一. 什么是Lambda
g/~XCC^F? 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
O
o8qyW 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,
CMW,slC_3 G2:%g( mi,&0xDea 9\JQ7$B class filler
SA;#aj}rV {
Y?K{(szo ? public :
xY<{qHcX void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
}TB(7bbd; } ;
A+getdr 2;2}wM[ ,7_4z]jK 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
h-#1U3d LP];x3 "V&I^YSc> |[$~\MU for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
x/
*-P
b-_ +4))/`DA o0bM=njok 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
BU|#e5 HKDID[d0 ! RW
`3 @?
c2)0 二. 战前分析
_S}A=hK' 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。
V~@^`Gd 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
. pzC5Ah z (?=Iv3 c; 2#,m^ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
YW/QC'_iC /* --------------------------------------------- */
he(A3{' vector < int *> vp( 10 );
3qL>-%):* transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
z4X}O
{
/* --------------------------------------------- */
$za8"T*I sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
-n 80& /* --------------------------------------------- */
m908jI_So int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
v'!a\b`9 /* --------------------------------------------- */
^T::-pN* for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
iBTYY{-wF /* --------------------------------------------- */
S!v(+| for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
t. ='/`!N #S]ER907 qOih`dla q
11IkDa 看了之后,我们可以思考一些问题:
)3Z ^h<"j 1._1, _2是什么?
Ej".axjT 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
Uu 8,@W+ 2._1 = 1是在做什么?
#Lv2Zoi>G 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
6Orum/|h Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
*z*uEcitW c2t=_aAIPQ Y_woKc* 三. 动工
G3G#ep~)vC 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
F8:vDv G 0%6ch^% %w7u]-tR *37uy_EpV template < typename T >
%h?x!,q
Y class assignment
W\&8auds {
x^4xq#Bb7 T value;
Qx;\USv public :
}XO K,Hw assignment( const T & v) : value(v) {}
0Z[oKXm1p template < typename T2 >
FC i U T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
[I!6PGx } ;
2EZb
)&Q .qMOGbd? 3b' QLfU 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
m< _S_c 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
3 @ak<9& 'u4<BQVV[ }by;F9&B
ks$JP6 class holder
u/cg|]x&T {
q\m2EURco public :
$,+O9Et template < typename T >
),G= s Oo assignment < T > operator = ( const T & t) const
#wL {
'EDda return assignment < T > (t);
T}V!`0vKw }
x=ul&|^7D } ;
91=OF*w TT=b79k ]E\n9X-{ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
Fa'k0/_j T!Hb{Cg* static holder _1;
Og,$ sH}` Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Llr>9(| &boOtl^
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Hemq+]6^ 而不用手动写一个函数对象。
WI?oSE w u%w`:v7Yo( nqInb:
v?KC% 四. 问题分析
\"X!2 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。
bGc~Wr| 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。
Vx~,Uex0+ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
b0lq\9 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
:<}=e@/~| 下面我们可以对这几个问题进行分析。
>-H{Z{VDd :xtXQza"- 五. 问题1:一致性
?VP8ycm 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?|
N5a*7EJv+ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
?OkWe<:4 sBr_a5QQ# struct holder
a)wJT`xu {
.zi_[ //
o4|M0 template < typename T >
1oc3$A T & operator ()( const T & r) const
|&RU/ a {
N<~t3/Nm return (T & )r;
28 ?\ }
&l!4mxwr` } ;
O^oWG&Y;v z^'gx@YD*v 这样的话assignment也必须相应改动:
9I6a"PGDb HZ'_r cv template < typename Left, typename Right >
0u;4%}pD class assignment
|Y?HA& {
zd@m~V Left l;
19w*!FGX Right r;
7Zlw^'q$:L public :
M7pOLP_1jB assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
WA+iYLx@H template < typename T2 >
,yiX# ;j T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
`$ 6rz } ;
~ _/(t'9 vN`klDJgW[ 同时,holder的operator=也需要改动:
ibj87K vX/T3WV
template < typename T >
C
uB`CI assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
I}1NB3>^ {
wOU_*uY@6' return assignment < holder, T > ( * this , t);
kM,C3x{A }
9[<)WQe6M RW<D<5C 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"{Wv: h 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Y$"O
VC bbE!qk;hEP return l(rhs) = r;
U~:-roQ(\ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
4 o Fel.o 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
h&KO<> j0oR)du template < typename Tp >
_h{C_;a[_ class constant_t
sB7#
~pA {
Zy`m!]G]80 const Tp t;
h2G$@8t}I public :
Q+[n91ey** constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
:tV*7S=) template < typename T >
x(1:s|Uyp{ const Tp & operator ()( const T & r) const
o~`/_+ {
nLXlU*ES return t;
fdFo# P }
`sn^ysp } ;
4h|c<-`>t pR=@S>!| 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Z?h~{Mg 下面就可以修改holder的operator=了
Ayxkv)%:@) 6^]+[q}3 template < typename T >
!|^|,"A) assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
b3=rG(0f {
0XE4<U return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
eA2@Nkw~) }
%)1y AdG
8 CsGx@\jN 同时也要修改assignment的operator()
bCRV\myd` ,E S0NA template < typename T2 >
C5o#i*| T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Y]'Z7<U}*E 现在代码看起来就很一致了。
Va"0>KX <^#,_o,! 六. 问题2:链式操作
;U/&I3dzV 现在让我们来看看如何处理链式操作。
ag [ZW 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。
*/`ki;\A 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。
t}r' k/[ 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。
01t1Z}!y 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
e"{{ TcNk &."iFe template < typename T >
u^^[Q2LDU} struct result_1
BC^ := {
bRFLcM typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
y%"{I7!A } ;
DX#Nf""Pw <cps2*' 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^+M* Sc]B#/~B template < typename T >
+}Dw3;W}m struct ref
xQ7l~O
b {
|jGf<Bf5 typedef T & reference;
Ia SR;/ } ;
<FV1Wz template < typename T >
3c-GY:VkLM struct ref < T &>
<sb~ ^B {
}bb;~ typedef T & reference;
{'7B6 } ;
- YEZ]:" b/+u4'" 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
G/)O@Ugp 6AAz template < typename T >
BX`{73sw typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
D+rxT:
d {
bQgc8/ return l(t) = r(t);
t%d Z-Ym }
0yk]o5a++ 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。
rD*jp6Cl 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
(nQ^ p$S*dr 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
;AG8C#_ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
y6(Z`lx _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
u|\1hLXX +5 调用divide的对象返回一个add对象。
3#LlDC_WC 最后的布局是:
%z=le7 Add
E>6MeO / \
zVViLUwG Divide 5
KjD/o?JUr / \
{&&z-^ _1 3
?g_3 [Fk 似乎一切都解决了?不。
W: z6Koc0 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
'TTLo|@"- 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
Xr,1&"B&t OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
G<L;4nA) yuh * template < typename Right >
zYH&i6nj assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
sA+ }TNhq Right & rt) const
/:cd\A} {
g@d*\ P) return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
{i;r }
M H|Og84 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
#|uCgdi XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
)HEa<P^kJl 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
[:7'?$ 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。
xK>*yV 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。
3(>B Ke 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?
)*u8/U 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:
`}p0VmD{NE 7y.kQI?3 template < class Action >
iDpSj!x/_ class picker : public Action
mVj9 ,q0 {
* `JYC public :
z0d.J1VW picker( const Action & act) : Action(act) {}
/4y o` // all the operator overloaded
sU=H&D99 } ;
D(~U6SR %Tfbsyf%f 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。
]=\].% > 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:
H%[eV8 C"y(5U)d template < typename Right >
dn&s* picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
#NQMy:JHD) {
.j ?W>F return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
,V7nzhA2 }
0j^Kgx B`EJb71^Xy Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
{B~QQMEow 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。
9=s<Ld ko!)s template < typename T > struct picker_maker
kXViWOXU^ {
EfqX
y>W typedef picker < constant_t < T > > result;
21n?=[ } ;
v_yw@ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
t$` r4Lb9/ {
`~cqAs}6]Q typedef picker < T > result;
___~D
dq } ;
Mc) }\{J aEB_#1 下面总的结构就有了:
<;lkUU(WT2 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
b]e"1Y)D- picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
VMZMG$C picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
sWhZby7 至此链式操作完美实现。
Lw1Yvtn 82+r^t/. !M(xG%M-V 七. 问题3
8C40%q.. 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。
hWjc<9 -uS!\ template < typename T1, typename T2 >
&bS,hbD t ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<|HV. O/! {
h0EEpL|\ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
#`^}PuQ }
)+#` CIv [+^1.N 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:
p:&8sO!m "MeVE#O template < typename T1, typename T2 >
,CJWO bn3 struct result_2
*tA1az-jO {
a
.#)G[* typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
:@Pl pFK } ;
Q3'llOx +w`2kv 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?
w?L6!) oiz 这个差事就留给了holder自己。
b1I]>\ #<fRE"v:Q p%ki>p )E| template < int Order >
gt)I( class holder;
g>%o #P7 template <>
Xg6Jh`` class holder < 1 >
JtE M,tK {
G/E+L-N#` public :
}CSDV9).S template < typename T >
1~gnc|? struct result_1
l$KA)xbI {
t9lPb_70 typedef T & result;
j^*dmX } ;
<sbu;dQ` template < typename T1, typename T2 >
)$2QZ
qX struct result_2
HZE#Ab*L {
}FROB/ typedef T1 & result;
r `=I } ;
'@v\{ l template < typename T >
@?sRj&w typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
E: 68?IJ {
gT.sjd return (T & )r;
C[cbbp }
.^`{1% template < typename T1, typename T2 >
yX>K/68 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
u,ho7ht3( {
WCZjXDiwJ return (T1 & )r1;
:U|1 xgB }
B`)BZ,#p } ;
|d2SIyUc dFxIF;C>/ template <>
DeVv4D:}@ class holder < 2 >
),%%$G\ {
K8|r&`X0 public :
q>_.[+6 template < typename T >
XSB"{H>& struct result_1
6_o*y8s. {
5vQHhwO50k typedef T & result;
s[>,X#7 y } ;
mthA4sz template < typename T1, typename T2 >
n&4N[Qlv, struct result_2
<d Wv?<o {
XX TL.. typedef T2 & result;
K!%+0)A } ;
#lo6c;*m5 template < typename T >
KfEx"94 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
0],r0 {
NG=-NxEcN return (T & )r;
:`#d:.@]o@ }
QO:!p5^: template < typename T1, typename T2 >
/{J4:N'B> typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
d'gfQlDny {
F~vuM$+d return (T2 & )r2;
R_cA:3qc~ }
C3f' {} } ;
! I:%0D Tk[ $5u*, p$c6<'UqH 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> >。
e)k9dOR 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
bH nT6Icom 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
e2Pcm_Ahv* q9K)Xk$LF return l(i, j) = r(i, j);
qBQ?HLK- 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
G$"h&Xy1c ?4} h&/ return ( int & )i;
Qy<P463A(l return ( int & )j;
wU36sCo 最后执行i = j;
~vhE|f 可见,参数被正确的选择了。
p`dU2gV y14;%aQN 6Pnjmw.HV 1-uxC^u?|# 76Cl\rV 八. 中期总结
:S83vE81WK 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:
~Ffo-Nd- 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
:RTC!spy 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
4Z=_,#h4. 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
>2)OiQ`zg
DPxM'7 r,3DTBe ?3,:-"(@p jOunWv| ZQsJL\x[UK 九. 简化
1=c\Rr9] 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。
ZU4nc3__ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
,-c6dS 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:
OZF
rtc+ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
M)+H{5bt +-*/&|^等
/Iy]DU8 2. 返回引用。
A`$%SVgFV^ =,各种复合赋值等
!Pvf;rNI1T 3. 返回固定类型。
VcYrK4 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
ek\ xx 4. 原样返回。
rU:`*b< operator,
/t57!& 5. 返回解引用的类型。
R?|.pq/Ln operator*(单目)
/SR*W5#s 6. 返回地址。
_Ey9G operator&(单目)
[ ({nj` 7. 下表访问返回类型。
%N6A+5H operator[]
2#]#sZmk 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
~$cV:O7 operator<<和operator>>
Lx1FpHo KP^V>9q 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。
`2WFk8) F 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
)[6U^j4 ZY= {8T@ template < typename Left >
<?6|.\& struct value_return
#U4F0BdA {
Gr'
CtO template < typename T >
1CD+B=pQG struct result_1
34O
`@j0-3 {
nwe*BVp typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
85$m[+md } ;
dr}`H,X"3 6r0krbN template < typename T1, typename T2 >
|bHelD| struct result_2
-UEZ#Q {
TDKki(o=~ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
BLdvyVFx } ;
ItVWO:x&v } ;
}O5i/#.lR PI)+Jr%L (O?.)jEW(. 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
d#Y^>"|$. P>C~
i:4n 下面我们来剥离functor中的operator()
z"L/G 首先operator里面的代码全是下面的形式:
W~;`WR;. Lc,Pom return l(t) op r(t)
~9]hV7y5C return l(t1, t2) op r(t1, t2)
w~A{(-
dx return op l(t)
hGe/;@% return op l(t1, t2)
dJoaCf`w return l(t) op
~s*)f.l return l(t1, t2) op
`Bp.RXsd* return l(t)[r(t)]
)gIKH{JYL return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
^WgX Qtn Xm}/0g&7 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:
jDfC=a]) 单目: return f(l(t), r(t));
S>6~lb8G return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
L|:`^M+^w 双目: return f(l(t));
nZyX|SPk return f(l(t1, t2));
[Cz-i 下面就是f的实现,以operator/为例
Q5`*3h6p= kQSy+q struct meta_divide
/QWvW=F2< {
ay
;S4c/_ template < typename T1, typename T2 >
u@UMP@"# static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
VcO0sa f` {
61>.vT8P return t1 / t2;
)e+>w=t }
^z IW+: } ;
R6 .hA_ih ci.+pF 这个工作可以让宏来做:
$?Hu#Kn,( 2B[X,rL.pX #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
jyUjlYAAv` template < typename T1, typename T2 > \
:D6
ON"6 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
m)t;9J5 以后可以直接用
b9J_1Gl] DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
)._; ~z! 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
z6=Z\P+ (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
Oi'5ytsES _[c0)2h =JEv,ZGT3 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
6:[dj*KGmT VU(v3^1" template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
EF[@$j
class unary_op : public Rettype
{_[N<U:QT& {
'Ym9;~(@R Left l;
vXf!G`D public :
feDlH[$ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
t ;;U} |O|V-f{l template < typename T >
|!3DPA(_ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4i azNl# {
w!-gJmX> return FuncType::execute(l(t));
O|{d[eX }
F3@phu${ {OkV%Q< template < typename T1, typename T2 >
pYZmz typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.+3g*Dv{& {
yy^q2P return FuncType::execute(l(t1, t2));
'4+
ur` }
-hGk?_Nqa/ } ;
6 l|DU7i 9k'7832u 30#s aGV 同样还可以申明一个binary_op
/tx]5`#@7] XH 4 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
%+W{iu[| class binary_op : public Rettype
|^"1{7) {
)Xz,j9GzJS Left l;
JxdDC^> 0 Right r;
s 8jV(P(O public :
7hD>As7`/ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
_ @NL;w:! kzQ+j8.,U template < typename T >
X;
\+<LE typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a
od-3"7[ {
|}s*E_/[ return FuncType::execute(l(t), r(t));
b.JuI }
VK\X&Y3l jKAEm template < typename T1, typename T2 >
DZ'P@f)] typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{0Yf]FQb-a {
y*jp79G return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
jjB~G^n }
h,u,^ r } ;
PB\(= B[Ku\A6& )1J R# 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
n`B:;2X, 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
{Qf=G|Ah DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
H7&8\FNa 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。
FF`T\&u 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
by1<[$8r 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
Olt?~} 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
urs,34h 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
.LnGL]/ 下面是修改过的unary_op
q.^;!f1 8?#/o c template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
rK6l8)o class unary_op
i4Q@K,$ {
O'p9u@kc Left l;
Uou1mZz/ #?aPisV
X> public :
mUAi4N a8e6H30Sm unary_op( const Left & l) : l(l) {}
93)sk/j .]Y$o^mf template < typename T >
;C9_?u~# struct result_1
4<w.8rR:A {
6RU~"C typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
#>("CAB02T } ;
~|DUt iJ)_RSFK template < typename T1, typename T2 >
ojm @t struct result_2
>UTBO|95y
{
#K_ii)n typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
!7O+ogL } ;
T@H^BGs vFzRg5lH template < typename T1, typename T2 >
^qvZXb typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7FP*oN? {
$D~0~gn~ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
!3c\NbU }
1Z/(G1 13$%,q) template < typename T >
u
OmtyX typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
cN-?l7 {
gS!:+G% return OpClass::execute(lt(t));
t9GR69v:? }
z3{G9Np TPQ%L@^L+ } ;
wv>^0\o htO+z7 Y!aSs3c 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
kUL'1!j7 好啦,现在才真正完美了。
RtkEGxw*^ 现在在picker里面就可以这么添加了:
r!|6:G+Q WH#1zv template < typename Right >
> ym,{EHK picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
P[G)sA_" {
kf\PioD8 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
l?v86k }
jodIv=C 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。
#X+JHl T8?Ghbn 0mYXv4
< ;RZ ) Di,^% 十. bind
P8OaoPj 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。
M~Tuj1? 先来分析一下一段例子
f <Zxz9 PV.Xz0@R "=HA Y int foo( int x, int y) { return x - y;}
B{n,t}z bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
D=A&+6B@- bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
v ,i%Q$ 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。
Si4!R+4w 我们来写个简单的。
#ZUI)9My@ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
p#ZCvPE;uH 对于函数对象类的版本:
CCs%%U/= $8)+XmsCr template < typename Func >
~TF: .8 struct functor_trait
^2:p|:Bz!l {
Y Vt% 0 typedef typename Func::result_type result_type;
OR P\b } ;
X~bX5b[P 对于无参数函数的版本:
CImWd.W9~ \Gef \ template < typename Ret >
Y,qI@n< struct functor_trait < Ret ( * )() >
hk;5w{t}} {
} ?$F}s- typedef Ret result_type;
;}I:\P } ;
|MTnH/| 对于单参数函数的版本:
>>4qJ%bL sU<Wnz\[ template < typename Ret, typename V1 >
}`@vF|2L struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
h6Ub}(Ov {
:^lI`9'*R typedef Ret result_type;
LRxZcxmy } ;
i]c!~` 对于双参数函数的版本:
h:))@@7MJ ,hDWPs2S template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
4Co6( struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
B6+khuG( {
+zqn<<9 typedef Ret result_type;
7uqzm } ;
A;q9rD,_
等等。。。
3oj' ytxN 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
J/`<!$<c YsC>i`n9 template < typename Func >
,C\i^>= struct func_return
Gq)]s'r2 {
DaQ?\uq template < typename T >
.fqN|[> struct result_1
c1(RuP:S {
.|KyNBn typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
BiLY(1, } ;
kM l+yli3c G<zwv3 template < typename T1, typename T2 >
EmWn%eMN struct result_2
AG
nxYV"p {
f3l&3hC typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
zy?|ODM } ;
5:[0z5Hww } ;
[C 7^r3w 88O8wJN ]"As1" 最后一个单参数binder就很容易写出来了
r.=K~A l+K'beP template < typename Func, typename aPicker >
tPWLg), class binder_1
c%
-Tem'# {
jxJ8(sr$ Func fn;
>{n,L6_t aPicker pk;
VOsRAn/N public :
IxN9&xa ='r!g template < typename T >
f1RWP@iar struct result_1
;vR4XHl| {
5J.bD)yrP typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
#6aW9GO } ;
#<"~~2? JPI3[.o template < typename T1, typename T2 >
BQHVQs struct result_2
mkk6`,ov {
dh\'<|\K typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
G^|:N[>B } ;
.[KrlfI m]0;"jeL binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
A/$QaB,x e`_LEv template < typename T >
St9?RD{4; typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1Faf$J~7| {
@Ns Qd_e return fn(pk(t));
w$iX.2|9%u }
@Sn(lnlB template < typename T1, typename T2 >
:A_@,Q typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vkV0On {
a 7V-C return fn(pk(t1, t2));
2DDtu[} }
'W^YM@ } ;
cxC6n%!;y 8U"v6S~A%Q )T2Caqs2 一目了然不是么?
z6\UGSL 最后实现bind
;%9 |kU 9!\B6=r y4 !X#OOqPr= template < typename Func, typename aPicker >
!;v|' I picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
m4Qh%}9% {
<8&au(I,vB return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Hyl%mJ }
.p3,O6y2(F 3BJ0S.TF 2个以上参数的bind可以同理实现。
Xza(k 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。
>Eto(
y"q K#d`Hyx 十一. phoenix
;(Or`u]Dr Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
CNyIQ}NJ DU'`ewLL7 for_each(v.begin(), v.end(),
CAWNDl4 (
BoWg0*5xb do_
dt]-,Y
[
R4cM%l_#W cout << _1 << " , "
~L\z8[<C ]
_4So{~Gf1 .while_( -- _1),
&i6mW8l cout << var( " \n " )
$szqy?i0? )
5r|,CQ7o );
OX!tsARC@ n5NsmVW \x 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
hd<c&7|G' 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
g-bK|6?yz operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
4N3R| 那么我们就照着这个思路来实现吧:
!9r$e99R $k%2J9O 7(8;to6( template < typename Cond, typename Actor >
<{cQM$# class do_while
\'D0'\:vz {
@o _}g !9= Cond cd;
mR:uj2* Actor act;
=s2*H8] public :
osAd1<EIC template < typename T >
f}f9@>. struct result_1
sIGMA$EK {
S`0(*A[W* typedef int result_type;
Jhhb7uU+ } ;
7,o7Cf2 z IfAZn_ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
9}<ile7^ <0&*9ZeD template < typename T >
xF'EiX ~ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
q
dBrQC {
zKJ#`OhT do
IueFx u {
)23H1 act(t);
)~JHgl }
*C*U5~Zq7: while (cd(t));
%_W)~Pv{+ return 0 ;
u cW-I;" }
kfY}S } ;
3$>1FoSk VU]`&`~J |N 7M^ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
N
+_t-5 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。
xy[3u?,&s! 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。
| rtD.,m 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。
oIzj,v8$ 下面就是产生这个functor的类:
yI ,f'CD{ E 9F;>W ET template < typename Actor >
6}Ci>_i4# class do_while_actor
ag[wdoj {
H=vUYz
Actor act;
`0gyr(fES public :
nT$SfGFj8 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
WO>nIo5Y D8?Vn" template < typename Cond >
s$`0yGmQ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
D'PI1
0t } ;
c]o'xd,T8\ {]@= ijjf =K[yT: 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
[<yaXQxl 最后,是那个do_
P{>!5|k >jLY" O-hAFKx class do_while_invoker
L\ "d {
|TH\`U public :
sBg.u template < typename Actor >
%pL''R9VF do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
0znR0%~ {
_8UU'1d return do_while_actor < Actor > (act);
'S&zCTX7j }
wE`]7mA } do_;
16( QR- AH7}/Rc 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
7.j?U 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
E4/Dr}4 最后来说说怎么处理break和continue
2eY_%Y0 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。
bwMm#f
具体实现手法这里就不罗嗦了。
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