一. 什么是Lambda
cdd P
T 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
3WQRN_ 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,
Xw&QrTDS` }qG?Vmq*R[ !#}v:~[A aeN}hG class filler
0sq=5 BnO {
eD>-`'7< public :
U>e3_td3, void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
)$2%&9b } ;
)^*9oqQ Jnh;;< =NVZ$K OZ 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:
S3%.-)ib I!C(K^ tJ(c<:zD -D.BJ( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Y yQf "1gk- ;o~+2Fir 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
#+2:d?t N}.Q%&6: ECmHy@( =]5DYRhX] 二. 战前分析
!`O_VV`/@ 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。
?3B t;<^ 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
Lz#$_Am'H ($[r>)TG (Fbm9(q$d for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
z[0LU]b< /* --------------------------------------------- */
{WM& vector < int *> vp( 10 );
~P"!DaAf transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
cpr{b8Xb8& /* --------------------------------------------- */
)<]w23i sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
-Y
6.?z /* --------------------------------------------- */
$BR=IYby int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
5CRc]Q#@ /* --------------------------------------------- */
}Uqa8& for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
O3<Y _I^ /* --------------------------------------------- */
\@
WsF$
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
lD;,I^Lt6 Je4.9?Ch @kCD. 1"4nmw} 看了之后,我们可以思考一些问题:
%1 VNP(E 1._1, _2是什么?
vxzf[ 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。
1K*f4BnDr~ 2._1 = 1是在做什么?
5u
u2 _B_L 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。
0c\|S>g[ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
ELkOrV~a{: LBbo.KxAe3 @dT: 1s 三. 动工
#BT6bH08X 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
tsSS31cv iuU3*yyn /F8\%l+ # 1qVFU template < typename T >
n[MIa]dK class assignment
VATXsD {
thZ@BrO# T value;
@L>NN>?SGQ public :
.^N#|hp^ assignment( const T & v) : value(v) {}
4f*Ua`E_ template < typename T2 >
n%MYX'0 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
OL
]T+6X } ;
`9Q,=D+ Oz9Mqcx c[d'1=Qiy 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
,d [b"]Zy 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
`6S=KRv Qdx`c^4m d;jJe0pH 4k&O-70y4^ class holder
XdIVMXLL\ {
tx1m36a" public :
{ d2f)ra. template < typename T >
'*LN)E>d assignment < T > operator = ( const T & t) const
Ag-?6v {
.L(j@I t return assignment < T > (t);
}$k`[ivBx( }
I.\f0I'. } ;
xP/1@6]_Je )Fr;'JYC1S b\Xu1> 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
<QoE_z`76 &_^*rD~ static holder _1;
xdBZ^Q Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
DEwtP qL;T&h for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
.lF\b A| 而不用手动写一个函数对象。
lbuW*) .gkPG'm[ .8PO7# ,vdP
#: 四. 问题分析
<%#y^_ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
e}4^N1'd/ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
[oN> : 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
\/4%[Q2QDm 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
%FI6\|`M 下面我们可以对这几个问题进行分析。
6p6Tse] <VxpMF 五. 问题1:一致性
kRXg."b( 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
|>}0? '/] 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
pr,1Wp0l +2fJ struct holder
2GKU9cV*` {
~q|e];tA //
eF;1l<< template < typename T >
`FB?cPR T & operator ()( const T & r) const
?uX6X'- {
~)8i5p;P/k return (T & )r;
'U{:
zBh }
-Fc# } ;
m'"VuH?^ }=m?gF%3 这样的话assignment也必须相应改动:
"/Q(UV<d & c9Fw:f; template < typename Left, typename Right >
C(*@-Npf[ class assignment
2/4x]i
H* {
V;]VwsZ" Left l;
AG\852`1m Right r;
>upUY(3& public :
mFoK76 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
a&aIkD template < typename T2 >
la|l9N^, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
H1qw1[%0y } ;
V+~{a:8[pq |=}~>!! 同时,holder的operator=也需要改动:
/D]r"- |Pl{Oo+ template < typename T >
PH%gX`N assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
5f@YrTO[@ {
n >PM_W return assignment < holder, T > ( * this , t);
'wlP` 7&Tn }
JP@m%Yj c!wB'~MS# 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
M]TVaN$v# 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
uOqDJM'RM A2_3zrE return l(rhs) = r;
pdqa)>$ 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。
J$*["y`+ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
V="f)'S$ x)Kh_G template < typename Tp >
jV&W[xKa class constant_t
ms<u YLp {
v$/i5kcWx const Tp t;
R*eM 1 public :
zn$Ld, constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
@$}\S template < typename T >
l8us6 const Tp & operator ()( const T & r) const
sc>)X{eb {
2czL 1Ci return t;
-vAG5x/ , }
Y,}43a0A } ;
Yx c >+mx ^@"f%3 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
O'U,|A 下面就可以修改holder的operator=了
{j*+:Gj0V LOkDx2@g template < typename T >
)X$n'E assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
oYx
f((x {
[/j-d return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
W\Y
4%y} }
vAxtNRS o;/F=Zp 同时也要修改assignment的operator()
-ouL4 sJ()ItU5i template < typename T2 >
,{t!->K T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
!gQ(1u|r 现在代码看起来就很一致了。
|<icx8hbr S@-X?Lu 六. 问题2:链式操作
y%Ah"UY 现在让我们来看看如何处理链式操作。
c3-bn # 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。
_fw'c*j 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。
t2<(by! 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。
Z6pDQ^Ii 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
oD`BX Ut@)<N template < typename T >
c~;.m<yrf struct result_1
EJY:C9W {
y+h=x4t typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
CKgyv%T5m: } ;
.<hv&t
N?:S?p9R@ 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:
%)]RM/e8 <3OV template < typename T >
oaE3Aa struct ref
GrIdQi^8 {
9a unv typedef T & reference;
2YQ$hL ~ } ;
RzRLrfV template < typename T >
h~t]WN struct ref < T &>
>dY"B$A> {
X_2I4Jz]6 typedef T & reference;
|R;=P(0it } ;
54&2SU$kx QB>e(j% 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
@"0qS:s]X u:|5jF template < typename T >
SQK6BEjE8 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
]2'~e,"O {
@hv]
[(< return l(t) = r(t);
-TWo-iu^ }
d=XhOC$ 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。
HIAd"}^ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
usip>y Sl#XJ0 g 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
$?YkgK _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
+tF,E^ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
%;S5_K, +5 调用divide的对象返回一个add对象。
s zg1.& 最后的布局是:
WUWQcJj Add
a@./e @p / \
7E'C o| Divide 5
RVe3@|9(G / \
ZmDr$iU~ _1 3
JC-L80- 似乎一切都解决了?不。
|^{IHF\ 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。
;L7<mU 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。
|(fWT}tg 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:
Q=[&~^Y) 9}-,dgAB template < typename Right >
(|-/S0AV assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
dxA=gL2 Right & rt) const
0=04:.%D {
-mXEbsm return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
UkUdpZ.[il }
_Z%C{~,7)x 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
4%pvw;r 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。
0Z\fK>yw 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。
`` ={FaV~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。
D 6(w}W 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。
_%x|,vo`( 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?
;Wr$hDt^ 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
@"6BvGU2s uZNR]+Yu@ template < class Action >
6^p6v class picker : public Action
</eh^<_~ {
C][`Dk\D{ public :
3 . @W.GG8 picker( const Action & act) : Action(act) {}
mU*GcWbc+ // all the operator overloaded
T+\BX$w/4e } ;
g\ke,r6 Yy&0b(m U 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。
ukN#>e+L1 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{0>R{uac Ys\l[$_`* template < typename Right >
JO
_a+Yl picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
2 `#|;x^< {
X/@Gx 4 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
.AKx8=f }
fUa`YryQ @x)z" )> Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
mCg 5-E~; 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
9AS,-5;XQ j@9A!5<CCk template < typename T > struct picker_maker
Blu^\:?#z- {
\PL92HV typedef picker < constant_t < T > > result;
pPh$Jvo] } ;
$BG9<:p template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
m'%F,c) {
eM8u
;i typedef picker < T > result;
:qI myaGQ } ;
Am-JB i^
1P6B 下面总的结构就有了:
%e3lb<sv6 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
vq x;FAqZ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
~jJu*s$? picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
55hJRm3 至此链式操作完美实现。
R_/T bz K2NnA .NZ_dz$c 七. 问题3
5Pn$@3 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。
W/fM0=! a}MOhM6T template < typename T1, typename T2 >
TMGZHOAt ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
T"3WB o {
+i{&"o4} return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
O(CUwk }
bD=_44I nAg|m,gA 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:
xqLLoSte TqCzpf&&h/ template < typename T1, typename T2 >
_8t{4C struct result_2
=U2`]50 {
RfFeAg,]/ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
ASPfzW2 } ;
P3);R>j V&[|%jm& 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?
gy,B+~p 这个差事就留给了holder自己。
L7C!rS 8q}`4wCD$ ,C!MHn^$ template < int Order >
n`;=^^ B class holder;
HP"5*C5D template <>
r C$ckug class holder < 1 >
XoL9:s(m~ {
D<C ZhYJ public :
8.F]&D0p8 template < typename T >
HS>Z6|uLY struct result_1
^0c:ro {
n:x6bPal] typedef T & result;
H~Hh$-z } ;
){ArZjG> template < typename T1, typename T2 >
WR%x4\,d# struct result_2
]FL=E3U {
tFO86 !ln typedef T1 & result;
4F^(3RKZ| } ;
&FW|O(] template < typename T >
#iJ+}EW
_ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
XN'x`%!*3# {
UW88JA0 return (T & )r;
OxZw;yD }
/:~mRf^ template < typename T1, typename T2 >
M\ B A+ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
(ylpH`
{
vdyLwBz: return (T1 & )r1;
Dh*Uv, }
^/h,C^/; } ;
`
zeZ7: I&,gCZ# template <>
[y F>W$Bn% class holder < 2 >
cNZuwS~, {
0R z'#O32V public :
FFQ=<(Ki template < typename T >
<DxUqCE struct result_1
.v?Ir) {
HTA@en[5 typedef T & result;
Vcm9:,Xlw } ;
60c cQ7= template < typename T1, typename T2 >
@doo2qqIe] struct result_2
R2|v[nh {
@*`9!K% typedef T2 & result;
-!zyit5B } ;
?BtWM4Id8 template < typename T >
]A+q:kP typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
o&g-0!" {
>|1.Z'r/ return (T & )r;
KjFNb;mM }
U>PF#@ C/ template < typename T1, typename T2 >
O{:_-eI&d typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
x;w&JS1V {
XaOq &7 return (T2 & )r2;
|wW_Z!fL }
&.~Xl:lq } ;
"N\>v#>C jLRUWg 9,g &EnvG 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
f7NK0kuA 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
unn2MP' 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
S^ij % WPLM*]6 return l(i, j) = r(i, j);
OY$P8y3MY 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
f~nAJ+m= H]>b<Cs return ( int & )i;
woIcW return ( int & )j;
nu|paA 最后执行i = j;
MW&ww14 可见,参数被正确的选择了。
~&) bj)dYjf =<~/U? ,#;%ILF4% jn[%@zD } 八. 中期总结
U-+%e:v
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:
n$>E'oG2t 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
zSs5F_ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
J*@(rb#G 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
h|z{ (v !B36+W+ h ]'VAt )./pS~ }M%U}k]+@
p_z_d6? 九. 简化
-26GOS_8z 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
SVvR]T&_ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
{-X8MisI 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
^"Y5V5 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
TMsEHd +-*/&|^等
JStT"*4j 2. 返回引用。
ba_T:;';0 =,各种复合赋值等
)2c[]d/a4 3. 返回固定类型。
==d@0` 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Vj.5b0/( 4. 原样返回。
((BuBu> operator,
NG!~<Kx 5. 返回解引用的类型。
K>H_q@-?f operator*(单目)
Oh9jr"Gm= 6. 返回地址。
v&:R{ operator&(单目)
qG S]2KY 7. 下表访问返回类型。
pq;)l(Hi operator[]
0q_Ol]<V 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
#^IEQZgH operator<<和operator>>
8YI.f 7 R1;'/; OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
Y4PU~l 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
%;,D:Tv=& l\l\T<wa, template < typename Left >
&HKrmFgX{ struct value_return
qcxq-HS2' {
_"`wUMee template < typename T >
C 3`2{1 struct result_1
_tE$a3` {
)F;[ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Z@j$i\,` } ;
\IQP`JR cTRQI3Oa> template < typename T1, typename T2 >
m{gK<T struct result_2
O2{_:B>K[ {
&o/&T{t} typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
CORNN8=k } ;
Fs:l"5~>1 } ;
zk]6|i$!I di6A.N5A ]zVe% Wa 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
[_j.pMH/P qv3L@"Ub 下面我们来剥离functor中的operator()
_-g:T 首先operator里面的代码全是下面的形式:
#'z\[^vp NWB/N* return l(t) op r(t)
6X5m1+ Oi^ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
<u44YvLBm return op l(t)
^sH1YE}0 return op l(t1, t2)
ihH!"HH+ return l(t) op
=_cWCl^5 return l(t1, t2) op
J.":oD return l(t)[r(t)]
Jg
k@ti.}Z return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
_*Vq1D ]C =fBJQK2sk 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:
c[ff|-<g 单目: return f(l(t), r(t));
Uk ?V7?& return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
~;m~)D 双目: return f(l(t));
/H^bDUC :r return f(l(t1, t2));
[sz#*IJ 下面就是f的实现,以operator/为例
wlKpHd* (B]Vw+/ struct meta_divide
nC`#Hm.V% {
@R}L
4 template < typename T1, typename T2 >
$yaE!.Kc static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
$.kIB+K {
)#3,y6 return t1 / t2;
oB9Fas!N }
8qBRO[ } ;
k1-?2kf"{ RWTv,pLK 这个工作可以让宏来做:
XNu2G19jb R52q6y:<x #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
[4xN:i template < typename T1, typename T2 > \
0e vxRcrzz static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
shn`>=0.& 以后可以直接用
HdWghxz?) DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
#3u8BLy$Q 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
D zDt:.JZ (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。。。)
[zf9UUc~ k~=-o>}C SCxzT}#J 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
BzWmV.5
]g?G0m template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
,5r 2!d class unary_op : public Rettype
={maCYlE. {
!JYDg Left l;
sFS_CyN!7 public :
bk4%lYJ" unary_op( const Left & l) : l(l) {}
]s,T`
(& Fd'Ang6" template < typename T >
<Bu*: O typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>Ckb9A {
;ejC:3yO return FuncType::execute(l(t));
NmtBn^t }
|Q:`:ODy`5 de ](l687I template < typename T1, typename T2 >
O Zt 'ovY typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
SKG_P)TnO {
9@vY(k k return FuncType::execute(l(t1, t2));
s
6hj[^O }
C t SAo\F } ;
PVtQ&m$y ]m}>/2oSs :EA,0 , 同样还可以申明一个binary_op
EKoCm)}d QT-rb~ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
*Li;:b"t class binary_op : public Rettype
"sHD8TUX {
[;.zl1S< Left l;
rqa;MPl Right r;
{ZfTUt)-P public :
c8}1-MKs_R binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
@ObsW!g 9CL&tpqv
f template < typename T >
'-v~HwC+/T typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
oEi+S)_ {
7z+NR&'M$ return FuncType::execute(l(t), r(t));
&2) mpY8xQ }
(cCB3n\20 MOOL=Um3 template < typename T1, typename T2 >
;CU3CLn typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
bTn-Pg){ {
(nV/-#* return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
}S42.f.p }
#D}NT*w/ } ;
^Nc\D7( l &t6L8[#yd (sPZ1Fr\o 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
AalyEn&> 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
2#py>rF(
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
2=U4'C4# 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。
A>'o5+ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
A).wjd(_, 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。。。
Xt$?Kx_, 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
O"{NHNG\oT 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)
e+&/Tq'2 下面是修改过的unary_op
0gnr@9,X EW YpYMkm template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
"\e9Y< class unary_op
TT29LC@ {
_\u'~wWl Left l;
6rR}qV,+{ >pn?~ public :
.+ _x|?' eP;lH~!.0 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
3ne=7Mj i5:fn@& template < typename T >
/J5wwQ
(: struct result_1
E*k=8$Y {
`@eQL[Z9x typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
V<(cW'zA/ } ;
NO;+:0n Vbz$dpT template < typename T1, typename T2 >
z+Y0Zh";/# struct result_2
(?oK+,v?L {
.p <!2 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
f`vB$r> } ;
UKn>., (i&:=Bfn) template < typename T1, typename T2 >
F DXAe-|Q typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
td{$c6 {
'V } -0 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
A)'{G }
Ptn0;GC 0<nk>o template < typename T >
"){"{~ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$,F1E VJ {
AvH^9zEE( return OpClass::execute(lt(t));
r m\] }
g2BE-0, R 9K~X}]u } ;
b-\ 1D;] !CY:XQm 'HzF/RKh 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
<D%.'=%pZ 好啦,现在才真正完美了。
5$d>:" > 现在在picker里面就可以这么添加了:
MA6(VII b<n*wH template < typename Right >
gwm!Pw j picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
*%E4,(T {
Y;-$w|&P> return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
+0_e a~{ }
TD!--l*gL 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。
@>cz$##` <A^sg?s<' ;G.5.q[A aS=-9P;v JuQwZ]3ed 十. bind
Ra)wlIx 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
dhv?36uE 先来分析一下一段例子
hK+6S3-Ez :y'EIf ,cE yV74 int foo( int x, int y) { return x - y;}
hz:h>Hwy bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
& OYo bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
'.EO+1{a 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
Znr@-=xZO* 我们来写个简单的。
DK)T2{: 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
mC2K &'[ 对于函数对象类的版本:
=' uePM") .V4- template < typename Func >
0vX4v)-^u struct functor_trait
{Y-~7@ {
A]Bf&+V typedef typename Func::result_type result_type;
3ew4QPT' } ;
>)F "lR:o 对于无参数函数的版本:
WP2=1"X63 DA1?M' N template < typename Ret >
G %'xEr0n struct functor_trait < Ret ( * )() >
*Nm$b+ {
I4W@t4bZ typedef Ret result_type;
Ve2{;`t } ;
p^CTHk_| 对于单参数函数的版本:
y];-D>jk I`zd:o] template < typename Ret, typename V1 >
>`r3@|UY struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
h5SJVa {
D|)a7_ typedef Ret result_type;
QF)\\D[ } ;
S=(<m%f 对于双参数函数的版本:
m8ts!6C s3HVX' template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
MjU|XQS: struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
2 /FQ;<L {
%Yj%0 typedef Ret result_type;
<
Hkq } ;
3w</B-|nQ 等等。。。
wqhktgG 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
8LbwEKl VGmvfhf#" template < typename Func >
ZUHRATT- struct func_return
`PC9t)%.pV {
v8)"skVnFG template < typename T >
ikW[lefTq struct result_1
`&M,B=E {
J0?kEr typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
P(hGkY=( } ;
xSm;~')g maXg(Lu template < typename T1, typename T2 >
5J10S struct result_2
$@>0;i:: {
Ix5&B6L8 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
TxX =(7V } ;
z3Q&O$5\ } ;
"f,{d}u $KK~KEZ2 2;8m0+tl 最后一个单参数binder就很容易写出来了
1^!SuAA@ c+ oi8G template < typename Func, typename aPicker >
=V[uXm class binder_1
Jsz!ro {
x4oWZEd Func fn;
cCe~OlXQ aPicker pk;
>]\I:T public :
5E&#Kh(I
.Q{RTp template < typename T >
an"&'D}U struct result_1
|'Fe?~P` {
MUO<o typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
<$A,Ex94 } ;
[3Pp
NCY $ik*!om5 template < typename T1, typename T2 >
]~({;;3o- struct result_2
9iA rBL" {
.%zcm typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
g!'R}y } ;
$[ {5+ * &Y{^yb binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
M/zO|-j& Xz$4cI#n: template < typename T >
y&/IJst&aq typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!"rPSGK* {
~b f\fPm return fn(pk(t));
Ql*zl }
"mlQ z4D)5 template < typename T1, typename T2 >
}qNc `8h typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^L[:DB{Z {
YR%iZ"`*+O return fn(pk(t1, t2));
dbI>\khI }
N[%u>! } ;
);5o13h2 nhV"V`|d _P>YG<*"kQ 一目了然不是么?
8bIP"!=*W 最后实现bind
/:{%X(8 J2UQq 7-y +$2{u_m, template < typename Func, typename aPicker >
i"8mrWb picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
&V"oJ}M/a {
ZnG.::&: return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
bGRt }
m,l/=M |V9[aa*c 2个以上参数的bind可以同理实现。
$TQhr#C] 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
-yqsJGY !Ok(mgV$/ 十一. phoenix
U1RU2M]v Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
|P|B"I<? PwY/VGT for_each(v.begin(), v.end(),
dzVi ~wt_& (
Zt=|q$" do_
)uPJ?
2S9 [
NBikYxa cout << _1 << " , "
%!aU{E|@_ ]
rfXxg^ .while_( -- _1),
7[m?\/K~ cout << var( " \n " )
*S$vSDJCW )
q
z)2a2C );
2RiJ m" \kADh?phV 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:
?gH[la 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
Q
eeV< operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
7"(!]+BW!O 那么我们就照着这个思路来实现吧:
z;OYPGvkw +WX/4_STV @s5=6z]=H template < typename Cond, typename Actor >
SzULy
>e class do_while
kZ]H[\Fs {
=BJLj0=N Cond cd;
[4)Oi-_Y> Actor act;
W4^L_p>Tm^ public :
bR\7j+*& template < typename T >
]5%0EE64 struct result_1
~!S3J2kG{ {
bcIae0LZ typedef int result_type;
&@=Jm
/5 } ;
KE?t?p $8EEtr,! do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
P.~UUS W4$o\yA] template < typename T >
u{1R=ML typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=SDex.ZK] {
d^=BXCoC do
RTtKf i} {
=lacfPS act(t);
zzmC[,u} }
_3IT3mb2n while (cd(t));
"Ih3 return 0 ;
-@Ap;,= }
/2^L;# } ;
aq,1'~8XR 7?lz$.*Avp "8za'@D"f 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
i4D(8; 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。
8}%F`=Y0 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。
7UTfafOGX 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。
)Q2Ap& 下面就是产生这个functor的类:
]:%DDlRb nnlj# %0\@\fC41 template < typename Actor >
4KPnV+h"b class do_while_actor
(3e.q'
{
jaS<*_~#R Actor act;
~M~DH-aX public :
.jRI
$vm do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
'h$:~C @52#ZWy template < typename Cond >
FgdnX2s J picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
*F$@!ByV } ;
s,R:D). rfV'EjiM} Y7GsL7I 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
'Oa3
6@ 最后,是那个do_
. _+cvXy bRo<~ rp% '}agi.z class do_while_invoker
]*dYX=6 {
&M-vKc"d public :
k(H&Af+ template < typename Actor >
b'wy{~l@ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
\?
/' {
F .S^KK return do_while_actor < Actor > (act);
iEn:Hh) }
`wa;@p+j8 } do_;
NuOA'e+i f@}>:x 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
jCY~Wc 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
MkW=sD_ 最后来说说怎么处理break和continue
Gf8 ^nfr 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。
l]G
iz& 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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