一. 什么是Lambda
]Orx%8QS! 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Z#d#n!Lz 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,
%)r ~GCd r+FEgSDa] Gc|)4c mtv8Bm=< class filler
@[3c1B6K {
tNTSy= public :
YGyv)\ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
ps 3)d } ;
k|)fl l ?A3L8^tR 1.!U{>$ 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:
}9S}?R 0y9 b0G p'
>i3T( lDYgtUKG for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
[7v|bd W r/-{Wt lv
8EfN 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
-)}s{[]d6m sE"s!s/ sP(+Z^/ 5Ml=<^ 二. 战前分析
'}_r/l]K 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。
Z0Z6aZeb 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
Xi&J%N' ?mg@z q8 1]7gYNzV" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
]P?<2, /* --------------------------------------------- */
|ri)-Bk
, vector < int *> vp( 10 );
lxhb)]c
^> transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
[%.v;+L /* --------------------------------------------- */
/d3Jd.l! sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
MoIh=rw /* --------------------------------------------- */
D!&(#Vl
_ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
v=N?(6T /* --------------------------------------------- */
<>3)S`C`p for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
glMHT, /* --------------------------------------------- */
lgOAc, for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
_>-
D*l (9'^T.J 7{|QkTg C Tz]R}DKB& 看了之后,我们可以思考一些问题:
P3_.U8g$r 1._1, _2是什么?
$O%{l.-O 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
nYyhQX~]B 2._1 = 1是在做什么?
rpT.n-H>%A 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
L80(9Y^xn Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
~Bzzu %S bKo %Ak, 8 t5kou]h 三. 动工
11=$]K> 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
EA& 3rI>U) xl\Kj2^ m^_=^z+ Jxe+LG template < typename T >
l[}4
X/ class assignment
c2npma]DZ {
tq3_az ~1 T value;
y}odTeq public :
C ^Y\?2h1 assignment( const T & v) : value(v) {}
~ nsb template < typename T2 >
4V,.Oi T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
$GJT } ;
"%-Vrb=:Y wX,V:QE
ffrIi',@ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
{OU|' 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
8`q7Yss6F TekUY m!G _Iy\,< 8%[pno
|0I class holder
@Wu-&Lb {
_;1{feR_ public :
d?2V2`6 template < typename T >
=kd$??F assignment < T > operator = ( const T & t) const
9njl,Q: {
"z~ba>,-\ return assignment < T > (t);
qlO}=b/ }
Ke$_l]} } ;
[xMa^A>p g*Y,. [?!I*=*b 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
6}4})B2 DP ? dC` static holder _1;
S#/%#k103 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
*pKTJP P49\A^5S! for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
@+u>rS|IB 而不用手动写一个函数对象。
*DL7p8 ScPVjqG2{ {K,In)4 4-(kk0]`z 四. 问题分析
Y=Vbs x 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
%Y^J'' 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
Luq4q95] 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
a{5SOe;; 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
y~SVD@ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
J+6zV m .JhQxXj 五. 问题1:一致性
_P;D.>? 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
:KLXrr 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
uw)7N(os\` ]?Ef0?44 struct holder
&gXh:. {
4QL>LK //
f[ ^f/jGm template < typename T >
K+B978XD T & operator ()( const T & r) const
%Sr+D{B {
x$Dq0FX!%_ return (T & )r;
;a:H-iC }
)BP*|URc } ;
tdy2ZPVtTV mDB 这样的话assignment也必须相应改动:
^Co-!jM Zi!Ta"}8 template < typename Left, typename Right >
r* *zjv> class assignment
M([#Py9h {
o96C^y{~S Left l;
xs$$fPAQ Right r;
n<I{x^! public :
rwm^{Qa assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
_fGTTw( template < typename T2 >
cnv>&6a) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
tXD$HeBB? } ;
bzgC+yT zkQ[< 同时,holder的operator=也需要改动:
:{lwz#9V ZCiCZ)oc template < typename T >
\8`?ir
q" assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
<xOv8IQ| {
wX$:NOO return assignment < holder, T > ( * this , t);
/ZLY@&M }
xO~ElzGm / HTY>b 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。
GD
W@/oQr 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
'rQ"Dc1D Ui{%q@ return l(rhs) = r;
v3tJtb^'! 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。
f:T?oR>2 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
% RSZ. <n"BPXF~ template < typename Tp >
Tb/TP3N class constant_t
M>8J_{r^ {
i!wU8@ const Tp t;
UM}u(;oo%) public :
}pc9uvmIJ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
APQq F/ template < typename T >
=OVDJ0ozZ const Tp & operator ()( const T & r) const
8)i""OD@I {
g?C;b>4 return t;
Jd2.j?P= }
s27IeF3 } ;
hsZ/Vnn` 39pG-otJ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
L*nK>
+ 下面就可以修改holder的operator=了
=bVPHrKNQ /?\3%<vn template < typename T >
G
dgL}"*F assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
2z.ot' {
Hvl
n>x@ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Wboh2:TH: }
{pzj@b 1S 0c_xPBbB+ 同时也要修改assignment的operator()
W:w~ M'o s}D>.9 template < typename T2 >
]BQYVx/ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
@[$_cGR7 现在代码看起来就很一致了。
y4V:)@P vdQoJWuB 六. 问题2:链式操作
S}m_XR] 现在让我们来看看如何处理链式操作。
V7ph^^sC} 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。
G=dzP}B'WA 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。
$Y$9]G": 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。
#el27"QP0 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
NE995; iyskADS template < typename T >
s?SspuV struct result_1
>4 OXG7.&f {
ao(T81 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
1GY2aZ@ } ;
%|Ps|iV k3\N.@\ 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:
|s| }u`(@9 98m|&7 template < typename T >
=;}W)V|X)S struct ref
ZedFhm {
nK&]8" typedef T & reference;
xU
*:a[g } ;
! -gU~0 template < typename T >
B.z$0=b struct ref < T &>
8v:{BHX {
?RRO typedef T & reference;
0p.bmQSH } ;
g(7-3q8eq "4j~2{{F 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
V"FQVtTx7 lame/B&nc template < typename T >
t [QD#; typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
${Z0@G+ {
>r.]a ` return l(t) = r(t);
YJi%vQ*] }
GQ_KYS{ 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。
MvVpp;bd 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
AeJ ;g JAbUK[:K 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
BD g]M/{ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
<@<rU:o=V _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
J[ds.~ $ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
nHK(3Z4G 最后的布局是:
V\~. Add
50UdY9E_v} / \
#6sz@X fV Divide 5
*zfgO pK / \
\l+v,ELX= _1 3
_03?XUKV 似乎一切都解决了?不。
6&3,fSP 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。
DM.lQ0xk 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。
tDByOml8Ix 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:
kmB!NxF>)F A~ya{^} template < typename Right >
sXKkZ+2q assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
lU
WXXuO] Right & rt) const
LZ*8YNp1' {
-@TY8#O#- return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
9tiZIm93] }
ZbnAAbfKH 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Uqr>8|t? 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。
jm0p%%z 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。
+9)JtmoL 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。
]5!3|UYS 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。
OG\i?N 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?
)0{`}7X 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:
Aq i:h]x m0HK1' template < class Action >
.hTqZvDa class picker : public Action
=w2 4(S {
PK*Wu<< public :
\0$+*ejz picker( const Action & act) : Action(act) {}
Q PH=`s // all the operator overloaded
[g}Cve#i } ;
_0H oJ 0zt]DCdY 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。
dj gk7 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:
}nx)|J*p !\4x{Wa] template < typename Right >
"hkcN+= picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
4;`z6\u9- {
~/OY1~c return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
F!z0N }
oqrx7+0{ V^~RDOSy7n Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
g?j)p y 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。
FaHOutP 5Rqdo\vE template < typename T > struct picker_maker
/Vlc8G {
"k zKQ~ typedef picker < constant_t < T > > result;
*D5 xbkH=. } ;
blc?[ [,! template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
;Iu _*U9) {
Met?G0[ typedef picker < T > result;
K.tNV{OL } ;
W"{Ggk` l1KMEGmG 下面总的结构就有了:
|k a _Zy 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。
[lmF2 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。
Szo'[/
[R picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
xATx2*@X2 至此链式操作完美实现。
">V&{a-C4 LIg1U <o EAy 七. 问题3
FW]tDGJOw 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 OL,L U '|}A/` template < typename T1, typename T2 >
Koa9W>! ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)e(<YST {
A;AQw return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
i'Y8-}) }
=NB[jQ :( U-|]A\`)I 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:
ly0R'4j \ ;hj lRQ\ template < typename T1, typename T2 >
R'BB- struct result_2
:e<jD_.X {
MU<(O} typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
c3]t"TA, } ;
0R
x#Fm ?kjQ_K 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?
g 9,"u_ 这个差事就留给了holder自己。
F^,:p.ihm< $]7f1U_e 1U\ap{z@ template < int Order >
]#0 ( class holder;
+eVYy_bL- template <>
l9K`+c+t class holder < 1 >
ZL|aB886 {
RpdUR*K9x public :
!'f7;%7s template < typename T >
q4ROuE|d struct result_1
qxZIH {
y)kxR typedef T & result;
y-<.l=6A } ;
q,v<:sS9T template < typename T1, typename T2 >
9A|A@E# struct result_2
7x)Pt@c {
]b-2:M typedef T1 & result;
z/t|'8f } ;
<2U#U; template < typename T >
7q0_lEh typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
dT|XcVKg {
=<]`'15"V return (T & )r;
J 8i;E4R }
vQWmHv\P template < typename T1, typename T2 >
i)#-VOhX) typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Cqd\n#d/~ {
2 6#p,P return (T1 & )r1;
y3~=8!Tj?Q }
b6k`R4S3 } ;
o78u>O y sn"((BsO< template <>
Ny^ 1#R class holder < 2 >
!73y(Y%TE {
*g5bdQ:Av~ public :
&ALnE:F template < typename T >
hHJiGVJ=V struct result_1
TzL|{9 {
j6%W+;{/pj typedef T & result;
Q-x>yau" } ;
#X Q/y} ( template < typename T1, typename T2 >
gL<n?FG4b struct result_2
qu B[S)2} {
5 -i,Tx&: typedef T2 & result;
!h?HfpYv } ;
~J\qkQ
template < typename T >
_8G
w Mj typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
bBIh}aDN {
Hf4_zd return (T & )r;
{Y~>&B5 }
W3:j Z: template < typename T1, typename T2 >
aoy Be|H~= typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
{4_s:+v0 {
Av x` return (T2 & )r2;
i'fw>-0 }
M CC4' } ;
3.W[]zH/u @CNJpQ ujn pg{VKrT` 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> >。
F
~A$7 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Jg#0g
eU 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
TV{GHB!p" BTAbDyH5 return l(i, j) = r(i, j);
h)Y] L#R 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
~ QRjl o z*;q] return ( int & )i;
RV~t%Sw^ return ( int & )j;
aM5]cc% 最后执行i = j;
?/|Xie 可见,参数被正确的选择了。
E/cV59 ^E}?YgNp h,/Aq )kep:-wm =lAjQt 八. 中期总结
IfmQPs+f 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:
=g+}4P 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
LR=Ji7 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
$RDlM 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
IuY9Q8 |WB-N g ixA.b#!1 kk
fWiPO^ AJyNlQ |z)s9B;:#i 九. 简化
W.3b]zcV 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。
x-i1:W9; 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
[8T{=+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:
tz;3 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
cWW?@_ +-*/&|^等
8 a]'G)(ts 2. 返回引用。
sVx}(J =,各种复合赋值等
#mV2VIX#Jv 3. 返回固定类型。
fkI 5~Y| 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
\'~
E%=Q 4. 原样返回。
q7 PCMe operator,
^N7H~CT" 5. 返回解引用的类型。
Pd7\Q]of operator*(单目)
*)K\&h<{ 6. 返回地址。
1L,L/sOwB& operator&(单目)
R-%6v2;ry 7. 下表访问返回类型。
$0$sM/ % operator[]
NP;W=A F 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
0AHQ(+Ap operator<<和operator>>
tV!?Ol ^PEw#.WG 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。
"Z&.m..gc 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
"t^v;?4 }Xj25` x template < typename Left >
&tH?m;V struct value_return
+/[M
Ex= {
!(lcUdBd template < typename T >
Zv!`R($ struct result_1
zRna=h! {
M\{n+r-m typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
MtkU]XKGT } ;
&nIu^,. vAX ( 3 template < typename T1, typename T2 >
uZ6krI struct result_2
C8K2F5c5 {
_mSefPl typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
1(DiV#epG } ;
GK/Po51 } ;
@1CXc"IgA C*mVM!D);! *}\M!u{J 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
u"h/ERCa }JFTe
g 下面我们来剥离functor中的operator()
t5{P'v9J 首先operator里面的代码全是下面的形式:
6x^$W ]R =TD`P et return l(t) op r(t)
Z:9 Q~}x8 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
{R_>KE1 return op l(t)
TAXsL&Tz> return op l(t1, t2)
6+$2rS$1V return l(t) op
-;9
}P return l(t1, t2) op
J+/}m}bx return l(t)[r(t)]
Y(Oh7VwY*P return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
lp}S'^ y ujV{AF`JfB 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
N,TV?Q5l7 单目: return f(l(t), r(t));
R!dC20IMvH return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
ZA="Dac 双目: return f(l(t));
8e?/LA%MU return f(l(t1, t2));
'dwW~4|B 下面就是f的实现,以operator/为例
6U{A6hH] #I=EYl=Vvi struct meta_divide
7IxeSxXH {
"0HUaU,e template < typename T1, typename T2 >
JY static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
~/G)z?+E {
AERJ]$\
return t1 / t2;
aDdxR: }
*$=i1w } ;
4<Vi`X7[F M
FIb-*wT 这个工作可以让宏来做:
cK'g2S !Ubm 586! #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
g, d_ template < typename T1, typename T2 > \
kGD_w static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
W{;Qi&^ca 以后可以直接用
(p2`ofj DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
:u4|6? 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
AA5G`LiT (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
Um+_S@h DZ|*hQU>K L"ho|v9: 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
`N\ ^JAGW :9QU\{2 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
g`pq*D class unary_op : public Rettype
mn@1c4y {
ZxvH1qx8 Left l;
es7;eH*O9 public :
8$NVVw]2, unary_op( const Left & l) : l(l) {}
YNBM\Q =2&\<Q_Fi template < typename T >
b~zSsws. typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
AQZ<,TE0, {
bqbG+g return FuncType::execute(l(t));
]q"&V\b }
hF$`=hE,F~ .{ v$;g template < typename T1, typename T2 >
SXw r$)4_ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
k3bQ32() {
6!_Wo\_% return FuncType::execute(l(t1, t2));
5&8E{YXr }
{N~mDUoJ| } ;
#}#m\=0 ndD>Oc}"3 |jIH gm 同样还可以申明一个binary_op
}<WJR Y6j JwMRquQv template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
@V:K]M 5 class binary_op : public Rettype
Wx0i_HFR {
]0D- g2!|A Left l;
VgbNZ{qk@ Right r;
<ww D*t public :
`ArUoYbB binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
P3Ql[2 F>\,`wP template < typename T >
-H%v6E%yh typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a{ST4d'T {
(}b~}X9 return FuncType::execute(l(t), r(t));
g!^N#o }
~IZ-:?+S^ I<2`wL= template < typename T1, typename T2 >
?J2{6,}O*. typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Xy(QK2| {
O: :FB.k return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
J#`7! }
6SCjlaGW5 } ;
|*?N#0s5h W5u5!L/ Fu.aV876\f 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
&6\&McmkX 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
yu6~:$%H DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
9(]_so24, 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。
cB,^?djJ3 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
*fm?"0M5 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。。。
Fbo"Csn_ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
*z[vp2
TN 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)
7(2}Vs!5 下面是修改过的unary_op
Tu(:? z<eu=OD4t template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
K#A& class unary_op
<4TI;yy6? {
+jE)kaV% Left l;
%R$)bGT q.J6'v lj/ public :
SAnr|<Y/ 7=fM}sk unary_op( const Left & l) : l(l) {}
"\*)KH`C a>GA=r template < typename T >
3.YH7rN
struct result_1
Z`*V9 {
$+PioSq typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Xt O..{qU } ;
ftY&Q#[ #)S }z+I template < typename T1, typename T2 >
mH,s!6j?Vp struct result_2
4>(K~v5;N {
Mg\588cI typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
# m|el@) } ;
9,fV Mzg'$]N template < typename T1, typename T2 >
S+06pj4Ie typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|6d:k~p {
HJr/N)d return OpClass::execute(lt(t1, t2));
6teu_FS }
L~ax`i1:" XF: wsC template < typename T >
EG\L]fmD typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Sp[9vlo8 {
$MasYi return OpClass::execute(lt(t));
~"S5KroN }
J.rS@Z`~7 }F1Asn } ;
ScJ:F-@> IG0_ f #h0O3 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
u0R[TA3 好啦,现在才真正完美了。
.:H'9QJg 现在在picker里面就可以这么添加了:
%;4#?.W8 _3
[E$Lg template < typename Right >
wSjy31 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
ZS:[ZehF {
UP-2{zb |? return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
9>+>s ?IgK }
nxN("$'cq 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
pjO 5 n 4/}s NH/jkt&F[ mV]~}7*Y; l&Q@+xb> 十. bind
gs2qLb 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
R@WW@ Of 先来分析一下一段例子
C|}yE;*a ' q9Ejig ]Q^8
9? int foo( int x, int y) { return x - y;}
])pX)(a bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
R&s/s`pLW bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
lU|ltnU 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
6Hc25NuQZ 我们来写个简单的。
7#
'j>] 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
aJm5`az) 对于函数对象类的版本:
R GV{KL P9\y~W template < typename Func >
NO*~C',cI/ struct functor_trait
_)-2h[ {
fo}@B&=4 typedef typename Func::result_type result_type;
JBQ>"X^ } ;
5YZ\@<|rH 对于无参数函数的版本:
@W+8z#xr' 21$^k5 template < typename Ret >
w;VUP@Wm struct functor_trait < Ret ( * )() >
m";8 nm {
~l+~MB typedef Ret result_type;
0T3r#zQ } ;
>&<D.lx 对于单参数函数的版本:
,_,7cor z"5e3w template < typename Ret, typename V1 >
(`n*d3 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
tSDp>0yZ3 {
E3Z>R=s typedef Ret result_type;
-NG9?sI\U } ;
=L$RY2S" 对于双参数函数的版本:
^(xVjsHp# 7.5\LTM>9e template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
17Q*
<iCs struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
j@Us7Q)A( {
nkk GJV! typedef Ret result_type;
tORDtMM9+ } ;
GmGq69]J* 等等。。。
n;b9f|&z 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
fZd~},X QqY42hR template < typename Func >
'U`I struct func_return
DF#WQ8?$] {
9DXu*} template < typename T >
]:^kw$ struct result_1
Q6Zh%\+h( {
Sdmynuv
U typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
S4O:?^28 } ;
>|T?87 XeBSHvO_ template < typename T1, typename T2 >
;`bJgSCfo struct result_2
MD:kfPQ {
G[yN*C typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
C vTgtZ
' } ;
\v_t:
" } ;
,TO&KO1;& \;tKss!| `|JQ)!Agx 最后一个单参数binder就很容易写出来了
OaxE3bDT tX*L_ template < typename Func, typename aPicker >
Df/f&;` class binder_1
Q^V`%+ {
dR/UXzrc Func fn;
sXC]{]
P aPicker pk;
>BQF< public :
4sK|l|W NU/~E"^I. template < typename T >
1[`l`Truz struct result_1
nBiA=+'v {
s.dn~|a typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
d0Kg,HB } ;
a( {`<F Hp> J,m(* template < typename T1, typename T2 >
L{CHAVkV struct result_2
l 0b=;^6 {
f<'&_*7,|t typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
N<Q}4%^c } ;
4_I,wG@ VF==F_l binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
LRd,7P IO_H%/v"jC template < typename T >
8UL:C?eY typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
f&cG;Y
{
3yD5u return fn(pk(t));
|-aj$u%~ }
1aMBCh<}JN template < typename T1, typename T2 >
|QgXSe7 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
TuCOoz@d {
R;V(D3 return fn(pk(t1, t2));
5BCaE)J }
'Jl.fN } ;
~ pdf' mg,f> ( .y2<2eW 一目了然不是么?
}>XSp)"{l 最后实现bind
(&hX8 7<:w- S@"=,Xj M template < typename Func, typename aPicker >
gS|xicq! picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
'IW+"o {
kWz%v return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
rqh,BkQ0t }
QBn>@jq &{=~)>h 2个以上参数的bind可以同理实现。
0j/81Y}p 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
xNqQbkF +@qk=]3a 十一. phoenix
]D-48o0 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
XP;&iZJ #"yf^*wX for_each(v.begin(), v.end(),
7ER 2h* (
f}'gg do_
}Voh5*$E` [
<d5vVn cout << _1 << " , "
I!<v$ ]
Qy/bzO .while_( -- _1),
v_@_J!s cout << var( " \n " )
6uXYZ.A )
:d2u? +F );
t(rU6miN G-^ccdT 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:
9f6TFdUi"y 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
J3.Q8f operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
.M{[J]H`t 那么我们就照着这个思路来实现吧:
.XB] X ?(<AT]h V: pOYtN1uN| template < typename Cond, typename Actor >
YPy))>Q>cK class do_while
G([vy#p {
@!'H'GvA Cond cd;
{G0)mp, Actor act;
bg*{1^ public :
(Sv%-8?gs template < typename T >
-d3y!|\>a struct result_1
FVmg&[
. {
C|J1x4sb@ typedef int result_type;
85{vz|(': } ;
~&/Gx_KU .>'Z9.Xnk do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
9h(hx7] ?BZ][~n-Q template < typename T >
%Nn'p" typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!m|%4/
M@ {
7 f*_ do
e`Yns$x {
8)!;[G| act(t);
,7g;r_qwA }
U.F65KaKF while (cd(t));
PK4UdT return 0 ;
NGY I%: }
qi2dTB } ;
r*wKYb F]*-i 55S 7&)F;;H 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
k9xKaJ%1 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
6v#G'M#r 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
!v L:P2 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
`@D4?8_ 下面就是产生这个functor的类:
!gf3%!% =x'%zUgE urB3 template < typename Actor >
[alXD_ class do_while_actor
0cUt"(] {
5Z,lWp2A Actor act;
/,UkT*+>! public :
B,Brmn do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
?$c i=oa"^c4 template < typename Cond >
WCu%@hh=h picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
,GnU]f } ;
z0[ZO1Fo( >2
qP b]#d04] 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
!S-U8KI| 最后,是那个do_
[ d7]&i}*| <pUou <;e#"(7 class do_while_invoker
XE*bRTEw {
%Ab_PAw public :
se HbwO3 b template < typename Actor >
*KH@u do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
p d3&AsU {
Vb9N~v return do_while_actor < Actor > (act);
U.'@S8 }
n;`L5 } do_;
5z ^UQq 9%14k 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
j]"xck 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
!@Lc/'w 最后来说说怎么处理break和continue
CHit
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。
E57{*C 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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