一. 什么是Lambda
I4|p;\`fK 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
'Iyk`=R 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,
7C2/^x P Qg6m A9l^S|r
}f&7<E class filler
;t?pyFT2Z {
Ur&: Rr public :
8QC:ro void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
w5|@vB/pj } ;
'2[ _U&e ^"buF\3L Bl`e+&b 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:
6w1:3~a Kyl( dje3&a (OG@]|- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
/-|xxy 3&' STPpW 1~7y]d?% 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
G$@X>)2N8 H50nR$$<*Y +Z;0"'K'e +'#d*r91@ 二. 战前分析
3^
Z tIZ 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。
tQFFt,) 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
uDoSe^0 fs)O7x-B( 9(X
*[X# for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
%;W8; /* --------------------------------------------- */
m9e$ZZG$ vector < int *> vp( 10 );
#='#`5_5 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
pu>LC6m3a /* --------------------------------------------- */
~Q%QA._R? sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
R*&3i$S /* --------------------------------------------- */
;QEGr|( int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
-5>g 0o2 /* --------------------------------------------- */
T@vVff for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
uo%O\}#u9 /* --------------------------------------------- */
\pPq]k for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
T2(+HI2 ]iNSa{G v#/,,)m uPo>?hpq+ 看了之后,我们可以思考一些问题:
n--`zx-[' 1._1, _2是什么?
RgRcW5VxK 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
0?`#ko7~d 2._1 = 1是在做什么?
z.H`a+cl 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
[FCNW0NV Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
Bf*
F^ SfR!q4b= pEaH^(I* 三. 动工
}oU&J81 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
S7SPc (6A{6_p rpXw 8 rvfl~<G* template < typename T >
Z'j<wRf class assignment
CNN?8/u!@ {
d*AV(g#B T value;
1)Ag|4 public :
q;AQ6k( assignment( const T & v) : value(v) {}
?41| e+p template < typename T2 >
>qgBu_ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
2 rBF<z7 } ;
#F6ak,9S4 cM"I3 oz0-'_
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
:m~lgb< 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
9q5[W=| T(}da**X kN) pi " *lTu- class holder
JC+VG;kcs {
w'eenIX^^ public :
QMsnfG template < typename T >
EPg?jKZava assignment < T > operator = ( const T & t) const
e,4G:V'NX {
ujSzm=_P return assignment < T > (t);
_HL3XT }
'qD9kJ` } ;
He@= bLLa ZEMo`O ?@,:\ ,G 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
z&:[.B u,]yd* static holder _1;
df)1}/*L Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
gbh:Y}_FU EtcamI*` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Xg)yz~Ug 而不用手动写一个函数对象。
}B.C#Y$@ j)0R*_-B[ Nl8Cctrf
4NzHzn 四. 问题分析
JU6np 4 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。
Z`!pU"O9l 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。
y1saE 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
OH(+]%B78 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
WT)")0)[ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
>fdN`W}M O*PHo_&G 五. 问题1:一致性
)
jvkwC 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?|
h^c'L=dR 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
t5qAH++axN s [!SG`& struct holder
:Ry24X {
%qHT!aP //
= V , _ template < typename T >
[4t KJ+v T & operator ()( const T & r) const
Y>%NuL|s {
%!S return (T & )r;
P&YaJUq.u }
Y^G3<.B } ;
IO'Q}bU4vs ^`7t@G$ D 这样的话assignment也必须相应改动:
t<7WM'2<y Rt|Hma template < typename Left, typename Right >
n\YxRs7
hF class assignment
`3KprpE8v {
L_r &'B Left l;
CvJm7c Right r;
ZL>V9UWN public :
P(;c` assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
,W-0qN&%/ template < typename T2 >
<j#EyGAV T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
-T8
gV1*(< } ;
1sJN^BvuG lN'/Z&62 同时,holder的operator=也需要改动:
?X1#b2s iQF}x&a< template < typename T >
<7^~r(DP assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
o~K 2K5I {
-(.7/G'Vk> return assignment < holder, T > ( * this , t);
$yAfs3/%)s }
QFPx4F7(e 8hfh,v5( 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
!;gke,fB 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
|DD?3#G01 >C[1@-]G%7 return l(rhs) = r;
gT
OMD 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
lo: ~~l 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
c5R{Sl yh:,[<q template < typename Tp >
cZ >W8{G class constant_t
L'Zud,JKg {
3c3Z"JV const Tp t;
zTB9GrU public :
<3}l8Z constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
'qJ-eQ7e template < typename T >
^Q>*f/.KN const Tp & operator ()( const T & r) const
R!,)?j; {
-/%jeDKp return t;
([*t. }
W<VHv"?V } ;
BT3O_X`u @E2nF|N 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
ntV>m*^ 下面就可以修改holder的operator=了
NO^t/(Z J"rwWIxO* template < typename T >
uN
62> assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
%Z yPK,(" {
1,QZnF!.x return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
z-5#bOABW }
&|'6-wD. a7\L-T+ 同时也要修改assignment的operator()
XB-|gPk j*4S] ! template < typename T2 >
`uA&w}(G T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Nh9!lB m*] 现在代码看起来就很一致了。
]ECZU e0HP~&BRs 六. 问题2:链式操作
%}XMhWn{ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
}dJ ~Iy 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
8
-;ZPhN& 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
3gy;$}Lq T 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。
N RSse" 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
QV$dKjMS B5HdC%8/} template < typename T >
vXyo struct result_1
f+Me dc~ {
W;dzLgc typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
2gAdZE&Y } ;
,jsx]U/^ Z(mn
U;9{v 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
O^weUpe\ YO$b# template < typename T >
@ ^cgq3H' struct ref
[;?{BB {
)]>
'7] i typedef T & reference;
b^DV9mO4J } ;
8'"/gC{ template < typename T >
%@93^q[\2 struct ref < T &>
NoZ4['NI\ {
:TYzzl43 typedef T & reference;
jnzz~: } ;
ysJhP . !9 LAXM 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
-!G#")< irb.F>(x template < typename T >
u6I0<i_KZ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
:YXQ9/iRr {
Qfu*F} return l(t) = r(t);
;To+,`?E;q }
UN?T}p-
oF 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。
C%?D E@k 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
{_ho!OS> {C0^D*U: 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
"rDzrz _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
}_ :#fE _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
=tRe3o0( +5 调用divide的对象返回一个add对象。
-sH.yAvC6 最后的布局是:
k,iV$,[TF Add
Ox*T:5 / \
40d9/$uzh Divide 5
I u~aTgHX% / \
Doc'7P _1 3
'A(-MTd% 似乎一切都解决了?不。
\
Q8q9|g?] 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。
p
z+}7 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。
4i\aW:_'i 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:
^=Tu>{uD h8= MVh(I template < typename Right >
<T.#A8c assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
C\2 >7 Right & rt) const
UFAMbI {
hPi
:31-0 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
0R 5^p }
2td|8vDA 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
-kri3?Y, 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。
X.AWs=:- 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。
'j<:FUDJ 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。
2N8sq(LK{ 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。
^@LhUs>3 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?V)&y] 4 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:
Nw$[a$^n OK2/k_jXN' template < class Action >
'"fU2M<. class picker : public Action
nP{sCH 1 {
Z=Y_;dS9 public :
q,,>:]f# picker( const Action & act) : Action(act) {}
$s(4?^GP // all the operator overloaded
qTa]th; } ;
lp0T\
% ]7R&m)16 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。
nK%/tdq 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:
n.Eoi4jV' vb. Y8[ template < typename Right >
CbH T # picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
$h]Y<&('G {
uZ`d&CEh return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
xBE
RCO^ }
UFIAgNKl D7_Hu'y<o Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Jn@Mbl 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
cM<hG:4%wX 0@e}hv; template < typename T > struct picker_maker
{Fp`l\, {
s8yTK2v2\ typedef picker < constant_t < T > > result;
PxVI{:Uz } ;
6v2RS template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
3{I=#>; {
.";tnC!e typedef picker < T > result;
E
^SM` } ;
xX&>5 " ,ORG"]_F 下面总的结构就有了:
zr; Y1Xt4 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
rb}wv16? picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
23\j1? picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
77&^$JpM 至此链式操作完美实现。
400Tw`AiJ G0;EbJ/& WP@JrnxO\` 七. 问题3
<;,S"e 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。
Th;gps%b Z/6'kE{l template < typename T1, typename T2 >
K'{W9~9Lq ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
LnI{S{]wDh {
~q]|pD"\K| return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
:af;yu }
"U5Ln2X{J hNq8
uyKx 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:
5Ckk5b C>`.J_N template < typename T1, typename T2 >
MNf @HG struct result_2
\BbOljM= {
bUAR<R'E typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
?;r8SowZ7 } ;
X.T\=dm%v =6Kv` 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?
=S[FJaIu7 这个差事就留给了holder自己。
6Er0o{iI e2-70UvW^ (9YYv+GGd* template < int Order >
|<$<L`xoe class holder;
O2'bNR template <>
B
)1<`nJA class holder < 1 >
EDgob^> {
8W1K3[Jj< public :
.y;\puNq template < typename T >
9OQ0Yc!3 struct result_1
kP}hUrDX5 {
Fyh?4!/. typedef T & result;
T)Zt'M } ;
mSw?2ba template < typename T1, typename T2 >
1W}nYU struct result_2
kh>SrW]B% {
\\2k}TsB typedef T1 & result;
{sna)v$; } ;
y[^k*,=
9 template < typename T >
/50g3?X, typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
;5Wx$Yfx {
_86*.3fQG return (T & )r;
:uIi
? }
&Xn8oe template < typename T1, typename T2 >
V'Z&>6Z typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
68J 9T^84 {
/XW&q)z-Hl return (T1 & )r1;
8=n9hLhqo }
lZS_n9Sc } ;
+C'TW^ {#w A!>. template <>
6m-:F.k1( class holder < 2 >
A'~%_} {
{ /F rs*AF public :
m<FWv2)^ template < typename T >
dK J@{d struct result_1
nI` f_sp {
wZo.ynXT typedef T & result;
T]Tdx.B } ;
fd5ZaE#f template < typename T1, typename T2 >
H4}%;m% struct result_2
Bg 7j5 {
L=
:d!UF typedef T2 & result;
S/nj5Lh } ;
;LQ# *NjL\ template < typename T >
l\T!)Ql typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
v.l7Q {
"W &:j:o return (T & )r;
|2
YubAIZ( }
"'z,[v50& template < typename T1, typename T2 >
kvW|= typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
BrlzN='j} {
cQ3W;F8|n return (T2 & )r2;
Yo~LckFF }
"wnpiB} } ;
}pl]9 T}L^CU0 Ci7P%]9 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> >。
7K>D@O 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
jb|mip@`
< 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
%1-K);SJ e-CNQnO~ return l(i, j) = r(i, j);
X$7Oo^1; 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
3d*&': |
((1V^ return ( int & )i;
T~i%j@Q.6 return ( int & )j;
w24{_ N 最后执行i = j;
X(Y#9N" 可见,参数被正确的选择了。
r/NSD$-n [x2JFS#4 ^CZCZ,v d5@X#3Hd ADv^eJJ| 八. 中期总结
GBH_r0 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:
K3vseor 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
v229H< 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
fm(mO% 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
@4IW=V up\oWR: &8[ZN$Xe" [>W"R1/ KQG-2oW s?QVX~S" 九. 简化
\#4m@ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
U@Z>/ q 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
nNt*} k 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
f4]N0 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
"z
rA`` +-*/&|^等
~bdv_|k 2. 返回引用。
0HGl f
=,各种复合赋值等
vU=9ydAj? 3. 返回固定类型。
"$XYIuT 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
2v0!` &?M{ 4. 原样返回。
~I{EE[F>qL operator,
9T(L"9r-e 5. 返回解引用的类型。
;B&^yj&; operator*(单目)
BjJ,"sT 6. 返回地址。
K)\(wxv operator&(单目)
s|Z:}W?{ 7. 下表访问返回类型。
`W@T'T" operator[]
)PR3s1S^ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
9n1ZVP.ag operator<<和operator>>
"(s6aqO$ K&=D-50% OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
kOw=c Gt 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
J,f/fPaf7 z{ptm7 template < typename Left >
7;&(} struct value_return
y|$R`P {
*)u?~r(F template < typename T >
bS>R5*Zp struct result_1
HF"Eys {
>~_Jq|KBB typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
6+.>5e } ;
a:85L!~:l *HR+a#o template < typename T1, typename T2 >
m#tpbFAsc struct result_2
>lrhHU {
8zY)J # typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
]kx-,M( } ;
P0^c?s"I } ;
8{dEpV* /Rj#sxtdw }g~g50ci 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
5iVQc -m& $9K(F~/ 下面我们来剥离functor中的operator()
pz{'1\_+9 首先operator里面的代码全是下面的形式:
)zU: ]*qU+& return l(t) op r(t)
~g6"'Cya?k return l(t1, t2) op r(t1, t2)
e}c&LDgU return op l(t)
`ncNEHh7K return op l(t1, t2)
\)OEBN`9# return l(t) op
~.J,A\F return l(t1, t2) op
tJNIr5o return l(t)[r(t)]
zh\$t]d<I return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
4o<*PPA1 Gqb])gXpl 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:
]4`t\YaT 单目: return f(l(t), r(t));
;B~P>n}}_] return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
.u l
53 m 双目: return f(l(t));
+Mk#9r return f(l(t1, t2));
}Z\wH*s` 下面就是f的实现,以operator/为例
@Br
{!#Wf u:@U
$:sZ struct meta_divide
Y25^]ON*\^ {
#02Kdo&Vy template < typename T1, typename T2 >
Zb(E:~h\ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
AEY$@!8
{
q/NY72tj0 return t1 / t2;
#EDEYEW7 }
9Hd;353Q } ;
!;S"&mcPDJ
.[?BlIlm 这个工作可以让宏来做:
R_^/,^1 'cV?i&; #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
yhpz5[AuO template < typename T1, typename T2 > \
rEdY>\' static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
=7%oE[ 以后可以直接用
V|'1tB=;*1 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
!nd*W"_gQ/ 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
qi(*ty (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。。。)
b7HffO O d H?
ScXM= 5r b-U7 / 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
9'nH2,_ )0k']g5 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
y7:tr class unary_op : public Rettype
{hQ6K)s {
2C$R4:Ssw) Left l;
& ze>X public :
(CJ.BHu] unary_op( const Left & l) : l(l) {}
9@K.cdRjQ \}5p0.= template < typename T >
d,0 }VaY=D typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
PE"v*9k {
{^}0 G^ return FuncType::execute(l(t));
]E3<UR }
('C7=u&F #]E(N~ template < typename T1, typename T2 >
ujr(K=E typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Y
ya`&V {
A(8n return FuncType::execute(l(t1, t2));
AQss4[\Dx }
}fZ`IOf } ;
h5"Ov,K3[ ibpzeuUl @?kM'*mrZM 同样还可以申明一个binary_op
$g10vF3 D\1k.tI template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
fvEAIs class binary_op : public Rettype
4-R^/A0 {
^e Gue Left l;
jZpa0g rA Right r;
9zBMlc$X public :
X[](Kj^`< binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
:7g=b%; T6#CK
template < typename T >
WC,+Cn e typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
47r&8C+&\ {
f )Z%pgB return FuncType::execute(l(t), r(t));
t<j^q`;@v }
amWD-0V zR;X*q"T$4 template < typename T1, typename T2 >
I.'b'-^ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
QA#3bFZt1n {
(=4W-z7 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
ytz SAbj }
FT.,%2 } ;
@U{<a# :hRs`=d"r Ju2l?RrX 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
b:J(b? 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
MZ>6o5K| DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
FLZWZ; 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
S4CbyXW 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
|X19fgk 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
k]A8% z 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
7.Kc:7 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
bFS>) 下面是修改过的unary_op
Bux [6O% Hr<o!e{Y template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
px;/8c- class unary_op
en F :>H4 {
(1R?s>3o Left l;
L!Cz'm"Nl !v.9"!' N public :
#R0A= ! "=. t
36# unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Lw1EWN6}_& .|qK+Hnc template < typename T >
h}`!(K^;3 struct result_1
cO2& VC {
!4"^`ors$ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
U69u'G: } ;
fBn"kr; /u%h8!"R template < typename T1, typename T2 >
&MZ$j46 struct result_2
nlYR-. {
+!IQj0&'Y3 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
$~0Q@): } ;
WE6a' B/JO~;{ template < typename T1, typename T2 >
-t2T(ha typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"9EE1];NT {
2&PPz}Sw return OpClass::execute(lt(t1, t2));
wxg^Bq)D*R }
dy__e ^qi rl#vE's6.e template < typename T >
/ $ :j typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
OLGBt {
{`=0 |oP} return OpClass::execute(lt(t));
K,'*Dz }
cJo\#cr ^9OUzTF } ;
O,bkQY$v @`opDu! ,#FLM` 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
9Jf)!o8 好啦,现在才真正完美了。
Rlnbdb;!k 现在在picker里面就可以这么添加了:
1OLqL ?bZovRx template < typename Right >
Wz4&7KYY picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
zya5Jb:Sg {
=gfI!w return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
?"#%SKm }
QxuhGA 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
p.I.iAk%G^ T{qTj6I H1GRMDNXOA Jj~EiA T9)nQ[ 十. bind
&cWjEx 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
Z=B_Ty 先来分析一下一段例子
FGO[
|]7IN l0&EZN0V2 J:uW`R int foo( int x, int y) { return x - y;}
^-mRP\5 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
S##1GOO bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
\^( 0B8|w 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
>Rvx[`|O!m 我们来写个简单的。
g4`Kp;}&' 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
UJ-?k&j, 对于函数对象类的版本:
6u`F
d# @`tXKP$so template < typename Func >
ES~^M840f struct functor_trait
iwz {
HEL!GC># typedef typename Func::result_type result_type;
c_aZ{S } ;
5D M"0 对于无参数函数的版本:
CQel3Jtt. du$|lxC template < typename Ret >
W$U0[^1 struct functor_trait < Ret ( * )() >
RLlU"
sw+{ {
J q{7R typedef Ret result_type;
xtPLR/Z } ;
L9pvG(R% 对于单参数函数的版本:
lis/`B\x *
tCS template < typename Ret, typename V1 >
JN^&S struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
lo%;aK {
AL$&|=C-$ typedef Ret result_type;
izh<I0 } ;
&g2 Eptx# 对于双参数函数的版本:
DD" $1o" Kvsh template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
z
<mK>$ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
KH\b_>wU2 {
&//wSlL3 typedef Ret result_type;
DAo~8H } ;
iAT)VQ& 等等。。。
8Ll[ fJZA 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
=%'`YbD$ ZmOfEg|h\ template < typename Func >
D\<y)kh struct func_return
8/)qTUx: {
Ii7QJ:^ template < typename T >
y_xnai struct result_1
G'YH6x, {
omWJJ|b~ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ikE<=:pe } ;
K)TrZ 2 ~|wbP6</:- template < typename T1, typename T2 >
#:T-hRu struct result_2
\{Q?^E {
S+TOSjfis typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
\om%Q[F7a } ;
{3N'D2N } ;
)%!XSsY.N| u?sVcD[ ng:Q1Q9N 最后一个单参数binder就很容易写出来了
wts=[U`( uEc<}pV template < typename Func, typename aPicker >
NrP0Ep%V class binder_1
p ?wI9GY {
'`1CBU$ Func fn;
(98Nzgxgx} aPicker pk;
:eo public :
CK,
6ytB =^
T\Xs;GK template < typename T >
NEa>\K<\ struct result_1
r>bJ%M} {
N'xSG`,Mg typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
*T0q|P~o% } ;
k6=nO?$ `9k0Gd template < typename T1, typename T2 >
0Z{j>=$ struct result_2
npRSE v {
Be+0NXLVy typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
%e*@CbO$ } ;
5Sk W-+$ 5>AX*]c binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
T{wuj[Q#: u&wiGwF[ template < typename T >
t4?DpE typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
QRLt9L {
OT'[:|x ; return fn(pk(t));
!x'/9^i~v }
Z,iHy3` template < typename T1, typename T2 >
u1xSp<59C typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#97h6m? {
Fs[aa#v4B return fn(pk(t1, t2));
VbBPB5 $q }
u{["50~ } ;
]
}f9JNf$ Pz$R(TV q\\gpCgp 一目了然不是么?
vFEQ7qI 最后实现bind
/ g 2b IHRGw kA7mLrON template < typename Func, typename aPicker >
H(Eh c picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
I@\OaUGr+ {
BC'llD return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
s`>[F@N7.o }
[5Lz/ix= 9P{;HusNw 2个以上参数的bind可以同理实现。
Xy%p "b< 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
imiR/V>N 7 I>G{ 十一. phoenix
epgPT'^ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
sUPz/Z.h @?"h
!fyu for_each(v.begin(), v.end(),
!Ra*)b" (
=~p>`nV do_
-\#0]F:- [
r_;9'#&' cout << _1 << " , "
/rSH"$ ]
[V:\\$ .while_( -- _1),
2k<;R': cout << var( " \n " )
fA89|NTSUh )
10H)^p%3+ );
<oz!H[! zRPeNdX 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:
vB+ ' 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
Zdn~`Q{ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
"1,pHR-+R 那么我们就照着这个思路来实现吧:
0T46sm r H*9~yT'Q @Vu(XG template < typename Cond, typename Actor >
~H!S,"n^,P class do_while
"+unS)M;Y {
;t+ub8 Cond cd;
jbR0%X2 Actor act;
E\C9|1) public :
YM
DMH"3 template < typename T >
6S~sVUL9` struct result_1
p0pWzwTG3 {
@_z4tUP typedef int result_type;
Q?X>E3=U } ;
uw2hMt (N Ge<nxl<Bd do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
vv=VRhwF `UBYp p template < typename T >
gJM`[x`T typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Y/7 $1k {
(64yg do
r7',3V {
p ]d]QMu act(t);
-I=l8m6L }
FHV-BuH5 while (cd(t));
^+g$iM[`f return 0 ;
jRL<JZ1N }
J(6oL } ;
i'\T R|qd u7=U^}# [}&Sxgv 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
>KJ+-QuO& 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。
) Yd?m0m* 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。
r\/+Oa' 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。
M|Rb&6O 下面就是产生这个functor的类:
x*/S*!vx\ ^yOZArc'r F;]%V%F.X template < typename Actor >
\eFR(gO+ class do_while_actor
l]5w$dded~ {
y:6; LZ9[ Actor act;
_8E/)M public :
&%-73nYw do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
N ,z6y5Lu =W'Ae,& template < typename Cond >
r-<F5<H+K@ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
IC7M$ } ;
[Vma^B$7Vj )6aAB| r9dyA5oD 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
ow]053:i 最后,是那个do_
MNV%
=G Gh}*q|Lz ukUGvK class do_while_invoker
v\{!THCSh {
vuYSVI2=H public :
O6OP =K!t: template < typename Actor >
Er{>p|n= do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
yNTK . {
ej"+:."\e return do_while_actor < Actor > (act);
0vw4?>Jf@ }
VTH>
o>g } do_;
>qF CB\( ^-
d%r 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
-(=eM3o-9m 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
3p'I5,} 最后来说说怎么处理break和continue
Cid
;z 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。
GmP@;[H" 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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