一. 什么是Lambda
EORAx 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
suSIz 7:
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,
#pK) Sn,z$-;h; F3'G9Xf8Q= (x!bZ,fu class filler
{,X(fJ {
sa?;D public :
%stktVDAP void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
b
/ySt< } ;
4j{ }{ K ajyQ"j =+WFx3/ 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
}2{#=Elh XUHY.M _Fjv.VQ, >aK&T" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
c eX*|B@= BcWReyO<M >oNs_{ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
];YOP%2 03y<'n .?TVBbc%5 SfR_#"Uu 二. 战前分析
5{[0Clb) 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
dWSH\wm+ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
gS 3&,^ 8a{g EZT, 6P8X)3CE<T for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
8'$n|<1X /* --------------------------------------------- */
y.2 SHn0 vector < int *> vp( 10 );
N3)EG6vE* transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
.nJGxz+X" /* --------------------------------------------- */
`pr,lL sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Z$@Nzza- /* --------------------------------------------- */
U# gmk0>t{ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
hGLBFe#3 /* --------------------------------------------- */
dX*PR3I-3 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
!k)
?H*
^@ /* --------------------------------------------- */
:gn!3P}p? for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
*np|PyLP: 'u~use" ty
?y&~axk ;8UHPDnst 看了之后,我们可以思考一些问题:
jw)t"S/E 1._1, _2是什么?
Wj0([n 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
4k8 @u 2._1 = 1是在做什么?
UF
tTt`N2 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
|BR&p)7) Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
~yV0SpL [LK
9^/V u/:@+rTV_ 三. 动工
#<:khs6 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
q.4DwY5 L
b%6_LK[ (J;<&v}Gad :1Ay_b_J template < typename T >
4T"P#)z class assignment
v?rN;KY#pK {
b~-9u5.L1 T value;
0FBifK public :
{^F_b% a4z assignment( const T & v) : value(v) {}
A'T! og|5 template < typename T2 >
<\u%ZB T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
QQcJUOxT9 } ;
y)2]:nD`B 9j/B3CjW C|+5F,D 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
4I$#R 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
_#I0m( LdcP0G\"VG ,fbO} xYbF76B class holder
HDYoM {
PeOgXg)L`z public :
@U,cj>K template < typename T >
AyWCb
assignment < T > operator = ( const T & t) const
g_`8K,6ln {
;,D7VxWhY return assignment < T > (t);
iPao54Z }
YB[P`Muj } ;
c`Tg xMu Xv9CD z
'j%.Dd8 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:
xZhh%~ 0z.& static holder _1;
SRMy#j- Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
B; ~T|ex u 1mf_1spB for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
fE >FT9c 而不用手动写一个函数对象。
&A>J>b 7J)-WXk /}V9*mD2 =d9%ce 四. 问题分析
~{J.br` 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。
?U&onGy 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。
mY-r: 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
l`d=sOB^ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
8<xJmcTEwO 下面我们可以对这几个问题进行分析。
27)$;1MT: r]TeR$NJ 五. 问题1:一致性
mIOx)`$ 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?|
2e+DUZBoC 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
cOIshT1 zZkwfF struct holder
qk+:p]2 {
`":< ]lj //
*0Fn C2W1 template < typename T >
v6]lH9c{, T & operator ()( const T & r) const
V /|@ {
]F,5Oh :OY return (T & )r;
(UpSi6?\ }
~s+\Y/@A } ;
).LJY<A h.PY$W< 这样的话assignment也必须相应改动:
Bdf3@sbM] NVP~`sxiZ template < typename Left, typename Right >
07n=H~yU class assignment
|= ~9y"F {
5'@}8W3b Left l;
g=b'T- Right r;
W;2y.2* public :
V;.=O}Lr assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
/6g*WX2P1 template < typename T2 >
5<9}{X+@o T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
od!TwGX } ;
7&2xUcsz) Dzb@H$BQ7 同时,holder的operator=也需要改动:
="MG>4j3.F zvE]4}VL? template < typename T >
n{|~x":9V assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
"@.hz@> {
Yf|+p65g return assignment < holder, T > ( * this , t);
iX}EJD{f }
Nq-qks.& od$Cm5 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
I/t2c=f 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
s+,JwV?b 0&zp9(G5 return l(rhs) = r;
ZjbMk3Y 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
-GQ`n01 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Y'58.8hl wTqgH@rGtR template < typename Tp >
x]w%?BlS class constant_t
G$WMW@fy {
T2GJoJ! const Tp t;
U",kAQY public :
GkVV%0;&J1 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
CPAizS template < typename T >
t '* L, const Tp & operator ()( const T & r) const
^k/@y@% {
j&u{a[Y/} return t;
K%)u zP }
(zte 'F4 } ;
] vQn*T"^ kk&
([xqU 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
("ql//SL 下面就可以修改holder的operator=了
\vsfY "p0e6Z= template < typename T >
R FWJ ZN" assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
#Mrof9 {
OUQySac return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
0;KjP?5 }
1)w^.8f /U+0T>(HS 同时也要修改assignment的operator()
Zg_ fec~6q m>DBO|` template < typename T2 >
DOyYy~Q T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
;5MI8 现在代码看起来就很一致了。
i1}Y;mj AKu]c- 六. 问题2:链式操作
*7FtEk/l 现在让我们来看看如何处理链式操作。
2XNO*zbve 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。
h:[%' htz 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。
/5pVzv+rm 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。
wa2?%y_G 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
7\H jQ7__ :;HJ3V; template < typename T >
?t46TV'G struct result_1
7M7sq-n5z {
"MOM@4\ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Z7J8%ywQ } ;
K+p7yZJ @T)kqT 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:
XOsuRI? LR%]4$ /M template < typename T >
}fU"s" struct ref
=~yRgGwJ {
lf-1;6nyk" typedef T & reference;
y<|8OTT } ;
9#cPEbb~ template < typename T >
#%5[8~& struct ref < T &>
{el[W,CT# {
D?A3p6% typedef T & reference;
Y?IvG&]) } ;
]O]6O%.ao G
LU7?2`t 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
';'gKX!9V +`=rzL"0I7 template < typename T >
~+
[T{{ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
1L3+KD~ {
~)vq0]MRg return l(t) = r(t);
oR[-F+__ }
kT^|%bB[i 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。
3e,"B
S)+ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
F}MjZZj(U= 29z$z$l4 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
E &G]R! _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
dT?mMTKn+ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
m9Xauk$( +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Tg/?v3M88 最后的布局是:
r"YOA@ Add
\
]v>#VXr_ / \
xe`SnJgA Divide 5
e>J.r("f / \
@KJ~M3d0l _1 3
E/OfkL*\ 似乎一切都解决了?不。
cb82k[L6 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
?vh1 >1D 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
%^pm~ck! OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
|pgrR7G' vX30Ijm template < typename Right >
tqk^)c4FF( assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
*E.uqu>I Right & rt) const
tw
k {
b=+3/-d return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
T$!Pkdh }
BMi5F?Q'G 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
5LaF'>1yY 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。
xlIVLv6dO 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。
dj-/%MU 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。
*jC Hv 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。
&a8%j+j 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?
zt!)7HBo 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:
tXfXuHa JIatRc?g template < class Action >
!(A< class picker : public Action
5D+rR<pD}" {
Fe L !%z public :
?uh%WN6nU] picker( const Action & act) : Action(act) {}
`}.jH1Fx/m // all the operator overloaded
adY ,Nz } ;
%_(X n {&TP&_|H 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。
9s4>hw@u 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:
br;~}GR_h .C|dGE?, template < typename Right >
__%){j6 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
fL(_V/p^ {
Q3<ctd\]Y return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
l3N '@GO }
dt5`UBvUg UX24*0`\~ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
d~qZ;uw 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。
\)M
EM=U 7<0oK|~c# template < typename T > struct picker_maker
y?'Z' {
@+>t]jyz typedef picker < constant_t < T > > result;
s{uSU1lQn } ;
Lky T4HC8n template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
sW]>#e {
Esdv+f}4; typedef picker < T > result;
~P fk
} ;
\=c@ w&eq
*q 下面总的结构就有了:
*4y0Hq 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。
?>Bt|[p:s) 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。
bQ`2ll*( picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
'$h0l-mQ 至此链式操作完美实现。
}6To(* 1VA%xOURh m`&6[[)6~ 七. 问题3
RveEA/&& 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
mXT{c=N)w g?rK&UTU template < typename T1, typename T2 >
Ri/D>[ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6m0-he~ {
9Xe|*bT return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
af_bG; }
QfV:&b` byHXRA)39 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
~? n)/i(" R[W'LRh~:1 template < typename T1, typename T2 >
DD'RSV5] struct result_2
H2{&da@D5 {
&UQP9wS4v typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
ua!RwSo } ;
eB_ M *+^ `svOPB4C' 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
&; [0.:; 这个差事就留给了holder自己。
w|U7pUz IAd[_<9D _SrkR7 template < int Order >
NKYHJf2?x class holder;
QV8;c^EZ template <>
DI\^&F)3T2 class holder < 1 >
08z?i {
`08}y*E public :
JqK-vvI template < typename T >
}g"K\x:Z struct result_1
T^@P.zX {
`aL4YH-v typedef T & result;
iza.' Mm~ } ;
|?LUt@r; template < typename T1, typename T2 >
VrKFpFd struct result_2
ug?#Oa {
:?$<: typedef T1 & result;
uDMyO<\ } ;
m88[(l template < typename T >
pAH9 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
@rlL'|&X* {
\GCT3$ return (T & )r;
i%otvDn1 }
J%P{/ nR
template < typename T1, typename T2 >
Fv3:J~Yf typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
$+n5l@W {
i&Me7=~ return (T1 & )r1;
R 5Cy% }
8 O.5ML{ } ;
`cqZ;(^ J1d|L|M template <>
GD<pqm`vVY class holder < 2 >
*h~(LH"tN {
VMW<?V
2Z public :
u4~(0 template < typename T >
nE"0?VNW$ struct result_1
M7gM#bv>L {
wb6$R};? typedef T & result;
e:(~=9}Li } ;
U/:x<Y$ tj template < typename T1, typename T2 >
A[ N>T\ struct result_2
F
<.} q|b {
m@y_Wt typedef T2 & result;
p/?TU } ;
'p4b8:X template < typename T >
l?zWi[Zf typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
6'JP%~QlS {
C<hb{$@ return (T & )r;
\2AXW@xE }
TmdRB8N template < typename T1, typename T2 >
0@2pw2{Ru typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Op
;){JT {
F>rf
cW2 return (T2 & )r2;
]|4mD3O }
6N'HXL UlQ } ;
}9>X M &>z}u&oF Bk8 '*O/) 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
;/ao3Q 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
1a;&&!X 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
zNQ|G1o <P<^,aC/j return l(i, j) = r(i, j);
E3E$_<^ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Lz;E/a}s
g<PdiVp+ return ( int & )i;
Z.mnD+{ return ( int & )j;
*,oZ]! 最后执行i = j;
;@I}eZ,f$ 可见,参数被正确的选择了。
U4,hEnJBT !d=Q@oy5 M^~ l%9nA.M' b}jLI_R{ 八. 中期总结
U-GV^j 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:
oxL4* bqZ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
e3 {L%rQE 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
1@A*Jj[R%
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
4r>buEU ?u8vK<2h 1Qgd^o:d -}r(75C YK|Y^TU^ sYY=MD
九. 简化
/yj-^u\R 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。
.
G ~,h 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
9C)w'\u9+ 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:
|A@Gch fd 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
=v]eQIp +-*/&|^等
"6%vVi6 2. 返回引用。
4C_-MJI =,各种复合赋值等
blA]z!FU 3. 返回固定类型。
?#X`Eu 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
^,KN@ 4. 原样返回。
S+C^7# lT operator,
to*<W,I 5. 返回解引用的类型。
U[8Cg operator*(单目)
CQNt 6. 返回地址。
@7*Ag~MRb operator&(单目)
er0ClvB 7. 下表访问返回类型。
n"{oj7E0a operator[]
:}18G}B 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
U%na^Wu operator<<和operator>>
[{B1~D- q3E_.{t 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。
'((Ll 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
g1`/xJz| @Q atgYu template < typename Left >
20f):A6 struct value_return
R4|<Vp<U2 {
l7r!fAV-f template < typename T >
IK-E{,iKc struct result_1
`-N&cc {
`'`T'+0 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
WwDxZ>9jw } ;
S
Yvifgp V
F'!
OPN template < typename T1, typename T2 >
VNbq]L(g struct result_2
~4iIG}Y< {
Th%1eLQ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Tl3{)(ezx } ;
0R2 AhA# } ;
0Fh*8a}?b 5!*5mtI z,oqYU\: 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
wQ,RZO3 "ppT<8Qi' 下面我们来剥离functor中的operator()
VPTT*a` 首先operator里面的代码全是下面的形式:
)Cz^Xp)# >cD+&h34 return l(t) op r(t)
'gojP return l(t1, t2) op r(t1, t2)
_ QM return op l(t)
Al`[Iu& return op l(t1, t2)
Ga%]$4u return l(t) op
%zyMWC return l(t1, t2) op
Mf&W<n^j return l(t)[r(t)]
<8At= U return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
v; ;X2 a1k puv*p%E 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
^F~e?^s 单目: return f(l(t), r(t));
[,a O*7N
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
wDZFOx0#8 双目: return f(l(t));
|Tz4 xTK return f(l(t1, t2));
q$`:/ ehw 下面就是f的实现,以operator/为例
LxVd7r VY6 ?Y'S
/ struct meta_divide
d/(=q {
O`dob&C template < typename T1, typename T2 >
:u{0M& static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
zux+ooU {
8y!fqXm%) return t1 / t2;
.VmI4V?}h }
C<fNIc~. } ;
fT8Id\6js
jl2nRo 这个工作可以让宏来做:
)
ZOmv S_:(I^ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
q'2PG@ template < typename T1, typename T2 > \
ooIMN = static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
>UJ&noUD#: 以后可以直接用
),\>'{~5& DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
`z)!!y 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
}]zmp/;a (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。。。)
"`"j2{9|e! ^;s`[f|w {7eKv+30 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/8Kb.Vf `CK;,>i template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
X{#@ :z$ class unary_op : public Rettype
^^?DYC
{
2ZtqZ64i Left l;
9zO3KT2 public :
Lx?bO`=qg7 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
L238l 54J<ZXCs
template < typename T >
].dTEzL9X typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
y=vH8D]%X {
e^Xij Id. return FuncType::execute(l(t));
Hs=!.tZ, }
7^iF,N 6ddkUPTF template < typename T1, typename T2 >
/2dK*v0
typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
p!aeL}g` {
E}@8sY L return FuncType::execute(l(t1, t2));
f/;\/Q[Z7 }
45MK|4\Y_ } ;
t48(GKF +H&_Z38n iW"L!t#\| 同样还可以申明一个binary_op
1wc
-v@E -'PpY302 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
;@d%<yMf@ class binary_op : public Rettype
XFu@XUk!K {
N0vd>b Left l;
;7`<.y Right r;
E;4Ns public :
z{#F9'\& binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Y[~6f,?^ ]Hd0
Y% template < typename T >
50DPzn typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
NNl/'ge<\ {
M@'V4oUz return FuncType::execute(l(t), r(t));
(C-z8R
Z6 }
WQ5sC[& ^Nsl5 template < typename T1, typename T2 >
Bd
NuhV`0 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
i9!Urq- {
H;sQ]:.*] return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
R^B2J+O }
@i{JqHU" } ;
3K?0PRg mzT} C&hfP )b%c]! 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
"{x~j\< 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
K%pmE?%,8 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
#dpt= 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。
q5vs;,_
| 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
/2@%:b) 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。。。
0X0D8H(7Q 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
;n;^f&;sJ 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)
s3+O=5 下面是修改过的unary_op
gw*d"~A Xl/G|jB9 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
/hX"O?^ class unary_op
ZM#WdP {
Vw{Ys6q Left l;
%C3cdy_c xapkhIW2\ public :
m|]^f;7z D+SpSO7yg unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Nr[Rp \OU+Kl< template < typename T >
YjX=@ struct result_1
42wcpSp {
MtYP3: typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
lTB!yF.r| } ;
)2FO+_K?T pt4xUu{ template < typename T1, typename T2 >
poe Xi\e!( struct result_2
OpL 6Y+< {
w//w$}v typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
-1_Z*?=- } ;
N/%#GfXx (t]>=p%4g template < typename T1, typename T2 >
qXI30Yo#d typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*n*y!z {
r\
%O$zu return OpClass::execute(lt(t1, t2));
vv0zUvmT }
t3GK{X d_,tXV"z& template < typename T >
4jz]c"p- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
yQA[X} {
epbp9[` return OpClass::execute(lt(t));
=a!6EkX
* }
pMquu&Td `e9uSF:9C } ;
]T51;j'48 |f:d72{Qr q8h{-^" 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
Qwa"AY5pW 好啦,现在才真正完美了。
?8, N4T0) 现在在picker里面就可以这么添加了:
+wUhB\F
* Dgm%Ng template < typename Right >
84!4Vz^ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
SNU
bY6 {
AY;+Ws return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
-7O/ed+ }
^<VE5OM 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。
z`5I1#PVA Ozv.;}SE vs@:L)GW\
7:L~n(QpP 2SJh6U 十. bind
U(N$6{i_ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
M([H\^\: 先来分析一下一段例子
)/Xrhhx \!QF9dP4 =Yj[MVn int foo( int x, int y) { return x - y;}
lkZC?--H bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
5 WppV3; bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
u-9t s 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
_;q-+"6L; 我们来写个简单的。
nTU~M~gky 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
?03Zy3/ 对于函数对象类的版本:
2jZ}VCzRG 48g^~{T4O template < typename Func >
JYr7;n'! struct functor_trait
}AiS83B {
YhT1P fl typedef typename Func::result_type result_type;
\r%Vgne-g } ;
VQ?H:1R 对于无参数函数的版本:
x#0@$ QiweM?- template < typename Ret >
LQ@|M.$A struct functor_trait < Ret ( * )() >
IJc#)J.2A {
_~nex,;r typedef Ret result_type;
R{o*O_qX } ;
#@6L|$iX 对于单参数函数的版本:
>1U@NK)HfY D:ugP, template < typename Ret, typename V1 >
otVyuh struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
_Af4ct;ng {
:3>yr5a7- typedef Ret result_type;
L[G\+ } ;
5SL>q`t.bd 对于双参数函数的版本:
pInWKj[y1 wmr%h q template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
b2=Q~=Wc struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
+Jka :]MW! {
px>>]>ZMH typedef Ret result_type;
U9o*6`"o } ;
/eRtj:9M 等等。。。
DsW`V~T 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
8Qz7uPq 6&QTVdK'O template < typename Func >
2Ml2Ue-9 struct func_return
*@arn Eu {
~}0hN]*G template < typename T >
K^vp(2 struct result_1
z){UuiUM+= {
[a)~Dui0@\ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
%H}Y]D~R } ;
^1,Eo2yN 3d'ikkXK template < typename T1, typename T2 >
a^T4\ struct result_2
q3-;}+ {
/^33 e+j typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
. 02(O } ;
/9+A97{ } ;
A Wh*<H lZA>L,
\d aho<w+l@ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
3zA=q[C y]pN=<*h5 template < typename Func, typename aPicker >
]6%%X+$7 class binder_1
Q xF8=p {
`?o1cf A
Func fn;
l&sO?P[ / aPicker pk;
4fu\3A& public :
~sHZh &]yJCzo] template < typename T >
9Oo*8wvGG struct result_1
'oiD#\t4 {
k *;{n8o?) typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Sp~Gv>uMK } ;
FX|lhwmc( KpbZnW}g template < typename T1, typename T2 >
FSwgPIO> struct result_2
aBVEk2 p {
3@ F+ E\k typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
c7l!G~yx' } ;
So\| Ye X|damI% binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
!Zyx$2K ^8-~@01.`_ template < typename T >
Z:o
86~su typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Vi?~0.Z% {
gLxT6v5wk. return fn(pk(t));
*L4]\wf }
_czbUl template < typename T1, typename T2 >
O^R:_vb3I typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
SCh7O} {
61+pryW%g return fn(pk(t1, t2));
%$Jqt }
V:(w\'wm } ;
l\sS? 2 -p jgo<#AJ/E 一目了然不是么?
f.$aFOn 最后实现bind
cJHABdK- }* B qi7E> 6h:?u4 template < typename Func, typename aPicker >
Ql:
b1C, picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
5y[b8mur {
"x.6W! return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
~^%0V<*-} }
K?FX<PT pRrqs+IJZ\ 2个以上参数的bind可以同理实现。
zh{@?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。
JhhUg Oa.f~|
十一. phoenix
#GY&$8.u* Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
38*'8=Y#> p'Y&Z?8 for_each(v.begin(), v.end(),
'?`@7Eol (
FD
XWFJ do_
E*r [
qr'x0r|<> cout << _1 << " , "
\C+*loLs ]
s#+"5&!s .while_( -- _1),
hs{&G^!jo cout << var( " \n " )
C"U[ b% )
rTP5-4 );
<*A|pns n?ZL"!$ 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:
o%/-5- 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
409x!d~it operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
_UH/}!nqB 那么我们就照着这个思路来实现吧:
d-ag un$ Z7W/ +(=0CA0GE template < typename Cond, typename Actor >
Qc&-\kQ:$u class do_while
SLQ\Y%F {
Q3NPwM Cond cd;
wr3_Bf3] Actor act;
&O+sK4P public :
}&Wp3EWw template < typename T >
|8DH4*y! struct result_1
(c(-E|u. {
)KaLSL> typedef int result_type;
H)`C ncB } ;
H}) Dcg3 Q
SHx]*)
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
RjR&D?dc ill-%OPeg template < typename T >
;mf4U85 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=_$XP {
dN$ 1$B^k do
qYgwyj=4 {
kfMhw M8kP act(t);
QHHW(InG< }
ZdE>C while (cd(t));
a)3O? Y return 0 ;
sBP}n.#$ }
5cyddlaat } ;
o}9M`[
_'!aj+{ &\;<t,3A~ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
T[5gom 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。
P &;y]
,)E 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。
Od0S2hHO 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。
y-w2O] 下面就是产生这个functor的类:
(v|r'B9b "rme~w Di g".d"d{ template < typename Actor >
:V&N\>Wo class do_while_actor
[D*J[?yt {
+3M$3w{2 Actor act;
eV[`P&j_C public :
P'a0CE% do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
nc3sty1` ES^>[2Y template < typename Cond >
;j>*;Q` picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
0lX)Cl } ;
mgi,b2 [<]Y+33
Uby,Tu 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
eq^TA1>T 最后,是那个do_
vS7/ ~:C C>*5=p|T 6-mmi7IfO class do_while_invoker
|ZS 57c: {
7%{R#$F public :
Hze-Ob8 template < typename Actor >
G 6Wx3~ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
( MB`hk-d {
M
(+.$uz return do_while_actor < Actor > (act);
o .l;:
Un }
p]wP36<S! } do_;
uz ]E_&2 :|Z$3q 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
R;H?gE^m- 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
T#\p%w9d 最后来说说怎么处理break和continue
(7IqY1W 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。
<A)+|Y"^h6 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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