一. 什么是Lambda
O}VI8OB(& 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
E*rnk4Y 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,
pC9Ed9uRK WPbWG$Li nFE0y3GD8 Sw!/IPO class filler
aBL+i- {
bqBgq public :
4E&=qC]S void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
jTjGbC]X } ;
%\xwu(|kN !L5[s c o}o$} 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:
4.@gV/U(| I^'U_"vB >we/#C"x 8p3pw=p for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
8!e1T,:b =l&A9 >\ tF> ?] 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Rxe
sK 6.fahg?E +{* @36A5A `9%Q2Al 二. 战前分析
Mq7d*Bgb 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。
+/idq 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
mRIW9V JvFU7`4@ i,G )kt'H for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
hGc') /* --------------------------------------------- */
{.
r/tV5IH vector < int *> vp( 10 );
rw*#ta
O transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
;dq AmBG{8 /* --------------------------------------------- */
|BysSJ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
K>H_q@-?f /* --------------------------------------------- */
X2#;1 ku int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
/mST<{(_G\ /* --------------------------------------------- */
4%5H<:V7 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
n
ETm" /* --------------------------------------------- */
23a&m04Rk for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
YE#OAfj~ c"mRMDg% ]stAC3 2+G_Y> 看了之后,我们可以思考一些问题:
Vab+58s5 1._1, _2是什么?
<fY<.X 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。
%dXf C! 2._1 = 1是在做什么?
/?b<}am 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。
L|DSEth 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。
WFBg3#p Q^qG= x)@G+I\u 三. 动工
mUi|vq)`=D 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
sePOW#| 9gMNS6D'b m
.2)P~a G:qkk(6_# template < typename T >
!/0XoIf" class assignment
.^s%Nh2jM {
m9^?p T value;
5" U8| public :
N"~P` H![x assignment( const T & v) : value(v) {}
7QiJ1P.z template < typename T2 >
% ~%>3 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
D_E^%Ea&` } ;
K%h83tm+ ?k4O)?28 lyzMKla" 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
yc,Qz.+g 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
)i; y4S =dbLA ,z9 \IQP`JR rnxO2 class holder
cTRQI3Oa> {
e=nEx Y public :
m{gK<T template < typename T >
gM|X":j assignment < T > operator = ( const T & t) const
SJVqfi3A {
8xUmg& return assignment < T > (t);
;8sEE?C$g }
(bo{vX } ;
hB:R8Y^?H Rkfr4 _:om(gL 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
8<u_ wt@ ~S Js2-2 static holder _1;
di6A.N5A Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
s#sr1[9}G 9s)YPlDz for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
.a:Oj3=0 而不用手动写一个函数对象。
B\bIMjXV >VqMSe_v <PkDfMx2 %>cc%(POO 四. 问题分析
Uc
e#v) 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
`xbk)oW# 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
)|/t}|DIx 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
/= P!9d
{ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
hB<.u 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Y VTY{>Q C<A82u;t%@ 五. 问题1:一致性
}}~^! 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
K)GC&%_$O 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Cg
85 Q>}I@eyJ struct holder
~I/7{B|yX {
eU7RO //
NVFAmX.Z: template < typename T >
pCf-W/v T & operator ()( const T & r) const
dQA J`9B {
t]FFGnBZ return (T & )r;
X %,;IW]a }
URR|Q!D } ;
,=>O/!s > ^3xBI:Q 这样的话assignment也必须相应改动:
cZL"e _}Jz_RS2` template < typename Left, typename Right >
Yl1@gw7 class assignment
zEY
Ey1 {
Y_PCL9G{p Left l;
9>le-}~ Right r;
+C\?G/ public :
>C_! }~ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
(m3p28Q? template < typename T2 >
[sz#*IJ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
: M0LAN } ;
.(;k]UP {b/60xl? 同时,holder的operator=也需要改动:
$if(`8 ~"EkX template < typename T >
oG@P M+{ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
*goi^Xp {
I+O!<SB return assignment < holder, T > ( * this , t);
vWfC!k-)b }
WP^%[?S2 UDyvTfh1X 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。
y9\s[}c_ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
1aYO:ZPy :'GTCo$3 return l(rhs) = r;
TdD-#|5 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
!0Xes0gK0 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
3 ;.{
O%bX Jc9SHCJ template < typename Tp >
#_7}O0?c3 class constant_t
{yVi/*;f^ {
D (qT$# const Tp t;
X+iA"B public :
f$V']dOj1q constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
{br4B7b template < typename T >
=]W{u` const Tp & operator ()( const T & r) const
5bmtUIj {
)IZ$R*Y{ return t;
#FaR?L![Y }
!;CY
@= } ;
-oF4mi8S shn`>=0.& 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
FG#E?G 下面就可以修改holder的operator=了
5+%BZ P'ZWAxd template < typename T >
:Fj4YP" assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
'U}i<^,c {
E
C 7 f return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
3)0*hq&83 }
vn}Vb+@R ^@X
=v`C 同时也要修改assignment的operator()
N@)4H2_u \ Hg(\EEe template < typename T2 >
X[;4.imE T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
2b|vb}|t{ 现在代码看起来就很一致了。
RSmxwx^ MiOSSl}; 六. 问题2:链式操作
zi*D8!_C 现在让我们来看看如何处理链式操作。
B0Z*YsbXL 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。
L4kYF~G:4 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。
r="X\ [on 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。
>+oQxml6nI 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
9@D,ZSi I8^z\ef& template < typename T >
j-{WPJa4\ struct result_1
T/S-}|fhQ {
,u]kZ ] typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
J_P2% b=C } ;
m@HU;J\I XTW/3pB 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:
y'pG'"U]_ bJ. ((1$ template < typename T >
R4V>_\D/ struct ref
+oQ@E<)H {
Za}91z" typedef T & reference;
TS3 00F } ;
k,v.U8 template < typename T >
uvA}7L{UO struct ref < T &>
8KoPaq {
KQW typedef T & reference;
iv;;GW{2 } ;
7CG_UB |Z2_1(
ku 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
V<nzThM\ Zqam Iq template < typename T >
R!$j_H typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
R~Xl(O {
/Zv }u return l(t) = r(t);
GB[W'QGiq }
U}Hmzb 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
M>I}^Zp! 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
5jjJQ' >)S
a#w; 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
]Uxx_1$, _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
PVtQ&m$y _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
.+[[m$J +5 调用divide的对象返回一个add对象。
]m}>/2oSs 最后的布局是:
:EA,0 , Add
1uy+'2[Z-D / \
<<;j=Yy({` Divide 5
[9+M/O|Vs / \
4L5Wa~5\ _1 3
6 'wP?= 似乎一切都解决了?不。
iSFgFJG^ 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。
r2&{R!Fj` 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。
3{$cb"5 OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
`pcjOM8u 6(ja5)sn* template < typename Right >
hR{Fn L assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
}:hdAZ+z Right & rt) const
s@3!G+ -} {
sHEISNj/^ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
d0N7aacY }
yr;oq(&N 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
/D~
,X48+ XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
#vS>^OyP 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
3d,|26I 7f 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
V25u'.'v 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
Y@.:U* 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
C(gH}N4 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
,e,fOL LTa9'
q0 template < class Action >
(cCB3n\20 class picker : public Action
Fir7z nRW {
MOOL=Um3 public :
iezz[;t picker( const Action & act) : Action(act) {}
p$"*U[%l // all the operator overloaded
8Ipyr%l } ;
Y8CXinh HWs?,AJNxB 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。
(,<?Pg7v:f 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:
%OzxR9 8"S0E(,mu template < typename Right >
Ajq<=y`NzV picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
) I5f`r=Ry {
a{)"KA P return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
]7br*t^zv }
#~ >0Dr ?. ~@ lE Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Kk/qd)nk 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。
L:%h]- 5$O@+W!?@ template < typename T > struct picker_maker
*.~M#M 9c {
:z^c<KFX typedef picker < constant_t < T > > result;
KD#ip3 } ;
\GPWC}V\s template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
m$$U%=r>@ {
F!Nx^M1 typedef picker < T > result;
h7%< } ;
A).wjd(_, 7qnw.7p 下面总的结构就有了:
Xt$?Kx_, functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
p_mP' picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
O"{NHNG\oT picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
pG|DT ? 至此链式操作完美实现。
2p'qp/ <K2 )v~ fHe3 :a5+W 七. 问题3
2P]r J 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
fw-LZ][ *d)B4qG template < typename T1, typename T2 >
;%Z)$+Z_)< ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
58=fT1
B {
b
~F85U2 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
DuCq16'0T }
s3t{freM q`qbaX\J3 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:
=NlAGzv!w RJSNniYr7 template < typename T1, typename T2 >
JZai{0se struct result_2
9v/1>rziE {
ON!1lS typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
eP;lH~!.0 } ;
RX#:27: 3ne=7Mj 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?
(Kx3:gs 这个差事就留给了holder自己。
5)mn )2:d8J\ 5 kQC template < int Order >
sx|=*j,_ class holder;
?_ p3^kl template <>
g9
g
&] class holder < 1 >
j1>1vD-`T {
Wny{qj)= public :
?HU(0Vgn' template < typename T >
iao_w'tJ struct result_1
Y2Y/laD {
?L7z\b"_~ typedef T & result;
q?JP\_o: } ;
DQwbr\xy\ template < typename T1, typename T2 >
Xo$(zGb struct result_2
^F_c' {
?|{P]i?)' typedef T1 & result;
6J-tcL*4"% } ;
.`iOWCS template < typename T >
[_CIN typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
w 8T#~Dc {
.hn"NXy return (T & )r;
[9*+s }
(LQ*U3J]_ template < typename T1, typename T2 >
[?_^Cy typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
&Q 3!ty {
"y#$| TMB return (T1 & )r1;
l8jm7@.E }
JrS|Ib)6 } ;
_sx]`3/86 Z+FJ cvYx template <>
o5A@U0c_ class holder < 2 >
T&cf6soo {
8) 'OXR0/ public :
1;S@XC> template < typename T >
;5dJ5_ } struct result_1
s}X2*o`, {
05$CIS>! typedef T & result;
zGA1 } ;
Np+<)q2 template < typename T1, typename T2 >
{0QNqjue struct result_2
mM!Gomp {
4Bs '5@ typedef T2 & result;
kpLDK81I } ;
tVFl`Xr
template < typename T >
lfK sqe" typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
3hGYNlQ^ {
(jtrQob return (T & )r;
;",W&HQbE }
GK~uoz:^O template < typename T1, typename T2 >
t#=W'HyW8 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
|+f@w/+ {
F7x]BeTM return (T2 & )r2;
/Rf:Z.L }
<0T|RhbY } ;
u{o3 &M&*3 Ja"?Pb 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
yxik`vmH 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
U]ynnw4 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
}&F|u0@b mA@FJK_
return l(i, j) = r(i, j);
?^n),mR 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
6g576 +<a-;e{ return ( int & )i;
`1{Y9JdQ return ( int & )j;
gE\&[;)DB 最后执行i = j;
`-/-(v+ i 可见,参数被正确的选择了。
.J"QW~g^ Uc^e Ia@ )%dxfwd6 j
4!$[h x8
_f/2& 八. 中期总结
J;|a)Nw 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:
%68'+qz 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
I() =Ufs5z 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
L `NY^ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
aS=-9P;v < KGq E2K{9@i X|y(B%: VkdGGY VddHK 九. 简化
d<K2
\:P{} 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。
r2yJ{j&s 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
ti'B}bH>' 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:
70Jx[3vr 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
jVi>9[rz +-*/&|^等
oq${}n < 2. 返回引用。
3>M%?d =,各种复合赋值等
B\S}*IE 3. 返回固定类型。
B>.x@(}V~ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
& OYo 4. 原样返回。
x<5ARK6\= operator,
K*I!:1;3N 5. 返回解引用的类型。
/9ctmW1!< operator*(单目)
U}@xMt8@l 6. 返回地址。
*IX<&u# operator&(单目)
v|\3FEu@ 7. 下表访问返回类型。
aKjP{Z0k$ operator[]
5(>SFxz"t 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
)G#mC0?PV operator<<和operator>>
/|q.q ysapvQN_6 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。
VWq]w5oQO 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
'_d4[Olu 5EU~T.4C< template < typename Left >
7UIf struct value_return
p<1y$=zS {
3P@D!lV&K template < typename T >
E75/EQ5p]p struct result_1
3ew4QPT' {
[ ?%q,>F typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
>)F "lR:o } ;
zD)/Q FILy ]Hp>~Zvbb template < typename T1, typename T2 >
XeX\u3<D struct result_2
n{u\t+f {
B*Q 9g r typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
e:%|.$4OG } ;
Z1#u&oX } ;
2ah%,o <d @9[]
>-w(P/ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
$=iw<B r Ve2{;`t 下面我们来剥离functor中的operator()
jp_|pC' 首先operator里面的代码全是下面的形式:
=Ox}WrU~ #x;,RPw5 return l(t) op r(t)
/>Q}0Hg return l(t1, t2) op r(t1, t2)
aaP_^m O return op l(t)
NV7k@7_{B return op l(t1, t2)
q3AqU?f return l(t) op
s1q8r!2\w return l(t1, t2) op
c/Xg ARCO return l(t)[r(t)]
h2 KI return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
7:,f|> s$).Z(6 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:
=:aJZ[UU<2 单目: return f(l(t), r(t));
w
lH\w? return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
AHRJ7l;a 双目: return f(l(t));
ak7kb7 5o return f(l(t1, t2));
8l_M 0F, 下面就是f的实现,以operator/为例
')U~a 2]1u0-M5L struct meta_divide
T]ls&cW5 {
As< B8e] template < typename T1, typename T2 >
P0e-v0 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
jMgXIK\ {
GlnO8cAB return t1 / t2;
s bj/d~$N }
H T|DT } ;
Keozn*fzI tLBtE!J$[ 这个工作可以让宏来做:
#obRr#8 |RFBhB/u #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
odCt6Du template < typename T1, typename T2 > \
MfP)Pk5 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
yEq7ueJ' 以后可以直接用
TG%B:^Yz! DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
;%9]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
T1]?E]m{ (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。。。)
7Ml4u%? h:nybLw? ikW[lefTq 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
t
N{S;)q#X Gq^vto template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
N ~{N Nf Y class unary_op : public Rettype
lG}#K^q {
H/c
(m|KK Left l;
-}#HaL#'K public :
")T\_ME unary_op( const Left & l) : l(l) {}
LWyr g w"
\pD
template < typename T >
N-gYamlQ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
u.|Z3=?VG {
!R=@Nr> return FuncType::execute(l(t));
9 3>4n\ }
^U}k t:2v`uk template < typename T1, typename T2 >
u=
NLR\ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Ax;=Zh<DAv {
1z?}'&: return FuncType::execute(l(t1, t2));
l4>^79* * }
{'5"i?>s0> } ;
O`B,mgT( <h/%jM>9/ {~3QBMx6 同样还可以申明一个binary_op
`7CK;NeT jN\u}!\O template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Cf
2@x class binary_op : public Rettype
i"WYcF| {
*'?7OL Left l;
%2?+:R5. Right r;
xT%`"eM} public :
n t}7|h| binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
p;O%W@n" 5% 2A[B template < typename T >
uu9M}]mDl typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
# ]7Lieh[5 {
*\sPHz. return FuncType::execute(l(t), r(t));
;2p+i/sVj }
tAdE<).! _)M,p@!?=h template < typename T1, typename T2 >
F$C6( C? typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
23s;O)) {
\D7bTn return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
qqrjI. }
V'Gal` } ;
E>!=~ 7. bMyld&ga e$# *t 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
FSIiw#xzH 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
5(3O/C{?~ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
"& ,ov# 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。
IS2cU' 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
hH %> 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。。。
p+VU:%.t 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
.ZpOYhk 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)
i%hCV o 下面是修改过的unary_op
WsI`!ez;D !@xO]Jwv template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Vy\Vpp class unary_op
> |$]=e,Z {
l<6u@,%s
Left l;
@(3F4Z.i%. >f(?Mxh2 public :
k }=<51c kZ40a\9
Ye unary_op( const Left & l) : l(l) {}
b 7UJ z
p E| template < typename T >
apvcWF% struct result_1
&Y]':gJ {
+yGQt3U typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
,T$ts } ;
qJhsMo2IH 1Kg0y71" template < typename T1, typename T2 >
f7Gn$E|/r; struct result_2
d1b]+A G4 {
L, JQ\!c typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
=!q%
1 mP } ;
|>.Q U3 Cp8=8N(Xb template < typename T1, typename T2 >
Nwvlv{k' typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
EBj^4=b[ {
(WM3(US| return OpClass::execute(lt(t1, t2));
aurs~ }
vgz`+Zj*S "y1Iu template < typename T >
YR%iZ"`*+O typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+r:g }iR {
iUx\3d, return OpClass::execute(lt(t));
)t6]F6!_ }
,YYEn^:>
hAGHb+: } ;
YH&=cI@ z/@_?01T= }A#IBqf5 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
g@.$P>Bh 好啦,现在才真正完美了。
y.r N( 现在在picker里面就可以这么添加了:
h9vcN#22D @:lM|2: template < typename Right >
nM,:f)z picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
O'y8q[2KE {
i+_LKHQN return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
SQKhht`M }
dmFn0J-\ 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。
NYm"I`5w !`DRJ)h T]#V <`H0i*|Ued ll:UIxx 十. bind
ZnG.::&: 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。
V Z(/g"9 先来分析一下一段例子
YOCEEh? qQ@| Cj 9U8M|W|d int foo( int x, int y) { return x - y;}
S,Y|;p<+^ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
c}(WniR-" bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
*@U{[J 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。
hHs/Qtq 我们来写个简单的。
#6`5-5Ks; 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Ndmt$(b 对于函数对象类的版本:
6{Wo5O{!\ 04a
^jjc template < typename Func >
aSL`yuXu struct functor_trait
1+l 8%G=hB {
rIyH/=; typedef typename Func::result_type result_type;
;b~ S/ } ;
PwY/VGT 对于无参数函数的版本:
'ofj1%c v^|U? template < typename Ret >
,:_c-d# struct functor_trait < Ret ( * )() >
$=aO*i {
@6u/)>rI typedef Ret result_type;
7|rH9Bc{U } ;
tne_]+ 对于单参数函数的版本:
sZ;|NAx) D6 B-#u!M template < typename Ret, typename V1 >
E$8JrL struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
mxc)Wm<4 {
Q7%4 `_$! typedef Ret result_type;
b 2gng} } ;
h Yu6PWK 对于双参数函数的版本:
Z;0~f<e%
X{9^$/XsJ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
q
z)2a2C struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
a#oROb-*~ {
Fr%# typedef Ret result_type;
! 'zd(kv< } ;
T$Z9F^w 等等。。。
TpjiKM 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
y^.66BH *}[\%u$ T template < typename Func >
;>6< u.N struct func_return
wxN)dB {
(In{GA7; template < typename T >
f/Gx}x= struct result_1
53Adic {
Di9RRHn&q typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
U82a]i0 } ;
#Z&/w.D2 1? >P3C template < typename T1, typename T2 >
`lhw*{3A struct result_2
1.hWgW DP {
aSR-.r typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
`~1!nfFD } ;
yR}.Xq/ } ;
V<ESjK8 XLh)$rZ b)wcGBS 最后一个单参数binder就很容易写出来了
2u{~35 w)btv{* template < typename Func, typename aPicker >
n<?U6~F&~ class binder_1
qxL\G &~ {
7qKz_O Func fn;
!_I1=yi aPicker pk;
sp K8^sh public :
bcIae0LZ iL/c^(1 template < typename T >
UG| /Px ] struct result_1
s t'T._ {
U(&c@u% typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
AFLtgoXn: } ;
?K1B^M=8 dFg>uo template < typename T1, typename T2 >
tV}!_ struct result_2
h~dQ5% {
)p&g!qA typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
^FCXcn9 } ;
So%X(,
| >w,L= z= binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
>XN[KPTa 7iB!Uuc template < typename T >
yOM/UdWq typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
zzmC[,u} {
_,3ljf?WQM return fn(pk(t));
bG;fwgAr }
-t-f&`S|| template < typename T1, typename T2 >
6 2xOh\( typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`sjY#Ua< {
5Cf!NNV return fn(pk(t1, t2));
e=amh }
t}t(fJHY` } ;
_~FfG!H ^X aq,1'~8XR xC76jE4 一目了然不是么?
0TN28:hcD 最后实现bind
so))J`ca) *,u3Wm|7 {i;,Io7W template < typename Func, typename aPicker >
bpu`'Vx picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Iu'9yb {
<,vIN,Kl8/ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
f-U zFlU }
Ku5||u.F4* X'A`"}=_ 2个以上参数的bind可以同理实现。
lg^'/8^f 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。
r[9m-#)> v>X!/if<y 十一. phoenix
EEe$A?a; Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
DYX{v`>f^ .ARYCTyG for_each(v.begin(), v.end(),
F`=p/IAJK (
0d2P do_
(3e.q'
[
U1\EwBK8*T cout << _1 << " , "
3Tr,waV ]
dJuy Jl$* .while_( -- _1),
*tjaac;z<J cout << var( " \n " )
@f[- )
'1u?-2 );
i?L=8+9f QE 4 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:
/*C!]Z>. 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
\p!UY3' operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Ir;JYY!0? 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Lg4|6.Ez|P /R&`]9].s 5:PS74/ template < typename Cond, typename Actor >
?XKX&ws class do_while
O:BdZ5
b {
qI'pjTMDY Cond cd;
(Jp~=6&lKf Actor act;
@ZEBtM%.O public :
=DwLNyjU4 template < typename T >
YNr5*P1 struct result_1
N:G]wsh {
082}=Tsx typedef int result_type;
Xj, %t} } ;
We6eAP /Z ~EtGR #
N do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
i)l0[FNI} tPyk^NJ; template < typename T >
pPL=(9d typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^f[6NYS? {
:N8n6)#1= do
d` GN!^ {
%/dOV[/ act(t);
<B@NSj }
F .S^KK while (cd(t));
F:/x7]7??Z return 0 ;
?NBae\6r }
!7t&d } ;
bQD8#Ml1 [G 9Pb) =r]l"T 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Xg~9<BGsi 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。
stiF`l 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。
RvG=GJJ9 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。
E PE_2a} 下面就是产生这个functor的类:
NQD5=/o H&-3`< ByY^d#oE template < typename Actor >
fz=8"cDR class do_while_actor
2n.HmS {
NX\AQVy9 Actor act;
,nf}4 public :
>/ _#+, do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
R_!'=0}V l/k-`LeW template < typename Cond >
-9vNV:c picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
|GMo"[ } ;
G=y~)B} }NDl~5 GVhqNy
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
KHx2$*E_ 最后,是那个do_
P'wo+Tn* 5mamWPw vom3C9o class do_while_invoker
#ss/mvc3 {
)4rt-_t< public :
GZO:lDdA template < typename Actor >
:E}y
Pcw do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
4dixHpq' {
:]:)c8!6 return do_while_actor < Actor > (act);
iw#~xel<ez }
!h1:AW_iz } do_;
Bq$IBAot f?d5Ltg 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
=]%,&Se 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
ZtZ3I?%U3 最后来说说怎么处理break和continue
lEl.'X$ 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。
.B~}hjOZK 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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