一. 什么是Lambda
YV!!bI 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
? 1Z\=s 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,
"q#(}1Zd , LcMNP r (9Hc`gd)p Kz$Ijj class filler
07/5RFmJ {
}pTw$B public :
S'ikr void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
tG%R_$* } ;
yv$MQ~] y)s/\l& f fE%{B? 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
lFc3 5 TuaT-Z~U{ !Z4,UTu|Q [K"v)B' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
)>TA|W]@ ^e&,<+qY _fMooI)U1 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
N3x}YHFF 3`, m=1[) {/n$Y|TIQt @B&hR} 4 二. 战前分析
*}mtVa_| 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。
[FC%_R&& 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
(MxLw:AV rbP.N
?YU% j$8~M for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
1XHGW=n /* --------------------------------------------- */
!w
C4ei` vector < int *> vp( 10 );
`bH Eu"(, transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
dFFB\|e;0 /* --------------------------------------------- */
FEdyh?$ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
&VQwuO /* --------------------------------------------- */
WX?|iw
I~ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
08.dV<P /* --------------------------------------------- */
):.]4n{L for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
y<;#*wB /* --------------------------------------------- */
HX<5i>]0\u for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
;dPLi4=o wz:w R+ ^8fO3<Jg ~Q6ufTGhpM 看了之后,我们可以思考一些问题:
ueqR@i 1._1, _2是什么?
kM9E)uT>(< 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。
c\RDa|B, 2._1 = 1是在做什么?
?;i6eg17< 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。
OSq"q-Q 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。
Y<kvJb&1* 43P?f+IYrk e|{6^g<ru 三. 动工
+ 1v@L 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
K}a[ ~ T=>&`aZH dc:|)bK
M <M 7WWtmx template < typename T >
\hm=AGI0 class assignment
mD0pqK {
%tpt+N? T value;
-5E%f|U public :
;=_KLG < assignment( const T & v) : value(v) {}
rL_AqSGAK1 template < typename T2 >
/@% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
XmXHs4 } ;
M%6{A+( T>L6 X:d *t*yozN 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
$XaZqzeVI 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
[kn`~hI qwVpGNc45 Q=>@:1= .YLg^JfZ class holder
f?
ko%c_p {
p+yU!Qj public :
KuFDkT! template < typename T >
Hk.+1^?% assignment < T > operator = ( const T & t) const
C}W/9_I6Uo {
Imi_}NB+ return assignment < T > (t);
j!jZJD }
y" P$:l } ;
YY$K;t{dk 8=<d2u' =Y
/ 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:
+#n[55d 2uU~$7~N static holder _1;
"-N%`UA Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
.D>%- R]L7?= for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
J]Uki*s 而不用手动写一个函数对象。
O cm ZJI|762, {TlS)i` X}g!Lp 四. 问题分析
^d4# 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
<7u*OYjA 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
J/ <[irC 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
2NI3&;{4 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
e7 5*84 下面我们可以对这几个问题进行分析。
!`Bb[BTf t'FY*|xk 五. 问题1:一致性
;M\H#%G. 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
EPdR-dC^wE 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
[o\O^d [u/g =^+u struct holder
k>U&Us0 {
obS|wTG~ //
=U3!D;XP template < typename T >
e9"<.:& T & operator ()( const T & r) const
QvjsI;CQ- {
[%z~0\lu8 return (T & )r;
nv@$'uQRp }
|.)dOk,o } ;
lhJT& 7BdvJ" 这样的话assignment也必须相应改动:
[2.pZB qdNYY&6>?u template < typename Left, typename Right >
LW0't}
z class assignment
)O2giVq7[0 {
V5%B,.d: Left l;
YD7i6A Right r;
ep>S$a*| public :
Bk~WHg>@G assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
+'JM:};1X8 template < typename T2 >
3($%A GKJ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
+n9]c~g!T0 } ;
Xn9TQ"[4 FC/m,D50oI 同时,holder的operator=也需要改动:
_U%!&_m6 uZ\ > template < typename T >
ub0]nov assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
``$At ,m {
ld$LG6[PA return assignment < holder, T > ( * this , t);
!+=jD3HTJ }
2*F["E 8yA: C 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。
%'%r. 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
K/
I3r_ <0k(d:H- return l(rhs) = r;
Z"]
ben 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。
l7
j3;Ly 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
KYu3dC'/,& )CYSU(YTD template < typename Tp >
w<.{(1:v class constant_t
wVP{R3 {
!2>gC"$nv const Tp t;
.~4%TsBaY public :
`6?r.;wj constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
oslV@v
F template < typename T >
J`Q#p%W const Tp & operator ()( const T & r) const
1 nIb/nY {
,3!l'|0jJ return t;
2_
< }
,H'O`oV!1E } ;
@{j'Pf' r8pTtf#Q 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
JGHQ_AI 下面就可以修改holder的operator=了
QA+qFP p>96>7w template < typename T >
/Uz2.Ua= assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
&JVe-. {
!6'j
W! return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
P"cc$lB~ I }
Ha)eeE$ <2HI. @^ 同时也要修改assignment的operator()
S6*3."Sk oQBfDD0 template < typename T2 >
sV@kQ:
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
@f-0OX$* 现在代码看起来就很一致了。
KcF2}+iM 7N+No.vR. 六. 问题2:链式操作
J0~Ha u 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Z f4Xt
Yn 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
r77?s? 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
=P!SN]nFeP 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
\/p\QT@mm 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
4(B{-cK D"oyl`q template < typename T >
f`*Ip? V- struct result_1
g<-x"$(C& {
Nc()$Nl8 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
1C6H\; } ;
L&+XFntR MM"{ehd{^a 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
)f>s\T \::<] template < typename T >
;,}tXz struct ref
+e. bO5Y {
yHT8I typedef T & reference;
q%i2'yE } ;
qiV#T+\ template < typename T >
rLGh>bw#`3 struct ref < T &>
CS"2Sd 1` {
@[D-2s typedef T & reference;
&ok2Xw } ;
#uVH~P5TM t5G@M&d4Eo 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
UbE*x2N }bz v&k template < typename T >
r5tC typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
T52A}vf4 {
tbrjTeC return l(t) = r(t);
+FRXTku( }
nKC$
KC 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。
Ho9 a#9 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
RNE})B [H$rdh[+ 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
c&z@HEzV7 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
}A;J-7g6 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
^\Gaf5{ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
s|.V:%9e 最后的布局是:
d#cw`h<c~ Add
6|+I~zJ88 / \
`j{5$X Divide 5
:KGUO{_u / \
V\r!H>
_1 3
QL%&b\K 似乎一切都解决了?不。
fl*]ua 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。
gf7%vyMo$ 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。
|fkz=*rn 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:
Z;`ts/?SY] e$}x;&c Q template < typename Right >
%/NB263Db assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Rqu_[M Right & rt) const
t$m~O?I {
-\xNuU return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
LK5,GWF; }
bII pJQ1.[ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
'|V"!R) 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。
pLi_)(#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。
Ze_4MwCW 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。
xsn2Qn/P 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。
P Llad\ 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?
+Z99x# 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:
tjYqdbA) +j
Z,vKr template < class Action >
mDZ/Kp{ class picker : public Action
.BP@1K {
9cQZ`Ex public :
([\mnL<FC picker( const Action & act) : Action(act) {}
\2F{r<A\@ // all the operator overloaded
6jz6
} ;
3VNYDY`> %<c2jvn+k 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。
&p|+K
XIf 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:
eU/o I} A x UM,"+h template < typename Right >
i [,9hp picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
g{0a]'ph {
Itaq4 ^CE return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
IqEE.XhaK }
x -CTMKX `wIMu$i Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
nX
4WlH 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。
X+6`]] 0m8mHJ<& template < typename T > struct picker_maker
"&!7wH ,A {
'YKyY:eZ typedef picker < constant_t < T > > result;
k2]fUP } ;
DAYR=s template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Bgw=((p {
m/M=.\] typedef picker < T > result;
Jkf%k3H3I* } ;
d'p]F~a haTmfh_| 下面总的结构就有了:
,v^A;,q 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。
l 1C'<+2j! 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。
@-B)a Z picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
/?(\6Z_A 至此链式操作完美实现。
U1oZ\Mh lk/T|0]) (}!xO?NA( 七. 问题3
S=f:-?N| 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。
`LroH>_ 7\;4 d4u template < typename T1, typename T2 >
$G UCVxs ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/J@<e{&t~ {
8rV"? m`S return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
d1[;~) }
As}3VBd 5)@UpcjUA 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
FqWW[Bgd VWLqJd>tr1 template < typename T1, typename T2 >
)c6t`SBwi struct result_2
NUN~T ( {
ScCp88KpFI typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Cf~vT" } ;
.
.5s2 [}+h86:y 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
\86:f<)P 这个差事就留给了holder自己。
7M.TLV!f] r*F^8_YMK Ia@!Nr2 template < int Order >
4{v?<x8 class holder;
Vb57B.I template <>
E[=#Rw!* class holder < 1 >
eV5
e:9
{
.EfGL_ public :
IE*5p6IM~ template < typename T >
n1Z*wMwC struct result_1
"AuU5G 9'I {
LlF|VR&P. typedef T & result;
\D5_g8m:
} ;
Ny" "lcy template < typename T1, typename T2 >
"KHe6otmi_ struct result_2
SB)Hz8< {
p|`[8uY? typedef T1 & result;
<)]j;Tl } ;
}Q1m template < typename T >
eZbT; typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
3?x}48 {
6j6P&[ return (T & )r;
m\"X%Y# }
CubBD+hl* template < typename T1, typename T2 >
E]&tgZO typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
KB`">zq$u {
cs-dvpMZ return (T1 & )r1;
"8R\!i. }
NGp^/PZX0 } ;
PBY;SG~ Y![//tg template <>
E/Adi^ class holder < 2 >
,AuejMd {
OlcWptM$ public :
A5 <T7~U template < typename T >
{^N90,! struct result_1
7: .bqRu {
p8X$yv typedef T & result;
'Im&&uSkr } ;
;yDXo\gm template < typename T1, typename T2 >
[W--%=Ou struct result_2
'l41];_ {
G_5E#{u typedef T2 & result;
`\Hs{t] } ;
IEQ6J}L template < typename T >
L.$+W} typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Y^ti;: {
/e50&]2w return (T & )r;
|X0Ys8f }
S+M:{<AR template < typename T1, typename T2 >
/GU%{nT typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
,}HnS)+ {
1Jn:huV2 return (T2 & )r2;
=:pN82.G }
pNzpT!}H> } ;
]zR,Y=
# v}^
f8nVR /u N3"m5i 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> >。
[0-zJy|, 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
d+Bz
pS@p 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
' $5o5\ WgC*bp{ return l(i, j) = r(i, j);
& wG3RR| 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
hXM2B2[ sow/JLlbC return ( int & )i;
Mb[4G>-v= return ( int & )j;
&m>txzo 最后执行i = j;
fP
5!`8 可见,参数被正确的选择了。
G9uWn%5r DU:
sQS4 ky5 gU[ OJ\rT.{ QWWoj[d# 八. 中期总结
%D:5 S?{ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
u:7=Yy
: 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
#pz{, 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
*tZ#^YG{( 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Q`X5W 3((53@s98 ]0wmvTR D7Nz3.j f{[,!VG ,.+"10=N. 九. 简化
aE2
3[So 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
SY}iU@xo 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
@tLoU% 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
,`JXBI~ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
AH(O"v` +-*/&|^等
.W+ F<]r 2. 返回引用。
7l})`>
k =,各种复合赋值等
'k9hzk(* 3. 返回固定类型。
\T_?<t,UT 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
cMEM}Qh
T 4. 原样返回。
IBzHXa>75 operator,
db!2nImNu\ 5. 返回解引用的类型。
g loo].z operator*(单目)
PHa#;6!5 6. 返回地址。
uGQCW\!"4 operator&(单目)
'c<@SVF{Zz 7. 下表访问返回类型。
:l>T~&/98 operator[]
NB&u^8b 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
(;T;?v`- operator<<和operator>>
6zLz<p? G\H@lFh OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
'Sc3~lm(dH 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
B!le=V,@, Sg<''pUh template < typename Left >
~::gLm+f struct value_return
uBks#Y*3$ {
]~(Ipz2NP template < typename T >
'U)~|(\i struct result_1
M{7EFTy!y {
m[{*an\ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
*k'9 %'< } ;
CFZ=!s)B i*Y/q-N| template < typename T1, typename T2 >
DoPm{055J struct result_2
%p2 C5z? {
Vb 4Qt#o typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
,h]N*Z-I" } ;
kozg8 `\] } ;
>CPkL_@VZ= l:HO|Mq ^B& Z 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
f8?K_K;\ %e%nsj6 下面我们来剥离functor中的operator()
/p>"|z 首先operator里面的代码全是下面的形式:
2%W(^Lj ]V@!kg(p8 return l(t) op r(t)
:M3l#`4Q return l(t1, t2) op r(t1, t2)
XtfL{Fy|T return op l(t)
v:6b&wSL3 return op l(t1, t2)
V7401@F return l(t) op
\\)-[4uC return l(t1, t2) op
)X^nzhZ2O" return l(t)[r(t)]
;5Sr<W\:; return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
J*U(f{Q( u khI#:[ 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:
?>o39|M_w 单目: return f(l(t), r(t));
e-}PJ%!,T return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
*h =7:*n 双目: return f(l(t));
Z@ws,f^e return f(l(t1, t2));
sa#"@j) 下面就是f的实现,以operator/为例
*Nt6 Ufq6 2tr2:PB` struct meta_divide
fRa1m?%s {
_u:#2K$ template < typename T1, typename T2 >
e2*^;&|% static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
>Le
mTr {
MJg^
QVM return t1 / t2;
zIo))L }
ADBw" ? > } ;
9M7P]$^ }dXL= ul 这个工作可以让宏来做:
kDv)g 2d>PN^x #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
tRv#%>fj template < typename T1, typename T2 > \
Zka;}UL&Q static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
1OGlD+f 以后可以直接用
'QV4=h` DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
7]v-2
* 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
h NoN=J (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
Va 5U`0 Yj"UD:p ZE\t{s0 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
f/c}XCH_h 7 Ow7| template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
53T2w,? class unary_op : public Rettype
;I7Z*'5! {
};+s0:H Left l;
an7N<-? public :
aH$~':[93 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
67g/(4 & dG rA18 template < typename T >
UB1/FM4~ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
LH_ 2oJ\ {
ZRHTvxf return FuncType::execute(l(t));
5cADC`q }
Z
kS*CG ?~K2&eo template < typename T1, typename T2 >
f65Sr"qB3 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
qb<gh D=j {
/{U{smtdFl return FuncType::execute(l(t1, t2));
gvJJ.IX]+ }
r%#qbsN } ;
h>/ViB@"W| 9mnON~j5 4TKi)0
#7 同样还可以申明一个binary_op
e)7)~g54 4_Jdh48-d template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
'KL(A-}! class binary_op : public Rettype
(wfg84 {
c`.:"i"k3 Left l;
`R> O5Rv Right r;
kC0!`$<2f) public :
g)9/z binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
fz&}N`n uS'ji
k} template < typename T >
39j d}]e typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
JK(&E{80 {
{5udol5? return FuncType::execute(l(t), r(t));
zi
,Rk. }
+XE21hb
a}K+w7VY\ template < typename T1, typename T2 >
D'h2 DP! typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
b{rmxtx {
_D9=-^ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
M9K).P= }
["}A#cO652 } ;
;$QJnQ"R WGmCQE[/c |
#Pc
e 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
DVJc-.x8 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
S;'eoqN8 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
1Q5<6*QL" 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。
u
B\&
Q; 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
7gwZ9Fob 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。。。
2M?lgh4" 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
zq.&Mw? 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)
!r*;R\!n2 下面是修改过的unary_op
fn OkH ]eW|}V7A: template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
(weokP! class unary_op
j6vZ{Fx;w {
shT[|@"C Left l;
Ij1]GZ`A( j>xVy]v= | public :
Nr9[Vz?$P \&5@ yh unary_op( const Left & l) : l(l) {}
x\.i`ukx 0 '7s template < typename T >
zD^f%p ["# struct result_1
rx>Tc#g {
Oq,.Kz typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
~8t}*oV } ;
|WU`p \GvY`kt3 template < typename T1, typename T2 >
_]UDmn[C struct result_2
q7&yb.<KD. {
$|(|Qzi% typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
'c0'P%[5A } ;
MQ(/l_=zQ kA%OF*%|6 template < typename T1, typename T2 >
CQ.4,S}6' typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`B\KS*Gya# {
9]@J*A}=l return OpClass::execute(lt(t1, t2));
; axaZV }
qTHg[sME Kn#xY3W6 template < typename T >
tH,K\v`f typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
o+-Ge
J {
udD*E~1q return OpClass::execute(lt(t));
U.Chf9a- }
QP5:M!O<) I^O:5x>[l } ;
z]l-?>Zbg p
(xD/E Ag#5.,B- 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
r(1pvcWY- 好啦,现在才真正完美了。
xUo)_P\_ 现在在picker里面就可以这么添加了:
7tl)4A6 |:=b9kv template < typename Right >
TXD^Do5^ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
[> &+*c {
)_b@~fC return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
B`Or#G3ph }
/cL9?k;o 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
F*4Qa !v5sWVVR i. u15$ vQBY1-S VJl &Bq+ 十. bind
?mYV\kDt\ 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。
*]:G7SW{ 先来分析一下一段例子
R5NRCI p~,3A:i D)*_{
int foo( int x, int y) { return x - y;}
a(x.{}uG, bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
yA!3XUi bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
XgiI6-B~ 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。
2yJ7]+Jd7Y 我们来写个简单的。
\2gvp6 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
SA`J.4yn 对于函数对象类的版本:
8V=HyF# %|`:5s-T% template < typename Func >
0{"dI;b% struct functor_trait
%qNj{<& {
s=q%:uCO typedef typename Func::result_type result_type;
Lt;.Nw } ;
de=5=>P7 对于无参数函数的版本:
%;=IMMK 2\nBqCxR template < typename Ret >
/\ ,_P struct functor_trait < Ret ( * )() >
OUlxeo/ {
c6?c>*z typedef Ret result_type;
.`p<hA)%[C } ;
HC9vc,Fp 对于单参数函数的版本:
EaM"=g oN&rq6eN template < typename Ret, typename V1 >
%S
>xSqX struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
fw1;i {
Z9J =vzsHE typedef Ret result_type;
1kvPiV=X> } ;
F1?CqN M 对于双参数函数的版本:
r%Q8)nEo ;I!+lx3[ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
<?>I\ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Z%Tq1O {
wc6
E-rB
typedef Ret result_type;
a<57(Sf } ;
=1{H
Sf 等等。。。
27Kc-rcB 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
(B>yaM#5 oglXW8 template < typename Func >
Q-!
i$#- struct func_return
"xe7Dl {
>~`Y template < typename T >
g^s+C Z struct result_1
%mK3N2N$ {
SE-!|WR typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
W\I$`gyC/ } ;
4B:\ 1?D8|< template < typename T1, typename T2 >
Ek"YM[ struct result_2
u4Y6B
]Q {
>Jm-2W5J typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
otWo^CE$ } ;
Qq`3S> } ;
3n.+_ jQ>s (,- 5(fW >VRo|o<D 最后一个单参数binder就很容易写出来了
L"""\5Bn( X0^zw^2W template < typename Func, typename aPicker >
RE ![O class binder_1
q
Axf5 {
K:}h\ In Func fn;
*)j@G: aPicker pk;
i:l80 GK public :
EHH|4;P6 $?H]S]#|}. template < typename T >
&M0o&C-1/ struct result_1
^K7q<X , {
xT{TVHdU typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
N+*(Y5TU } ;
&tlR~?$e* 21.YO]Et template < typename T1, typename T2 >
kA1RfSS struct result_2
i
FC"!23f {
f?2zLE>u typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
1t0bUf;(M } ;
l0gH(28K l9]o\JFXk binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Wl,%&H2S< cNdu.c[@ template < typename T >
0w^jls typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6o$Z0mG {
TAXd,z N return fn(pk(t));
dz8-): }
jIKBgsiF/ template < typename T1, typename T2 >
+nU' ,E typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
DG_}9M!DW@ {
kJ/+IGV^v return fn(pk(t1, t2));
J09*v)L }
C#Y,r)l } ;
S*;#'j)4+ )8:n}w rU],J!LF 一目了然不是么?
k"t>He 最后实现bind
OdO{xG G@ B<A:_'g h!QjpzQe template < typename Func, typename aPicker >
C=8H)Ef,l picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
wyp{KIV {
$H4=QVj6 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Xz8$Xz,O }
%cS#+aK6M' t/ A:k 2个以上参数的bind可以同理实现。
$$42pb. 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。
[S%J*sz~ 4>l0V< 十一. phoenix
Lg8]dBXu Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
|n)<4%i8J T)`gm{T for_each(v.begin(), v.end(),
\Ph]*% (
NOV.Bs{
yL do_
=<Hy"4+?. [
Q<dba12 cout << _1 << " , "
L+Eu
d ]
*jGPGnSo .while_( -- _1),
V):`&@ cout << var( " \n " )
@?m+Z"o|z )
g083J}08 );
{Wh BoD 0Qt~K#mr/ 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:
@#A!w;bz 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
f KHse$?_ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
$-Cy 那么我们就照着这个思路来实现吧:
R^uc%onP !f@XDW&R ekrBNDs9 template < typename Cond, typename Actor >
@Zj&`/ class do_while
z[*zuo {
R#D#{cC( Cond cd;
YKNb59k Actor act;
QOd!]*W`?m public :
2g0K76=Co: template < typename T >
NfOp=X?Y struct result_1
9Kx<\)-GMD {
\,hrk~4U;( typedef int result_type;
% oR>Uo } ;
} +1'{B"I Xty#vI do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
j|k@MfA pcNSL'u+ template < typename T >
n? }5! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Qd?CTYNsv {
j"i#R1T do
UUGe"]V^g: {
tR5tPPw act(t);
^B|YO8.v }
Rh[Ib m56 while (cd(t));
sSz%V[XWL return 0 ;
w1cw1xX* }
>2u y } ;
? -CV
%l Psp^@ @"w2R$o 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
:SK<2<8h 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
uS&LG#a 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
]H>+m
9 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
_=?2 3 下面就是产生这个functor的类:
}f]b't %2}C'MqS f0u56I9 template < typename Actor >
4QO/ff[ o class do_while_actor
>IBTBh_ka {
JCNk\@0i* Actor act;
X% X$Y6 public :
8?kP*tmcZ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
+v!v[qn g#|oif9o template < typename Cond >
5a6VMqQ6 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
d+Ds9(gV } ;
gJK KR]4* ><K!~pst} vlu$!4I 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
fx]eDA|$e 最后,是那个do_
SHwRX?
B| L{<7.?{Y Xo8DEr class do_while_invoker
2kVp_=c {
rw]yKH public :
v&r=-}z2! template < typename Actor >
KJdzv!l= do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
?&xlT+JM {
I-bF{ return do_while_actor < Actor > (act);
!LiQ 1`V{ }
"$DldHC } do_;
'bPk'pj9 ~z`/9; 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
LN\[Tmd & 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
P5Dk63z] 最后来说说怎么处理break和continue
+sRP<as 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。
79wLT\& 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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