一. 什么是Lambda
sWKv>bx 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
;;N#'.xD 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,
{S`Rr/E|% N}Or+:"O:q NNBT.k3) nK`H;k class filler
U45-R- {
P! P` MX public :
DAy|'%rF1- void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Y=@iD\u
} ;
+hcJ!$J7 +I@2,T(eG E( *S]Z[ 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
& j*Ylj} wj8\eK)]L BkB9u&s^ "?6R"Vk?: for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
3}B-n!|* OI:T#uk5 On}b|ev 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
93/`e}P"o o\qeX|.70 0R;`)V\^ _8 l=65GW 二. 战前分析
Q6n8 ,2* 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
Uv(}x7e) 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
P0rdGf 5T *-'`Ea ]''tuo2g8 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
UMH~Q`" /* --------------------------------------------- */
xR;z!Tg) vector < int *> vp( 10 );
)>]SJQ!k transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
@h5 Q?I /* --------------------------------------------- */
m|[cEZxHB sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
PPh1y;D /* --------------------------------------------- */
!q8A!P4|' int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
kdMB.~(K= /* --------------------------------------------- */
{"0n^! for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
dBHki*.u /* --------------------------------------------- */
Is97>aid for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
UJ`%uLR~ sA
}X)aP V /)3d /x/W>J2 看了之后,我们可以思考一些问题:
:~p_(rE 1._1, _2是什么?
6wb M$|yFj 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。
^.M_1$- 2._1 = 1是在做什么?
w_YY~Af 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。
nZ`=Up p) 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。
0.#%KfQ zu1gP/ !9^GkFR6n 三. 动工
&WdP=E" 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
>P6U0 {9hhfI#3_ VKi3z%kwK &<hk&B template < typename T >
!)c0 class assignment
|\]pTA$2 {
/sl#M T value;
ik0w\* public :
^1ks`1 assignment( const T & v) : value(v) {}
eoPoGC template < typename T2 >
mW)"~sA T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
C|rl",& } ;
x_EU.924uY %;` 3I$ V{0 V/Nv 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
7wqD_Xr 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Z8pZm`g)T u[!Ex=9W E}]SGU" qche7kg!a class holder
tI2p-d9B {
*kDV ^RBfq public :
Q1
vse template < typename T >
j MA%`*r assignment < T > operator = ( const T & t) const
_[
`"E' {
s_,&"-> return assignment < T > (t);
<zu)=W'R] }
F,XJGD* } ;
9a.[>4} td+[Na0d 4_S%K& 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:
<JJi P+3)YO1C static holder _1;
sQT,@'" Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
`RE1q)o}8M dGc>EZSdj for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ix}*whW=U 而不用手动写一个函数对象。
K9Pw10g' <lLk(fC p|w;StLy +'I8COoiv% 四. 问题分析
~#[ ZuMO? 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。
to 3i!b 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。
m<22E0=g 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Q&9& )8- 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
@aGS~^Uh 下面我们可以对这几个问题进行分析。
j!
cB wmPpE_{ 五. 问题1:一致性
*-9b!>5eD 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?|
n1c Q#u 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
\'N|1!EO|t Bb/aeLv struct holder
k4nA+k<WI` {
#kGxX@0 //
kC[nY template < typename T >
|zL .PS T & operator ()( const T & r) const
6_a.`ehtj< {
5(OF~mX# return (T & )r;
~
.Eln+N }
~9ILN~91 } ;
v6?<)M% S[M\com' 这样的话assignment也必须相应改动:
b;Im +9& v]27+/a$c template < typename Left, typename Right >
? 5
V-D8k class assignment
`24:Eg6r {
) uyh Left l;
y/2U:H Right r;
'lNl><e- public :
7f
td2lv assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
X]*W + template < typename T2 >
B[MZPv) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Bj7\{x,? } ;
-nT+!3A8 z*>CP 同时,holder的operator=也需要改动:
cWM|COXL+ I@q>ES!1H template < typename T >
g^En6n) assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
aa1XY&G"! {
+e"}"]n return assignment < holder, T > ( * this , t);
9Au+mIN }
i]LK,' \9k{"4jX\ 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。
Xl*-A|:j 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
ig/716r| Gb\7W return l(rhs) = r;
Sb[rSczS~ 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 V&XYn 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
jIc;jjAF zFuUv_t template < typename Tp >
[%nG_np class constant_t
z(orA} [ {
Bv@m)$9\+3 const Tp t;
Nmsb public :
aLXA9? constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
e@,,;YO#4 template < typename T >
cmN0ya const Tp & operator ()( const T & r) const
L{fP_DIa {
y!!+IeReS return t;
e?lqs,m@" }
<p0$Q!^dK= } ;
1I^Sv d8RpL{9\7 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
FvI`S> 下面就可以修改holder的operator=了
L
kq>>?T= (Fgt #H(B template < typename T >
D#t5*bwK assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
4+k:j=x {
'7*=m^pc return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
UXk8nH }
RLHe;-*b]I IfXLnD^|| 同时也要修改assignment的operator()
fF[ g%?w rw\4KI@ L template < typename T2 >
H@j ^, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
b);}x1L.T 现在代码看起来就很一致了。
QT&{M
#Ydn #=.h:_9 六. 问题2:链式操作
-X}R(.}x 现在让我们来看看如何处理链式操作。
,m b3H 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。
"^D6%I#T 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。
NJtB ; 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。
eu:_V+ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
;W*$<~_ E0DEFB template < typename T >
eXaDx%mM struct result_1
Rt:PW}rFf {
GKd>AP_ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
6~/H#8Kdn } ;
P*T)/A%4 )eV40l$
M 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:
w9PY^U.Y3e ::`j@ ] template < typename T >
GQZUC\cB struct ref
J;kbY9e {
jw[`_ typedef T & reference;
O46/[{p+8 } ;
Elq8WtS template < typename T >
Q8~pIv struct ref < T &>
/&dt!.WY^ {
N+V-V-PVk typedef T & reference;
_/=ZkI5 } ;
N_DgnZ7* 7f$Lb,\y 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
5~X%*_[], )yK!qu template < typename T >
I^|bQ3sor typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
09?<K)_G {
?hu 9c return l(t) = r(t);
O&s6blD11 }
^9RBG#ud 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
g0U
?s 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
z} \9/` rN~`4mZ 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
W%W.
+f _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
QaO`:wJj _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
D?'y)]( +5 调用divide的对象返回一个add对象。
h5gXYmk 最后的布局是:
J?<L8;$s7 Add
j&pgq2Kl / \
.2P?1HpK Divide 5
6J*`<k/S / \
Y"jDZG? _1 3
aS7zG2R4H 似乎一切都解决了?不。
GT.^u#r 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。
}a1UOScO0 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。
.-ABo]hf 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:
31C]TdJ ES2qX]I template < typename Right >
!tdfTf$ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
*^uj(8U Right & rt) const
`IoX'|C[h {
zef,*dQY return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
&B4U) }
w3Ohm7N[ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
]>L]?Rm 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。
K5lp-F 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。
F%d"gF0qu 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。
;^*!<F%t9R 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。
`Vi:r9|P 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?
NHF?73: 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:
@7=D ]yu YM|S< template < class Action >
J4g;~#_19 class picker : public Action
[VW;L l {
zFr} $ public :
9%qMZP0] picker( const Action & act) : Action(act) {}
Mg$9'a"[\ // all the operator overloaded
(r4VIlap } ;
uLM_KZ JY+[ Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
\ c&)8.r 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
(O2HB-<rY eeZysCy+DY template < typename Right >
N0[I2'^. picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
n y)P {
YMTA`T(+ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
^^SfIK?p }
7nz+n# syf"{bBe Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
,`zRlkX 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
i)i)3K2 h.;CL#s template < typename T > struct picker_maker
I uj=d~|> {
77d`N typedef picker < constant_t < T > > result;
jSYg\Z5! } ;
Ib8i#D V template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
R
TUNha^<T {
\q|PHl typedef picker < T > result;
3{:<z4>{ } ;
&;U7/?Q ~UC/|t$ 下面总的结构就有了:
Sp,Q,Q4 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。
%i>e 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。
!(K{*7|h picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
b6vYM_ Q 至此链式操作完美实现。
-0da"AB 7$W;4!BN* .p(l+ 七. 问题3
f<:U"E. 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
KB R0p&MN s@LNQ|'kO template < typename T1, typename T2 >
Lu 39eO6 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\%Rta$O?S {
F^t?*
return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
t}k'Ba3]:Y }
bxSKe6l $3.vVnc 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
(mIJI,[xn "%Ana=cc template < typename T1, typename T2 >
m%c0#=D struct result_2
psX%.95Y {
aiZo{j<6 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
0"psKf' } ;
@1?]$?u& [Cqqjv;_ 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?
uQ]]]Z(H' 这个差事就留给了holder自己。
OsL%SKs| Vnj/>e3 *X
l<aNNx template < int Order >
BDkBYhz;7 class holder;
#7-@k-<| template <>
:n9xH class holder < 1 >
KzX
,n_`an {
nQ17E{^pR public :
]p&< nK, template < typename T >
Jrd4a~XP struct result_1
Vt=(2d5:p {
(F[/~~ typedef T & result;
Tj21YK.mk } ;
~]W[ {3 ; template < typename T1, typename T2 >
O| J`~Lk struct result_2
%y\eBfW,/ {
Cz@FZb8 typedef T1 & result;
TDFO9%2c } ;
^b!7R
<>~ template < typename T >
mH*@d" typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
2Uv3_i< {
(vAv^A*i} return (T & )r;
|1+(Ny.%k }
r7"A u" template < typename T1, typename T2 >
dH2]ZE0V typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
gO:Z6}3vM {
'uf2
nUo return (T1 & )r1;
[j}7 @Mr`\ }
*rn]/w8ZW } ;
}d~wDg<# '"w}gx template <>
c@9Z&2) class holder < 2 >
x , Vh {
@?3vRs}h public :
_TOi
[GT template < typename T >
`e?;vA& struct result_1
S -6"f/ {
PG6L]o^ typedef T & result;
IQw
%|^ } ;
aXIB ) $1 template < typename T1, typename T2 >
Q&upxE4-~ struct result_2
<DXmZ1 {
D#d8 ^U typedef T2 & result;
tCbr<Ug } ;
0ck&kpL:9 template < typename T >
eMN+qkvH typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Wg`+u {
L7Qo- return (T & )r;
]D{c4)\7C| }
Bn1L?>G template < typename T1, typename T2 >
2~M;L&9- typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
dqD;y#/ {
8K.s@< return (T2 & )r2;
oE!hF }O }
}0BL0N`_ } ;
NqT1buU# 8lOZIbwS ..jq[(;N 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
8B *E+f0 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
x/%7%_+' 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
rkfQr9Vc 9V=<| 2 return l(i, j) = r(i, j);
8>Du 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
d<^_w!4X} [_
M6/ return ( int & )i;
-_2Dy1 return ( int & )j;
dd\bI_ 最后执行i = j;
.'5'0lR5 可见,参数被正确的选择了。
8Wdkztp/S Ii~; d3. 0{0;1.ZP PyC;f8n'(
(B>)2: T1 八. 中期总结
TRgY :R_ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
M8^.19q; 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
b&=]S( 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
7.Ml9{M/i 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
<`c25ih.4 v9E+(4I9_ &<gUFcw7Ui |.b%rVu rDIhpT)a K08 iPIkQ 九. 简化
Cq?',QU6j 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
_YH<YOrMh 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
#0P!xZ'|{ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
2f3=?YqD 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
v78&[ +-*/&|^等
*>e~_{F 2. 返回引用。
|x d@M-ln =,各种复合赋值等
j:HH#U 3. 返回固定类型。
09R,'QJ| 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Lzh9DYU6 4. 原样返回。
<ZigCo w operator,
M[h1>}$Lz 5. 返回解引用的类型。
,^.S0;D,Z operator*(单目)
s8t f@H4r 6. 返回地址。
5R,la\!bQ operator&(单目)
$42Au2Jg 7. 下表访问返回类型。
E7rX1YdR operator[]
o-SRSu 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
C!!mOAhJ operator<<和operator>>
T(Y}V[0+ [urH a OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
)UR1E?' 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
J#6LSD@(O [zY!'cz? template < typename Left >
QjQ4Z'.r > struct value_return
|yLk5e~@- {
i[^k.W3gf template < typename T >
1KW3l<v-6 struct result_1
HR[Q
?rg {
`6rrXU6| typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
.r ~'(g{qt } ;
TT|-aS0l(u ob0~VEH- template < typename T1, typename T2 >
7 ,$ axvLw struct result_2
M$,Jg5Dc {
dav vI$TA typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
k?^%hO>[ } ;
,q8(]n4 } ;
>4Iv[ D1 N\_( w:q xttYn]T 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
(tJ91SBl =fo4x|{O 下面我们来剥离functor中的operator()
f4R1$(< 首先operator里面的代码全是下面的形式:
/ca(a\@R h=hoV5d@ return l(t) op r(t)
DeA @0HOxh return l(t1, t2) op r(t1, t2)
}g}6qCv7 return op l(t)
3nwz<P return op l(t1, t2)
}W1^t return l(t) op
/M 0 p_4 return l(t1, t2) op
u/} xE7G return l(t)[r(t)]
GUKDhg,W return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
wjuGq.qIu
e d_m +NM 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
ll_}& a0G 单目: return f(l(t), r(t));
fb/qoZ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
aJI>FTdK 双目: return f(l(t));
l x7Kw% return f(l(t1, t2));
h:f;mn?x 下面就是f的实现,以operator/为例
FnY$)o; ?3[tJreVj struct meta_divide
Mz93 {
_O$tuC% template < typename T1, typename T2 >
-zprNQW static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
R3$@N {
.Nc_n5D6 return t1 / t2;
Pow|:Lau! }
,`<]>;s } ;
Bgf=\7;5 mLJDxh'B 这个工作可以让宏来做:
$> ;a'f~ kr#I{gF #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
~fBex_.o* template < typename T1, typename T2 > \
j13riI3A static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Ex6o=D2 以后可以直接用
@2u#93Y DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Eevw*;$x 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
1XCmMZ (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。。。)
L+73aN &T7cH>E'K^ {ZG:M}ieN 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
iNXFk4 (X*9w##x( template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
E&'#=K[ class unary_op : public Rettype
F% }7cm2 {
\Y9I~8\gB Left l;
vuZf#\zh} public :
mzu<C)9d, unary_op( const Left & l) : l(l) {}
z<t>hzl7 <E SvvTf template < typename T >
U3/8A:$y typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
# J]~ {
G,B?&gFX return FuncType::execute(l(t));
r4EoJyt }
~zMDY F"& *(icR template < typename T1, typename T2 >
Z&A0hI4d typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
TQ?#PRB {
X>}@EHT return FuncType::execute(l(t1, t2));
bGu([VB }
~U9q-/(J/ } ;
4Ppop &;s<dDQK SAy{YOLtl 同样还可以申明一个binary_op
s047"Q 4b=Gg template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
\KCWYi] class binary_op : public Rettype
lr0M<5d=p {
zXjwnep Left l;
AxEc^Cof Right r;
rEmwKZF' public :
Si]X
rub binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
<}cZi4l' `4skwvS= template < typename T >
G~(&3 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
aV#h5s {
_\UIc;3Gl return FuncType::execute(l(t), r(t));
l77'Lne }
r,0@~;zA 8A!'I<S1 template < typename T1, typename T2 >
oK$'9c5< typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:kt/$S^- {
$C$ub&D
~" return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
H~eGgm;p }
|*ReqM|_C } ;
3[.3dy7,Z e+{BJN
vz <n\i>A3`,S 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
a(f(R&-:$Y 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
'mJ13 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
R B%:h-t4 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
4dD2{M 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
kf'=%]9#_T 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
@+E7w6>% 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
6^ab@GrN\ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
83Uw 下面是修改过的unary_op
*x!LKIpv ?^. Pt template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
8 ip^] class unary_op
`H"vR:~{ {
onib x^Fcd Left l;
NN mM#eB:4 S2Vx e@b) public :
F)7j@h^ 9$wAm89 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
##GY<\",; {m'AY) template < typename T >
c})wD+1 struct result_1
vzG ABP {
e,"FnW typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
3e *-\TP- } ;
T0Q51Q E<k^S{ template < typename T1, typename T2 >
fdLBhe#9M struct result_2
9(Jy0]E~ {
R(`]n!V2 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
D7gHE } ;
]VDn'@uM #2N_/J(U template < typename T1, typename T2 >
X|' 2R^V. typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
MnS+ nH!d {
=+\$e1Mb* return OpClass::execute(lt(t1, t2));
O+b6lg)q }
AOAO8%|I \OY}GRKt template < typename T >
/?U!y?t&@ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
b` zET^F {
&Sa~/!M return OpClass::execute(lt(t));
x)5LT}p }
QAUykS8 o} {-j
} ;
t#~XLCE _*n)mlLln 7@3sUA_Go 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
\XDmK 好啦,现在才真正完美了。
[8z&-'J= 现在在picker里面就可以这么添加了:
cJ/4Gl Yt*vqm[WV template < typename Right >
4DM*^=9E picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
d- kZt@DL= {
OpUA{P return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Y;eoTJ }
Tyd
h9I 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。
6]ZO'Nwo |6*Va%LYO- 0
u2Ny&6w 9(OAKUQ ju.OW`GM 十. bind
K_&_z 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。
vpV$$=Qwp 先来分析一下一段例子
Qsji0ikG 37jQ'O
U LihdZ ) int foo( int x, int y) { return x - y;}
N iISJWk6' bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
`;/XK,m- bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
uY]T:UVk 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。
]5)"gL%H` 我们来写个简单的。
.<.#aY;N 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
lRH0)5` 对于函数对象类的版本:
Bq{]Eh0% [4\aYB 9N template < typename Func >
|*fNH(8&H struct functor_trait
,Z5Fea {
cd&B?\I typedef typename Func::result_type result_type;
yzg9I } ;
y!hi"! 对于无参数函数的版本:
LuL$v+` q)k{W>O template < typename Ret >
Gk 6fO struct functor_trait < Ret ( * )() >
Y;g% e3nu {
v#F-<?Vv typedef Ret result_type;
3a^)u-9,x } ;
mw"}8y 对于单参数函数的版本:
BfVBywty dQK`sLChv template < typename Ret, typename V1 >
&~ y{'zoL struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
N6q5`Ry {
?S9Nm~vlt typedef Ret result_type;
s>r ^r%uK } ;
QoWR@u6a 对于双参数函数的版本:
F9O`HFVK 4|=vxJ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
;AJ<
LC struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Z/c_kf[ {
8,y{q9O typedef Ret result_type;
m_$JWv\|\ } ;
K( z[} 等等。。。
MHFaSl 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
69iM0X!'u xl9(ze template < typename Func >
OGGSS&5tw struct func_return
1OP"5f {
(7L/eDMT template < typename T >
MX?}?"y struct result_1
5QOZ%9E&M {
]!J<,f7W typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ki3 HcV } ;
-O %[!&` Z'e\_C template < typename T1, typename T2 >
cyBW0wV1 struct result_2
g<\>; }e {
w?S8@|MK typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
|@ *3^' } ;
K-6p'| } ;
+dM.-wW )WmZP3$^TX 1\IZcJ { 最后一个单参数binder就很容易写出来了
t2U$m'(A& 3;A$<s template < typename Func, typename aPicker >
nd;O(s; class binder_1
kU1 %f
o {
7JS#a=D# Func fn;
&urb!tQ>& aPicker pk;
gW}} 5Xq public :
"*t6t4/Q A6Q c;v+ template < typename T >
JSRg?p\ struct result_1
v4D!7t&v" {
s.KOBNCFa typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
/k)
NP } ;
d=F)y~&' @2?=3Wf template < typename T1, typename T2 >
jzQ I>u struct result_2
;AltNGcM {
~ur)fAuF2 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
%_)b>C18y } ;
?;fv!'?% GBW 7Y binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
,[^o9u uB Xj(>.E{~H template < typename T >
],Ab cTX typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
jOtzx"/)rE {
N" ; ^S return fn(pk(t));
0S_Ra+e }
X tR`? template < typename T1, typename T2 >
}FZp840 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
y/H8+0sEk {
`!_? uT return fn(pk(t1, t2));
N4s$.` }
[:B W+6 } ;
0O_E\- = 0$!.c~ sv@}x[L 一目了然不是么?
[|jIC 最后实现bind
.N&QW
` /%;/pi ]Px:d+wX: template < typename Func, typename aPicker >
XGL"gD
picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
aK-N}T {
eZ[#+0J return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
iKY-;YK }
=qan%=0"h Of!|,2`( 2个以上参数的bind可以同理实现。
7;~2e 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
oUCVd}wH :%pw`b, =V 十一. phoenix
[&fWF~D-p< Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
=g1 D; 1/!nV for_each(v.begin(), v.end(),
3EO#EYAHiM (
%sYk0~E do_
\A~4\um [
k#BU7Exij cout << _1 << " , "
(]oFB$ ]
N
c9<X .while_( -- _1),
Ogn,1nm% cout << var( " \n " )
oK%K+h )
#xDDh` );
+38Lojb} Sv~PXi^`H 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:
4D0(Fl 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
?|\0)wrRf operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Id; mn}+~ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
RiwEuY [Q7`RB ;9 lqSv/6 template < typename Cond, typename Actor >
&0?DL class do_while
H;4oZ[g {
uV/)Gb*j Cond cd;
}6F_2S3c Actor act;
\t[
hg public :
^a: Saq-} template < typename T >
jp"XS struct result_1
X+fuhcn {
Be'?#Qe typedef int result_type;
,!xz*o+#@ } ;
d91I A632 :V do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
&:IfhS jqV)V> M. template < typename T >
aU,0gvI(} typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ZK W@pW]U {
}//8$Z<( do
94S .9A {
$@XPL~4 act(t);
5VCMpy }
bf&.rJ0 while (cd(t));
RI7qsm6RN return 0 ;
zEnC[~W }
fq)Ohb } ;
\3J+OY g6tWU f]O5V$!RuE 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Te{aB"B 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。
^R&_}bp 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。
~GsH8yA_P 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。
ZdJVs/33Vn 下面就是产生这个functor的类:
yHV^a0e7EH E`
:ZH !8H!Fj`|j template < typename Actor >
5x93+DkO\ class do_while_actor
eUGmns {
Qr^Z~$i t Actor act;
8+@1wks public :
R]V~IDs do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Xuz8"b5^Zx U)IsTk~}O template < typename Cond >
7zz(# picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
mH7CgI } ;
(@N~ j& %tklup]LF8 dK-
^ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
:~qtvs;{ 最后,是那个do_
Y,<WX
v fD]An< |1\dCE03} class do_while_invoker
+3~Gc<OO {
giA~+m~fN public :
Z`0r]V`Ys template < typename Actor >
3\+[38 _ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
S]#=ES'^/ {
;'Z,[ a return do_while_actor < Actor > (act);
Q9Xmb2LN }
]e#,\})Br } do_;
\6nQ-S_ -Lz1#S k]A 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Z]1z*dv 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
A1=$kzw{UH 最后来说说怎么处理break和continue
[xp~@5r' 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。
<*b]JY V@ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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