
\pjjb[ act(t);
4i<V^go" }
BNA` Cc1VV while (cd(t));
YGAB2`!U return 0 ;
cSMiNR }
|[%CFm}+? } ;
Ndb_| MqA%hlq |ji={ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
?U}Ml]0~ 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。
bKAR}JM& 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。
6x6xv:\ 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。
c5KJ_Nfi 下面就是产生这个functor的类:
o>3g<-ul #HgXTC A'jw;{8NpF template < typename Actor >
I\8f`l class do_while_actor
:#yjg1aej {
g 0=Q>TzY Actor act;
D7'P^*4_B public :
(YOp do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
u0&
aw cwe@W PE2 template < typename Cond >
T*m;G( picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
O-5s}RT } ;
^N{Lau +x?_\?&Ks _b ~XBn 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
WKHEU)'! 最后,是那个do_
;JNI$DR x{Gdr51% xKol class do_while_invoker
Ng;K-WB\ {
>icL,n"] public :
"0ITW46n template < typename Actor >
HOEjLwH do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
>
`uk2QdC {
!a(#G7zA return do_while_actor < Actor > (act);
wK0= I\WN9 }
dcK7Dd-> } do_;
#<^ngoOj Ax'jNol 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
8ec6J*b 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
."8bW^: 最后来说说怎么处理break和continue
AX
{~A:B 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。
%`o3YR 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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