一. 什么是Lambda
n%Xw6qV: 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
>R?EJ;h 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,
181-m7W {Gs&u>>R"^ AQ-P3`bCb d8g3hyI5\ class filler
Y. yM 1 z {
(J):
>\a] public :
\PzC:H void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
!&C8y } ;
oJ`ih&Q8 F'Fc)9qFa< WjGv%^? 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:
J%xp1/=2 .9WUp> M6!kn~ ~aH*ZA*f for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
'TV^0D" qkv.,z" J=TbZL4y}4 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
g?(Z+w4A
3 hE!3kaS BoP%f'0N SV]M]CAe 二. 战前分析
_3T*[s;H 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。
LaJc;Jt$ 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
G`w,$:, -nO('(t KbH#g>.oB for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
[kFX>G4 /* --------------------------------------------- */
<l5{!g vector < int *> vp( 10 );
&P!^k0NJR transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
]xf{.z /* --------------------------------------------- */
0(3t# sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
G4s!q1H /* --------------------------------------------- */
ekP=/;T#S int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
YjS|Ht-> /* --------------------------------------------- */
J mFzSR?} for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
/k1&?e /* --------------------------------------------- */
m
|,ocz for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
h|%d=`P, %M9^QHyo@ [}lv!KmzW n=t%,[Op 看了之后,我们可以思考一些问题:
*NDLGdQqz 1._1, _2是什么?
*ARro
Ndr 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
U*k$pp6\b~ 2._1 = 1是在做什么?
nAd
4g| 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。
7G%`ziZ 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。
xzMa[D4( RGLwtN KE YM@,' 三. 动工
yN~=3b> 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
e7/J:n$ GG;M/}E9 .6$ST Ksr 9A3Q&@, template < typename T >
&)fPz-s class assignment
4pq >R {
?Dm! ;Z+7 T value;
BD=;4SLT public :
)R,* assignment( const T & v) : value(v) {}
Bh2m,=`` template < typename T2 >
PpU : 4;en T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
f|6%71 } ;
5yxZ
5Ni! `iIYZ3i H7#RL1qM& 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
fgl"ox 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
YQ37P?u@ Ks
X@e)8u j@kBCzX e@0wF59 class holder
q97Dn[>3 {
+#Ov9b public :
_BtlO(0& template < typename T >
_V:D7\Gs assignment < T > operator = ( const T & t) const
[b;Oalw {
Ylt[Ks<2 return assignment < T > (t);
%F&j B }
B7}-g"p$/ } ;
,{8~TVO 9KXp0Q?-$ .Ji
r<"*< 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:
P$]Vb'Fz g-}Vu1w0{6 static holder _1;
z0g]nYN% Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
c
q3CN@ Y60ld7H for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
"-<u.$fE 而不用手动写一个函数对象。
`r>WVPS| b;m6m4i'f{ mvUYp,JECl R"O9~s6N 四. 问题分析
1P2%n[y 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。
Q
`E{Oo, 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。
~`-9i{L 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
#0xvxg%{ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
%$]u6GKabi 下面我们可以对这几个问题进行分析。
h.2!d0j] #llc5i; 五. 问题1:一致性
fEQ<L!' 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
!0Q(x 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
U}Xc@- \ ? C(,s_Ks struct holder
um3
M4>K {
"_#%W
oo //
-Qn:6M>w^ template < typename T >
JxD@y}ZYE T & operator ()( const T & r) const
'Fc&"(!|| {
ZQ20IY|, return (T & )r;
C7+TnJ }
k9R1E/; } ;
1Tiq2+hmf pd7FU~- 这样的话assignment也必须相应改动:
>Q5 SJZ/ h Qu9ux template < typename Left, typename Right >
kN]#;R6 class assignment
P'Y8
t {
a-QHm;_S Left l;
o@pM??&x Right r;
}#E4t3 public :
u5R^++ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
JHO9d:{- template < typename T2 >
2d3wQ)2 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
SxH}/I|W } ;
9m6w.:S DK)qBxc8 同时,holder的operator=也需要改动:
cJ[n<hTv b<5:7C9z template < typename T >
Vn8Qsf1f assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
#4cuNX5m% {
8u+ (+25 return assignment < holder, T > ( * this , t);
+pe_s& }
)YnB6@=nyk |}mBW@ah 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
=G=.THRUk 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
i:[B#|% :'!?dszS return l(rhs) = r;
cL1cBWd 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
2RE }l=h5 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
d!wd,Xj} m]DjIs*@%h template < typename Tp >
Rwy:.)7B$q class constant_t
HE(U0<9c {
{H>iL const Tp t;
B2Orw8F public :
{'r*Jb0 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
YK[O#V template < typename T >
?2=c'%w7 const Tp & operator ()( const T & r) const
uNRGbDMA= {
Y":hb;& return t;
ZjI^0D8 }
<XLATS8Y } ;
|Xu7cCh$me dG)A-qbV 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
9td(MZ%i~N 下面就可以修改holder的operator=了
k2;8~LqF f%|g7[ template < typename T >
GuS3O)6Sg assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
BM3)`40[] {
Jhut>8 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
XM=`(e
o }
94lmsE L$ ON=$q5 同时也要修改assignment的operator()
yNN2}\[. oNEU?+ template < typename T2 >
`o*eL Lk T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
A!^,QRkRN 现在代码看起来就很一致了。
YInW)My.h g@EKJFjl 六. 问题2:链式操作
z&t6,0q`5 现在让我们来看看如何处理链式操作。
|w>DZG!}1- 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。
8vP d~te 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。
rB7(&(n>^ 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。
RdY #B; 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
5GRN1Aov< nC*/?y*9 template < typename T >
Ugs<WVp$ struct result_1
> voUh;L {
4^i*1&" typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
zf S<X } ;
eVlI:yqppj HL!-4kN
<$ 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:
x)GoxH~# #IXQ;2%E template < typename T >
[ z&y]~ struct ref
}0!\%7-Q {
~\kRW6 typedef T & reference;
>H%8~ Oek } ;
#".{i+3E template < typename T >
aY?}4Bx struct ref < T &>
P$oa6`%l {
]O \6.>H typedef T & reference;
MR~BWH?@ 1 } ;
Z?@07Y[|K J7maG|S(DF 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
ilHj%h*z hFjW.~B template < typename T >
<
xV!vN typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
tN0>5'/ {
Y{S/A *X return l(t) = r(t);
);*GOLka }
D0-e,)G}V, 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。
IQ~()/;3d 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
.9E`x>C t+#Ss v8 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
Iq52rI} _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
m7@`POI _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
kOc'@;_O +5 调用divide的对象返回一个add对象。
:kUH>O 最后的布局是:
VEn%_9(] Add
kjmF-\ / \
q'@UZ$2 Divide 5
-WYJ1B0v / \
V{*9fB#4L _1 3
.Q#Eb %% 似乎一切都解决了?不。
Q2 edS| 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
-yAIrvO1q 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
1`uIjXr( OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
_Yhpj}KZ un\^Wmbw template < typename Right >
C/w;g3 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
~Ch`A@=5 Right & rt) const
ruW6cvsvet {
Jv?e?U return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
I2Us!W>6- }
}s|v-gRM{ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
&]M<G)9 XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
5N6%N1 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
`BvcIn4do 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
2sTyuH. 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
nxJhK
T 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
v{jl)?`~w 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
m$ JQ[vgh &O[o;(}mFI template < class Action >
W)"q9(T?% class picker : public Action
C&SYmYj^c {
_]4cY%s
public :
WV6vM()#!C picker( const Action & act) : Action(act) {}
ewLr+8 // all the operator overloaded
V?gQ`( , } ;
wx1uduT) v#X? KqD 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。
sM4wh_lO 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:
1TVTP2&Rd BAPi<U'D template < typename Right >
"- Ns1A8 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
l nZ=< T {
vKW%l return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
;L`'xFo>> }
m&x0,8 C +IXP Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
B;@yOm= 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。
RDZq(rKc FxUH?%w template < typename T > struct picker_maker
SAoqq {
B845BSmh typedef picker < constant_t < T > > result;
n-\B z. } ;
|fA[s7) template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
e^FS/= {
x}roPhZ typedef picker < T > result;
Oo0$n]*;W } ;
AV'> jy*wj7fj1 下面总的结构就有了:
J3'"-,Hv 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。
QVP
$e`4 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。
dfrq8n] picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
!!QMcx_C#/ 至此链式操作完美实现。
EmH{G 5GY%ZRHh $""[(
d?0 七. 问题3
7!%cKZCY 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。
YF"D;. *<UQ/)\ template < typename T1, typename T2 >
A ssf
f; ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
h{! @^Q {
"&r1&StO return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
5P! ZJ3C }
m}XI?[!s "[8](3\v 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:
$nVTN.k zso.?`85 template < typename T1, typename T2 >
^qDkSoqC" struct result_2
5|Y4GQVz {
b+C>p2 % typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
D( _aXy } ;
"qF&%r' '`RCNk5l 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
v-l):TL+= 这个差事就留给了holder自己。
DB*IVg
%0]&o,
w{ IOJ fv8 template < int Order >
s<5t}{x class holder;
prwyP template <>
1jV^\x0 class holder < 1 >
\nJrjHA {
J0>Q+Y public :
XGUF9arN template < typename T >
Pc$<Cv|vz
struct result_1
=HSE {
LHacHv typedef T & result;
$$8"i+,K } ;
9LFg": template < typename T1, typename T2 >
['c:n? struct result_2
e8[*=& {
&
IDF9B typedef T1 & result;
tf/ f-S } ;
;Y~;G7 template < typename T >
{
~Cqb7 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
jem$R/4" {
|S4yol return (T & )r;
3v {GP> }
O,bj_CW x template < typename T1, typename T2 >
5!5P\o typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
:hevBBP {
}^QY<Cp| return (T1 & )r1;
W=|B3}C? }
pa+y(!G } ;
6 o+zhi;E P#yS]F/ template <>
G U!XD!!& class holder < 2 >
+J^}"dG {
}FFW,x public :
R
sujKh/ template < typename T >
7?A}qmv struct result_1
]v lQNd? {
2V typedef T & result;
I*24%z9 } ;
:H?p^d
e template < typename T1, typename T2 >
p?!]sO1l struct result_2
r3KV.##u, {
*m|]c4 typedef T2 & result;
E]gKJVf9[ } ;
beq)Frn^ template < typename T >
}
HvVL}7 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
r67 3+ {
xWV_Do)z return (T & )r;
xi.;`Q^# }
hTy#Q.= template < typename T1, typename T2 >
N.VzA
6C typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
un\"1RdO {
\Q3m?)X=Gd return (T2 & )r2;
5-+Y2tp} }
x
&\~4,TN } ;
PL
VF <(
MBs$b T? =jKLPC 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> >。
6L*y$e"Qc 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
xR%CS`0R 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
+\{!jB*g q_W NN/w return l(i, j) = r(i, j);
8..itty 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
=g&0CFF < i=SX_#b^ return ( int & )i;
-nU_eDy return ( int & )j;
1r8]EaI 最后执行i = j;
aEgzQono 可见,参数被正确的选择了。
H!xBFiOH$n on(W^ocnD bhg"<I ?49wq4L;a O'p7^"M 八. 中期总结
+C+3DwN 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:
zL>nDnL 4 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
7gJ`G@y 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\(t~Q 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
_o`'b80; n,fUoS PPmZ[N9(; n'R
8nn6^ V6Q[Y>84~a ~fS#)X3 D 九. 简化
d2 d^XMe! 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。
"7gHn0e> 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
"PuP J| 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:
V#Wd 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
'r'uR5jR +-*/&|^等
.!Z.1:YR 2. 返回引用。
K J~f ~2; =,各种复合赋值等
zZA I"\;W 3. 返回固定类型。
@@! R
Iq! 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
45_zO# 4. 原样返回。
<x1(}x:u` operator,
!IT']kA 5. 返回解引用的类型。
AA@J~qd
u operator*(单目)
TeG'cKz 6. 返回地址。
v_Jp9 operator&(单目)
MenI>gd? 7. 下表访问返回类型。
L1aN"KGMF operator[]
t<$yxD/R 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
2Ejs{KUj operator<<和operator>>
fXL$CgXG\x @jjp\ ~ 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。
wCkkfTO 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
&yYK%~}t[ id*UTY
Tg template < typename Left >
S__ o#nf`% struct value_return
4}l,|7_&I {
2O4UytN template < typename T >
esxU44 struct result_1
&hZcjdB {
=n$,Vv4A typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Gd"lB*^Ht } ;
AR)&W/S)7, <FGM/e4 template < typename T1, typename T2 >
S"fnT*:.% struct result_2
gmrjCLj {
KUB"@wUr typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
$H-s(3vq } ;
B_:K.]DK` } ;
lZb1kq%9g .'SM|r$ {U&Mo97rzX 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
S6Kaw .*v8*8OJ& 下面我们来剥离functor中的operator()
%(n4`@ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
c?[A A 8&%G8d return l(t) op r(t)
ZfMJU return l(t1, t2) op r(t1, t2)
XD*$$`+# return op l(t)
B9+oI cO return op l(t1, t2)
P 0,]Ud return l(t) op
9B<y w. return l(t1, t2) op
RJ@d_~%U return l(t)[r(t)]
o%CBSm] return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
4(o0I~hpB? X8Gw8^t 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:
A4'vJk 单目: return f(l(t), r(t));
"bC8/^ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
?2Bp^3ytJ 双目: return f(l(t));
!dmI}<@&k return f(l(t1, t2));
_Z2VS"yH 下面就是f的实现,以operator/为例
}Z2Y>raA\ LkJ3 :3O struct meta_divide
b7HS3NYk {
IDcu#Nz` template < typename T1, typename T2 >
(swP#t5S static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
0*h\/!e {
_:=w6jCk return t1 / t2;
KLbP;:sr }
oA73\BFfP } ;
#B>Hq~ vrC 8qt|2% 这个工作可以让宏来做:
]%G[<zD,1 (}bP`[@rX! #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
]`+>{Sx 1 template < typename T1, typename T2 > \
a*=\-;HaZ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
dB< \X. 以后可以直接用
U4M!RdG DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
zYF'XB]4 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
d4gl V`%. (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。。。)
E]"ePdZZ/ G+}|gG8 XnV|{X%]U 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
< R0c=BZ> ]xV7)/b5G template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
,7tN&R_ class unary_op : public Rettype
|1;0q<Ka {
dZv-lMYBE Left l;
6rdm=8WFA public :
j2tw`*S+ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
.rax`@\8 \'j%q\Bl; template < typename T >
5AQ $xm4 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
kg+"Ta[9 {
>m%\SuXq return FuncType::execute(l(t));
YdIV_&-W }
?I7%@x!+S c_&iGQ template < typename T1, typename T2 >
`P"-9Ue= typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
c5^i5de {
BQt!L1)) return FuncType::execute(l(t1, t2));
TQYud'u/ }
mtmtOG_/= } ;
=3""D{l F|Jo|02 A*E$_N 同样还可以申明一个binary_op
g9p#v$V \ tU91VIj template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
O:#t>
; class binary_op : public Rettype
0=7C-A1(D {
Xg#Dbf4 Left l;
e6#^4Y/+` Right r;
.2Gn)dZU public :
d\xh>o binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
-KbT[] Cv~ t~ template < typename T >
Ca]vK'( typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9A)(K, {
X]Sr]M^EK return FuncType::execute(l(t), r(t));
L@0DT&5 }
"5ah{,
e-\J!E'1F template < typename T1, typename T2 >
p}O@%*p. typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
sR'rY[^/| {
I6h{S}2 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
]-["sw }
^vJ08gu_W } ;
3v5]L3 z2S53^C* 3fn6W)v? 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
's!EAqCN 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
{v<Ig{{V DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
aW$7:<A{ 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
u!X[xe; 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
GS \- 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
0t6s20*q 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
GP[;+xMBh 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
(m~MyT#S 下面是修改过的unary_op
ub./U@1 cM.q^{d` template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
K|E}Ni class unary_op
[Gy sx {
BX2&tQSp Left l;
;sCX_`t0E Cm(Hu public :
y!
7;Z~" 'I*F(4x unary_op( const Left & l) : l(l) {}
(\,mA-%E Vad(PS0 template < typename T >
~Og'IRf struct result_1
IiS1ubNtZ {
%\Ig{Rj; typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
v)4 kS } ;
Q/-YLf. wzT+V, template < typename T1, typename T2 >
__'Z0?.4# struct result_2
+#,t {
auaFP-$`f typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ZXe[>H } ;
b]Oc6zR,,~ }a-ikFQ] template < typename T1, typename T2 >
<`~]P$ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"EQ}xj {
Vr`UF0_3q return OpClass::execute(lt(t1, t2));
z35n3q }
y @h^ VqbMFr<k template < typename T >
9{?<.% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
24>{T5E {
j?3J-}XC return OpClass::execute(lt(t));
?^5W.`Y2i }
9O~1o?ni ib*$3Fn~ } ;
5"]PwC ~+V]MT SL>>]A,E<` 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
>c8zMd 好啦,现在才真正完美了。
VBBqoyP
h 现在在picker里面就可以这么添加了:
"?}QwtUW GVCyVt[!- template < typename Right >
Et# }XVCJ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
|`E\$|\p {
)u'oI_ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
g}L2\i688 }
;{j:5+' 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
K\,&wU !A&Vg # >2Z:=HT Xj?j1R>GB nNq| v=L 十. bind
^5QSV\X 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
VCkhK9(N 先来分析一下一段例子
jFbz:aUF t.485L% I^0bEwqZ~ int foo( int x, int y) { return x - y;}
h&;\ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
fb&K.6" bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
~|R"GloUw 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
o_X"+ s 我们来写个简单的。
UIIunA9 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
V92e#AR 对于函数对象类的版本:
dD@T}^j *| sW@4r/F>:D template < typename Func >
UOT~L4G struct functor_trait
+twJHf_U {
e8--qV#< typedef typename Func::result_type result_type;
ib;:* } ;
c]t=# 对于无参数函数的版本:
+q1
@8
=y[eQS$ template < typename Ret >
T[~ak"M struct functor_trait < Ret ( * )() >
xAon:58m{ {
*`=V"nXw$| typedef Ret result_type;
lf[( } ;
NrhU70y 对于单参数函数的版本:
#0hX)7(j //_v"dqP{) template < typename Ret, typename V1 >
[{f{E struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
&z&Jl#t-) {
y85GKysT typedef Ret result_type;
&*T57tE } ;
"((6)U# 对于双参数函数的版本:
htkn#s~= Jg/WE1p> template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
BVC\~j
j struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
: ,LX3, {
!
FhN(L[=j typedef Ret result_type;
gV$Lfkz } ;
w3fi2B&q 等等。。。
)xT_RBR 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
& i)p^AmM Cp_"PvTmT template < typename Func >
V:2|l!l* struct func_return
;UArDw H {
OAc+LdT template < typename T >
r}pYm'e struct result_1
pc:~_6S {
p`T7Y\\#! typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
.2Y"=|NdA } ;
Mp7r`A,6 $*`fn{2 template < typename T1, typename T2 >
`?2S4lN/ struct result_2
!sK{:6s {
5lVDYmh typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
coyy T } ;
Wd3/Y/MD } ;
y*2:(nI GwxfnCKi9 _u]Wr%D@ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
`~VV1 HwiG~'Ah9 template < typename Func, typename aPicker >
YDz:;Sp\ class binder_1
sj0Hv d9 {
AL3zE=BL Func fn;
{[NBTT9& aPicker pk;
svHs&v public :
dl;^sn0s G %Wjtrpj template < typename T >
OqHD=D[ struct result_1
wRi!eN? {
bCy.S.`jHQ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
P8:k"i/6J } ;
q: ?6 3{]csZvW template < typename T1, typename T2 >
cRI&cN"o struct result_2
g.iiT/b {
D-69/3 PvP typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
[
!].G=8 } ;
#zZQ@+5zw ;[uJ~7e3 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
bX=A77 Rm&i" template < typename T >
G\=7d%T+ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
gG&2fV}l6 {
ZdY:I;)s return fn(pk(t));
Z ZX|MA! }
(w6 024~ template < typename T1, typename T2 >
6Y`eYp5A typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6L}$R`s5H {
\L<Hy)l return fn(pk(t1, t2));
Pz:,q~ }
DrC4oxS 1 } ;
"6FZX~]s! Kn?>XXAc oDrfzm|[Y 一目了然不是么?
S)>L 0^M1 最后实现bind
;mjk`6p eYOwdTrq Z[[qW
f template < typename Func, typename aPicker >
)4bBR@QM picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
?<%GYdus {
B#OnooJI return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
&l/2[>D%4 }
&&nvv &a hV)D,oN3 2个以上参数的bind可以同理实现。
}N&}6U 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。
SRRqIQz !NuiVC] 十一. phoenix
.-awl1 W Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
9i;%(b{ AVF(YD<U for_each(v.begin(), v.end(),
%-/[.DYt (
=e$<[" do_
1~zzQ:jAZ
[
YNRpIhb cout << _1 << " , "
F w)#[ ]
6c$ so .while_( -- _1),
O&RW[ml*3 cout << var( " \n " )
qRZv[T%*Q )
+vIpt{733 );
anxgD?<+B I}q2)@ 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:
V|13%aE_v 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
iP]KV.e'/C operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
- 0R5g3^*/ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
lA<n}N)j ; :4&nJ*qG NTbmI$( template < typename Cond, typename Actor >
]bLI!2Kr class do_while
u!hY
bCB {
1hp`.!3]H Cond cd;
?#YheML? Actor act;
:PE{2* public :
Tvqq# ;I template < typename T >
I8TqK struct result_1
MKf|(6;~ {
?x1sm"]p' typedef int result_type;
_kg<KD=P } ;
%UT5KYd!=N @a$_F3W do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
LmWZ43Z"@ S81%iz.n template < typename T >
BZ*',\o typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2FU+o\1% {
1LYz
X;H1 do
Y3=5J\d!a {
n("Xa#mY[ act(t);
lR5[UKr }
X6)%2TwO while (cd(t));
iO 9.SF0:
return 0 ;
6?$yBu9l }
UTB]svC' } ;
9:
N[9;(' xvw @'| q!iTDg*$ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
{ RH&mu 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。
o@:${>jw 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
Heh.CD)Q 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
xY4g2Q
J 下面就是产生这个functor的类:
@+Yql SQ'\K d= ,.DTJ7H+ template < typename Actor >
E:vgG|?? class do_while_actor
H1>~,zc>E {
{*mf Is Actor act;
K)b@,/ 5 public :
K</EVt,U~ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
#NQpr ;E:vsVK template < typename Cond >
&n$kVNE picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Iue}AGxu:{ } ;
nilis-Bk_ !iv6k~.e'2 _|+}4 ap 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
C0C2]xx{ 最后,是那个do_
`(tVwX4
IR JN la4
#2>#WZ class do_while_invoker
PWci D '! {
6`Hd)T5{w public :
gxnIur) template < typename Actor >
}aO6% do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
|BGB60}]f {
<<'%2q5 return do_while_actor < Actor > (act);
BOt1J_;(rO }
`vjn,2S} } do_;
)qSjI_qt5 ]31>0yj[Q 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
%#t*3[ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
9*~bAgkWI 最后来说说怎么处理break和continue
I]GGmN 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。
!0-KB# 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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