一. 什么是Lambda
T [mo
PD5 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
^i3~i?\,P 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,
# 2As-9 aGK =VN}r Q>\y%&df HGuY-f class filler
A;e[-5@ {
zCrDbGvqF` public :
Yjv[rH5v void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
f
wN } ;
ahagt9[,:F (!h%)
_?.l sOc<'):TK 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:
7U#`^Q} f_`gUMf mZ;W$y SO zWiMl.[ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
*9"L?S(X# %@IZ41<C
;p~ &G"-C` 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
eySV -f{ DKV^c' $gi{)'z s:
c 二. 战前分析
>|<8QomD 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。
9>qc 1z 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
*/gm! :Ym DAs&4Y` 9Y:JA]U&8 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
65FdA-4 /* --------------------------------------------- */
iz'#K?PF_ vector < int *> vp( 10 );
1jdv<\U transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
,E]u[7A /* --------------------------------------------- */
Wsb=SM7; sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
5oz[Njq4 /* --------------------------------------------- */
1tvgM
!. int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
c5_?jKpl /* --------------------------------------------- */
>G`=8Ku for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
(k?,+jnR /* --------------------------------------------- */
4l! ^"=rh for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
3c5=>'^F xyO]Evg ygm4A j> k0|*8 看了之后,我们可以思考一些问题:
h:QKd!Gq 1._1, _2是什么?
b* 4[)Yg4 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。
Jhbkp?Zli 2._1 = 1是在做什么?
,|?-\?I 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。
5.J$0wK'6 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
}8E//$J ?}*A/-Hx0U Ro+/=*ql~ 三. 动工
|]7z 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
sY?pp
'}a `r"euO
r\ 846j<fE uHdrHP template < typename T >
4;;F(yk8 class assignment
mk JS_6 {
XcJ'w T value;
O@U[S.IK public :
#pJ^w>YNy assignment( const T & v) : value(v) {}
J-g#zs template < typename T2 >
1nh2()QI[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
HjTK/x'_'L } ;
/kL X
f_ ;EP]A3 @F_#d)+%> 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Q2;zve&Dl 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
n50XGv <\k=j{@
\M>+6m@w ]}Hcb)'j@ class holder
ehEXC {
Ou IoO public :
>j1\]uo template < typename T >
i][7S mN assignment < T > operator = ( const T & t) const
y4`<$gL {
>So)KB return assignment < T > (t);
|Ia3b VW }
_%Ay\4H^\ } ;
kvh}{@|- ^.Y"<oZSS >LxYP7M 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
jqHg'Fq X#mm
Z;P static holder _1;
Z(AI]wk3< Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
11}fPWK .?b2Bd!MC for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
.fxI) 而不用手动写一个函数对象。
CQfrAk4mu ShanwaCDqv m3]|I(]`Xe WSfla~-'F 四. 问题分析
^=Rqa
\; 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
>`DbT:/< 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
]X+3" 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
5J1A|qII 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
x#"|Z&Dw0 下面我们可以对这几个问题进行分析。
:u#Ls,OZz WAiEINQ^) 五. 问题1:一致性
{Q8DPkW 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
.E|Hk,c9 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
l)E
\mo
8 bL5z%bV struct holder
xKKL4ws {
D3yG@lIP3 //
{O*<1v9< template < typename T >
*zX*k7LnV T & operator ()( const T & r) const
D"fE )@Q@Y {
'>>
IMF return (T & )r;
%7BVJJp2 }
QZk:G+$ } ;
v=?U{{xQ MjC;)z 这样的话assignment也必须相应改动:
#5O'XH5_ V%&t'H{ template < typename Left, typename Right >
-CW&!oW class assignment
Xg.'<.!g0 {
/E(H`;DG Left l;
2XrPgq' Right r;
xd8UdQ,lt public :
=9n$at$l@ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
W;*rSK|(Sc template < typename T2 >
`pY\Mmgv1 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
&NV[)6! } ;
(5?5? < Okca6=2" 同时,holder的operator=也需要改动:
0B)l"$W[)/ #"d.D7nA template < typename T >
d
-6[\S# assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
_GK^ 7}u {
Q17"hO>kC return assignment < holder, T > ( * this , t);
\/4ipU. }
&|P@$O> ;nG"y:qq 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。
]@1YgV 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
yyh
L]Uq"= 8%JxXtWW` return l(rhs) = r;
%*P59% 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。
o#E 3{zM 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
w.J[3m/ (utm+*V, template < typename Tp >
*w4jE T> class constant_t
bJe*J\){ {
~c[}%Ir> const Tp t;
h{.KPK\ public :
2}]6~i constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
AY:3o3M template < typename T >
+O3zeL const Tp & operator ()( const T & r) const
=25qY"Mf {
?RvXO'm l return t;
zfL$z,zgf }
(,Yb]/O* } ;
ws
tI8"> hNc;,13 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
i0,{*LD%^ 下面就可以修改holder的operator=了
noe1*2*T E T^NY|Y/ template < typename T >
,5'LbO- assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
oM-{)rvQd {
CmRn return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
JY0t Hs }
P]T(I/\g (w]w
2&YD 同时也要修改assignment的operator()
FQB)rxP 0IBVR,q template < typename T2 >
:gY$/1SYD T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
lO8.Q"mxo 现在代码看起来就很一致了。
KgVit+4u/ "e g`3v 六. 问题2:链式操作
%@ $h?HP 现在让我们来看看如何处理链式操作。
q#v.-013r 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
Ri4_zb 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
UT [7 J 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
m\7-/e2a 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
rB?u.jn0T E!Hq%L!/ template < typename T >
rMSB|*_ struct result_1
xPb;_~ {
#`:s:bwM: typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
tu77Sb } ;
\8Mkb]QA rfYu8- 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
c }ivYH?`w MjE.pb template < typename T >
B P"PUl: struct ref
^j'; 4' {
|`s}PcV typedef T & reference;
66D<Up'K } ;
wc)[r~On(5 template < typename T >
swG^L$r` struct ref < T &>
4DEsB)%X {
cGkl=-oQ' typedef T & reference;
O 4N_lr~ } ;
J><O
51 L;nRI. 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
52m^jT Sx Q6,rY(b6 template < typename T >
]?-56c, typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
)]J I Q"rR {
5h1!E return l(t) = r(t);
C-qsyJgZy }
>tr?5iKxc 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。
"+_]N9%) 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
2F!K
}aw cAyR)Y!I 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
uByF*}d1 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
&Xe r#6~ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
tA#X@HIE +5 调用divide的对象返回一个add对象。
fj0+a0h 最后的布局是:
i0-!! Add
KwPJ0
]('_ / \
=t@m: Divide 5
~0ZEnejy / \
>1pD'UZIy7 _1 3
?*}76u 似乎一切都解决了?不。
MP[v 9m@ 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。
\*LMc69
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。
E}k#-+u<S4 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:
eN/sW!:P| sl6p/\_w template < typename Right >
{,IWjt &> assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
<ofXNv;` Right & rt) const
X$/3 {
\q3H#1A return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
GOJi/R.{ }
m80+b8b 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
~Zl`Ap 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。
r4+w?=` 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。
Ez?vJDd 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。
|r}%AN6+ 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。
T~"tex] 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?
oCy52Bm.! 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:
HZ8
j[kO E|97zc template < class Action >
P|h<|Gcp class picker : public Action
OOl{ {
Da-F(^E public :
IL.Jx:(0 picker( const Action & act) : Action(act) {}
m6 hA,li // all the operator overloaded
a:zx&DwM } ;
cnLC> _hY =#BeAsFfO 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。
rO]C`bg 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:
*!Am6\+ yp@mxI@1 template < typename Right >
$k'f)E picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
{!N4| {
&=H M}h return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
#cdLg-v }
GZZLX19sq |]GEJUWtCd Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
'0t j2 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
ATnD~iACY 6\5U%~78 template < typename T > struct picker_maker
> 7;JZuVo {
]XPGlM typedef picker < constant_t < T > > result;
d[~c-G6 } ;
|o!<@/iH= template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
X[@>1tl {
*D AgcB typedef picker < T > result;
]VwAHT&je } ;
Y\+^\`Tqu GK&yP%Z3 下面总的结构就有了:
cYbO)?mC_ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
+D
h=D* picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
I]k'0LG*^ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
++dV5 至此链式操作完美实现。
\ct7~!qM J+IkTqw @o otKY` 七. 问题3
]&;M78^6 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
\M(#FS Owt|vceT template < typename T1, typename T2 >
zNg8Oq& ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
67,@*cK3?J {
`]*BDSvE return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
#ArMX3^+w7 }
d4(!9O.\ w+MCOAB 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
w&U>w@H^ 4<c#3] template < typename T1, typename T2 >
#@qd.,]2 struct result_2
~m0l_:SF {
pXL@&]U+ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
b Ag>;e( } ;
P`ZYm 22`N(_ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
.|d2s 这个差事就留给了holder自己。
Fqr}zR) Ic!8$NhRS L"Vi:zdp template < int Order >
T1Gy_ G/ class holder;
;Nfd template <>
fG{ 9doUD class holder < 1 >
e/S^Rx4W {
+#$(>6Zu"{ public :
!/]vt?v#^ template < typename T >
(j*1sk struct result_1
7"|j.Yq$H{ {
J|Af`HJ typedef T & result;
=A yDVWpE } ;
vH`m
W`= template < typename T1, typename T2 >
aM2[<m} struct result_2
*Y!c6eA {
9bE/7v typedef T1 & result;
4=b{k,kzgA } ;
V(/=0H/ F template < typename T >
4pkTOQq_tQ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
$d[ -feU {
qjc8 $#zXS return (T & )r;
qYi<GI*|@ }
>%PPp.R template < typename T1, typename T2 >
b0vbE8wa typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
OvFWX%uY {
k-~HUC.A. return (T1 & )r1;
|izf|*e }
LEM^8G]O } ;
ptcG: kVG]zt2 template <>
NEY
b-#v class holder < 2 >
h3z=tu[' {
xQKD1#y public :
?n]e5R(cj template < typename T >
jT6zpi~]E struct result_1
y%9Q]7&= {
P2Or|_z typedef T & result;
KR4vcI[4 } ;
G\HU%J template < typename T1, typename T2 >
r]0UF0# struct result_2
[u=DAk?8 {
K9BoIHo typedef T2 & result;
rwRb
_eIj } ;
5[1#d\QR template < typename T >
0xNlO9b/ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
'yq'J) {
I,0]> kx return (T & )r;
Q302!N }
I{V1Le4? template < typename T1, typename T2 >
+.p$Yi` typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
C}~/(;1V= {
Rlq6I?S+ return (T2 & )r2;
e>oE{_e }
fK$N|r } ;
_:tclBc8R c=-2c&=& q|8p4X}/] 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
"eH~/ 6A 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
c/c%-= 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
te+5@k#t CCX!>k] return l(i, j) = r(i, j);
a%wK[yVp 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
{]a 6o[}u R+s_uwS return ( int & )i;
JKFV7{%Gl return ( int & )j;
rCmxv7"
a} 最后执行i = j;
8J-;/ 可见,参数被正确的选择了。
tv_Cn
w Q9~UL^bF JqDj)}fzX K7x,> .%@=,+nqz 八. 中期总结
oc2aE:>X 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
x%;Q
/7&$ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
UJ0Dy` f 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Qbc62 qFu! 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
L-ZJ[#D EmDA\9~@R mQ9%[U, FC= %_y J6!t"eB+ ;,z^!bD 九. 简化
g>[|/ z P 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
oadlyqlw# 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
=](c7HEQf 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:
-9S.G 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
O ).1> +-*/&|^等
\bh3 &Z'. 2. 返回引用。
u&=SZX&G k =,各种复合赋值等
|\/0S 3. 返回固定类型。
zr0_SCh;2 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
35Jno<TP' 4. 原样返回。
cZRLYOC operator,
r: _-Cj 5. 返回解引用的类型。
cVZCBcKC? operator*(单目)
ZS uMQ32 6. 返回地址。
3q:-98DT operator&(单目)
ifu"e_^ 7. 下表访问返回类型。
X;5U@l operator[]
!Xwp;P= 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
@"}dbW <DV operator<<和operator>>
I +,D,Vg ;+-$=l3[a OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
M} IRagm 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
6'Sc=;;: Po[u6K2& template < typename Left >
Av*R(d=` struct value_return
6,'!z
?d% {
@= c{GAj template < typename T >
O_f|R1G5z struct result_1
/$hfd?L {
`d=$9Pi typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
EX>|+zYL } ;
S,5>g07-` ^uW!=%D template < typename T1, typename T2 >
KJa?TwnC struct result_2
?ng?>! {
7"f$;CN?~ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
`07u}]d8 } ;
VI%879Z\e } ;
Vgs( feGs x8T5aS SaEe7eHd 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
r^P}xGGK "F+
9xf&r 下面我们来剥离functor中的operator()
Jkt
L|u:k 首先operator里面的代码全是下面的形式:
->}K- n ), qEE3x>&T] return l(t) op r(t)
z9$x9u return l(t1, t2) op r(t1, t2)
VEd#LSh return op l(t)
O0"i>}g4 return op l(t1, t2)
n@BE*I<" return l(t) op
+1p>:cih return l(t1, t2) op
0D>~uNcT} return l(t)[r(t)]
}H{{ @RU return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
1vu4}%nD h*hV 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
yXNE2K 单目: return f(l(t), r(t));
pFSVSSQRV| return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
-e%=Mpq. 双目: return f(l(t));
fHf+! return f(l(t1, t2));
t4?g_$> 下面就是f的实现,以operator/为例
lN+NhPF i^uC4S~ struct meta_divide
zUqiz {
)dLESk template < typename T1, typename T2 >
i{VjSWq static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
ja~b5Tf9 {
@( 9#\%= return t1 / t2;
#hd<5+$U}l }
~GfcI:Zz& } ;
<uL?7P 'oTcx Jx 这个工作可以让宏来做:
NV;5T3 ywk; #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Qd!;CoOmZs template < typename T1, typename T2 > \
44?5]C7 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
K 3&MR=#^ 以后可以直接用
b6S86> DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
%kJ:{J+w] 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
j&fr4t3 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
}QncTw0 5"y
p|Yl svyC(m)' 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
c0<Y017sG `Dh %c%j) template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
N>Y`>5 class unary_op : public Rettype
Dt1{]~30 {
#X"\:yN Left l;
v! @/ public :
ItKwB+my unary_op( const Left & l) : l(l) {}
1elcP`N1 ]qXHalHY template < typename T >
FTCp3g typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-ihF)^"a {
}#<Sq57n return FuncType::execute(l(t));
:M|c,SQK }
U3kf$nbV/J FEaf&'G] template < typename T1, typename T2 >
<4{@g]0RV typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'[Oi_gE. {
4,s: G.g return FuncType::execute(l(t1, t2));
'cw0FpQ; }
<l wI| < } ;
q9WdJ!-^X yc]ni.Hz "XC6 l4Z 同样还可以申明一个binary_op
H
gNUr5p h#]}J}si template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
![abDT5![ class binary_op : public Rettype
{, APZ`q| {
c#"\&~. P Left l;
_5
tw1 > Right r;
lu(G3T8 public :
AV d binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
@dCu]0oNI ^#3$C?d template < typename T >
gyCb\y+\a typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^ ?tAt3dMI {
mkE*.I0= return FuncType::execute(l(t), r(t));
IH~H6US }
5\=9&{WjND ts?b[v template < typename T1, typename T2 >
&p;};n typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
jcq(=7j {
:jp?FF^j; return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
?783LBe }
#Z$6>
Xt } ;
a
_ _&(ij(H JEHV\= 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
zZ32K@ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
'hya#rC&( DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
K7f-g]Ibdn 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
|!!E5osXq 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
/mD KQ< 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
(sqS(xIY 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
ljt1:@SN( 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
d}l^yln 下面是修改过的unary_op
cC}s5` @bqCs^U35 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
?sS'T7r
v class unary_op
-S,dG| {
YSa:"A Left l;
hq,;H40%/ [tD*\\IA public :
iBo-ANnK9 5\4>H6 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
o~4n8 !zJ.rYZ=g` template < typename T >
~-:CN(U struct result_1
&PgdCijGq; {
{eZj[*P typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
#[KwR\b{:+ } ;
:X4\4B*~ }SN'*w@E template < typename T1, typename T2 >
KFfwZkj{ struct result_2
wj'iU&aca {
0x`:jz` typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ycE<7W } ;
@nT8[v (QRl
-| + template < typename T1, typename T2 >
#[[p/nAy}A typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
NXmj<azED {
teB{GR return OpClass::execute(lt(t1, t2));
_b5iR<f }
O,OGq0c ;XtDz template < typename T >
]cA~%$c89s typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
wcL0#[) {
h{JVq72R return OpClass::execute(lt(t));
^|K*lI/ }
?x[>g!r kW:!$MX! } ;
C,<TAm _:K}DU'6 =[jBOx& 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
7J;.T%4l 好啦,现在才真正完美了。
=f|>7m.p 现在在picker里面就可以这么添加了:
hy]AH)?pR fZ376Z:S$ template < typename Right >
KJ#c(yb9zR picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
8n:D#`K {
5Y&@
:Y return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
xeH#)QJt }
l|fd, 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。
A+}4N%kh =|#-Rm^YB PA=BNKlH *7v PU:Q[ 6,h<0j{ 十. bind
tV,zz;* Oe 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。
y@Or2bO# 先来分析一下一段例子
'q-h
kN .F6#s g Q9ff, int foo( int x, int y) { return x - y;}
6\Z^L1973 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
[T^6Kzz bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
.iYg RW=T 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。
jFc{$#g- 我们来写个简单的。
x!jhWX 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Lf:Z
(Z> 对于函数对象类的版本:
?yU#'`q a;zcAeX template < typename Func >
avz 4& struct functor_trait
Iymz2 {
evR= Z\
_ typedef typename Func::result_type result_type;
W6iIL:sp } ;
qXF"1f_+ 对于无参数函数的版本:
:ox CF0Y lt4UNJ3w template < typename Ret >
o99 a=x6 struct functor_trait < Ret ( * )() >
*o#`l H {
\wCL)t.cX typedef Ret result_type;
Ii8jY_ } ;
P}I*SV0 对于单参数函数的版本:
fI|1@e1 Md2>3- template < typename Ret, typename V1 >
,5,!es@`b struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
orfO^;qTY {
s<_)$} typedef Ret result_type;
>eB\(EP } ;
U\;6mK)M^J 对于双参数函数的版本:
M#VE ]J /ZPyN<@ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
`t9?=h! struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
dEA6 {
$yYO_ZBiy typedef Ret result_type;
db6b-Y{ } ;
lfz2~Si5A 等等。。。
L0@SCt 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
s4SG[w!d 9qz6]-K template < typename Func >
af+IP_6
. struct func_return
80/F7 q'tn {
.#Z%1U%P. template < typename T >
#9xd[A: N struct result_1
~ga`\%J {
TXk?#G\o typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
&[/w_|b } ;
`_{`l4i5 h`k"A7M template < typename T1, typename T2 >
/[)qEl2]K struct result_2
U($dx.`v# {
{(wHPzq typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ayD}r#7 } ;
}mdAM6 } ;
,Bo>E: u H77" 0_"fJ~Y^J 最后一个单参数binder就很容易写出来了
{v2|g _D_LgH;} template < typename Func, typename aPicker >
^8Q62 class binder_1
<U >>ZSi {
?)X,0P' Func fn;
)'%$V%9 aPicker pk;
[4C:r! public :
[uls8
"^/j u1PaHgi$ template < typename T >
yA(K=?sq struct result_1
kO{s^_qR^c {
/)(#{i* typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
BT"42#7_ } ;
aKuSd3E@# h{p=WWK template < typename T1, typename T2 >
>ByXB!Wi+ struct result_2
aZ'Lx:)R {
p2udm! )J typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
y+6o{`0 } ;
pg%aI, )>-ibf`#? binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
r*_ZJ*h[ ux3<l +jv^ template < typename T >
wG<(F}VX typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
P2'DD 3 {
Y=n4K< return fn(pk(t));
,|plWIl~ }
.?e\I`Kk^' template < typename T1, typename T2 >
i21Gw41p: typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
i?e`:}T {
$Gv9m return fn(pk(t1, t2));
/BV03B }
x61 U[/r } ;
H;fxxu`cS z0*_^MH }HYjA4o\A 一目了然不是么?
jR#~I@q^ 最后实现bind
_({A\}Q| mJ`A_0 {aJJ`t template < typename Func, typename aPicker >
>Ll$p0W picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
@wC5 g 4E {
i'wAE:Xe return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
g9WGkHF }
|{ PI102 ['*8IWg 2个以上参数的bind可以同理实现。
w{90` 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。
z7Eg5rm|QZ !G}+E2fDA 十一. phoenix
S (N\cw$ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
r~n sN*t VZ](uF BY for_each(v.begin(), v.end(),
1`9xIm*9w (
F]t(%{#W do_
pzgSg[| [
}~h(w^t cout << _1 << " , "
'fNKlPMv4D ]
<rL/B
k .while_( -- _1),
g{9+O7q cout << var( " \n " )
3^~KB'RZ )
V{&rQ@{W );
Cssl{B ;h" P{fF 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:
n?urE-_ 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
-"[<ek operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
A4?+T+#d 那么我们就照着这个思路来实现吧:
lP!;3iJ B !\;FNu8_. [j:[ template < typename Cond, typename Actor >
F0UVo class do_while
13&0rLS {
.eO?Z^ Cond cd;
h"[+)q%L Actor act;
dN}#2Bo= public :
Uyr3dN%*r template < typename T >
fiN3xP]V
struct result_1
OOz[-j>'Y+ {
W$Yc'E
; typedef int result_type;
Pv+5K*"7Cg } ;
V@QK TSsKfexQ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
mTEx,
.pvV1JA' template < typename T >
RTu4@7XP typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5rV(( {
l?)ZJ3]a do
H7kPM[ {
A?T<",bO act(t);
FsGlJ }
9A7@
5F while (cd(t));
"h7tnMS return 0 ;
)
(Tom9^ }
*cg(
?yg } ;
S"hTE7` 'iY*6<xS< 34R!x6W0 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
zPKr/ 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
e~T@~(fft 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
`O8b1-1q~ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
eVcANP 下面就是产生这个functor的类:
AisN@ [J0v&{)? N8`4veVBx' template < typename Actor >
DF{Qw@P! class do_while_actor
kzS=g|_ {
^v@4|E$ Actor act;
F("#^$ public :
[|3>MZ2/ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
WmQ01v )*d W=r/$V template < typename Cond >
sfVf@0g picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
vkRi5!bR } ;
:p4 "IeKs j9/-"dTL 1lnU77; 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
9ElCg" 最后,是那个do_
uGl| pJ\y= @E53JKYhY P~FUS%39"o class do_while_invoker
Jj^GWZRu {
w_iam qe, public :
CC3v%^81l^ template < typename Actor >
l#wdpD a{ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
h
!(>7/Gi {
.M4IGOvOS return do_while_actor < Actor > (act);
5b6s4ZyV }
,s^<X85gp\ } do_;
6dEyv99 PZD>U)M 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
rB%$;<`/ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
da$BUAqU 最后来说说怎么处理break和continue
8%~t 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。
VIR. yh 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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