一. 什么是Lambda
}:+SA 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
*@)0TL(03 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,
J'}G~rB<< Ec'Hlsgh&T *^aEUp6& fJ<I|ZZ class filler
X(Z~oGyg {
yzyBr1s public :
Jt++3] void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Y=83r]% } ;
0{Uc/ ]w,:T/Z} u:]c 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:
w :nYsuF R`5g# (/gv
U80 0Wkk$0h9 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
tq$L* ++O 2NMg+Lt8v YuXCRw9p; 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
`uP:UQ9S pq"Z,9,F% ZWmS6?L. |E?PQ?P 二. 战前分析
/
f5q9sp8 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。
@vZeye 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
jFDVd;#CS *O|_)G ObPXVqG"? for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
'kOkwGf! /* --------------------------------------------- */
!n7'TM' vector < int *> vp( 10 );
lfw|Q@ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
I1pnF61U /* --------------------------------------------- */
efr 9 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
PZ>(cvX& /* --------------------------------------------- */
f@@7?5fW int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
N_^PoX935O /* --------------------------------------------- */
?:tk8Kgf for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
@cr/& /* --------------------------------------------- */
,<=gPs;x for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
B[.$<$}G =,b6yV+$D Z;O!KsJ dl.gCiI 看了之后,我们可以思考一些问题:
!,+<?o y 1._1, _2是什么?
;E_Go&Vd 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
htT9Hrx 2._1 = 1是在做什么?
.mHVJ5^:4\ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
0q28Ulv9 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
(%c&Km7K -5oYGLS$y3 [_eT{v2B4 三. 动工
:7M%/#Fy 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
-%Rw2@vU m@Dra2Cv'@ Yy~xNj5OS <0VC`+p<) template < typename T >
?)ct@,Ek$ class assignment
7 }I';>QH {
&pf"35ll T value;
PR/>E60H public :
[+d~He assignment( const T & v) : value(v) {}
x<`^4|< template < typename T2 >
2 OV$M~ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
:t9sAD } ;
ScjeAC) w/^_w5 ^*YoNd_kpN 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
VX*+: 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
8[.&ca/[ }3,
4B-8! 3ZC@q
#R
A VDro(?p8Z class holder
ySI}Nm>&= {
S|xwYaoy% public :
}.(DQwC}1k template < typename T >
|)xWQ KzA assignment < T > operator = ( const T & t) const
C?k\5AzT {
^62z\Y return assignment < T > (t);
Y4w]jIv }
r@zs4N0WP } ;
{\`y)k 7 #eN2{G=4+ "N">RjJ" 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
j D*<M/4 1;KJUf[N static holder _1;
ur E7ZKdI Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
m]*a;a'}# Wuo:PX'/9 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
).`v&-cK4E 而不用手动写一个函数对象。
BW6Ox=sr< S>b
3_D
3Z`"k2k
* ] 四. 问题分析
GLESngAl 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
j^;P=L0= 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
yY!)2{F+ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
CJh,-w{wJ" 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
`k*;%}X\ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
/P-#y@I Sk"hqF.2 五. 问题1:一致性
.I EHjy\+ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
r~JGs?GH 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
D 5oYcGc Cg?Mk6 i struct holder
Aqmw#X {
Qe7=6< //
7.Z- template < typename T >
b{,v?7^4 T & operator ()( const T & r) const
v&(=^A\eN {
\.oJ/++ return (T & )r;
]cv|dc= }
7]{t^* } ;
Q\}-MiI/ ?%su?L 这样的话assignment也必须相应改动:
XkkzY5rxOc jUKMDlH template < typename Left, typename Right >
iPV-w_HQ class assignment
E3Y0@r {
j1qU 4#Y Left l;
;-JF b$m Right r;
N8df1>mW public :
&*'^uCna assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
z/h]Jos template < typename T2 >
JFO,Q
-y\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
iZiT/#, H2 } ;
M*qE)dZjS &4 KUXn[F 同时,holder的operator=也需要改动:
R4VX*qkB 'I+M*Iy template < typename T >
_q1\8y assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
[e
ztu9 {
kvbW^pl return assignment < holder, T > ( * this , t);
%qo.n v }
-C(Yl= 2Sa{=x
N) 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。
spm)X-[1 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
g(X`.0 Cw(yp u return l(rhs) = r;
qD\9h`a 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。
a%U#PF6
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
(0#$%US\ jQ'g'c! template < typename Tp >
p&V64L:V class constant_t
]S]W|m7=.Z {
M^8zqAA const Tp t;
#BcUE?K*N public :
B0gD4MX/ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
2[3t7 C template < typename T >
x:~XZX\mwH const Tp & operator ()( const T & r) const
J^7M0A4K {
d7G@Z|R3p return t;
)\:IRr" }
HBvyX`- } ;
d9U)O6= Ri`6X_xU 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
\ +sa[jK 下面就可以修改holder的operator=了
elhP!"G gl`J( template < typename T >
o938!jML_ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
k'|yUJ, {
#yR&|*@ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
ko[d axUB }
CP;<B1 p&Qm[! 同时也要修改assignment的operator()
W?aP%D"(i R\&z3<-S template < typename T2 >
#"!ga)a%L T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
#o}/' 现在代码看起来就很一致了。
gt.F[q3
'v0rnIsI? 六. 问题2:链式操作
uQn1kI[y 现在让我们来看看如何处理链式操作。
F5YoEWS 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
D=3Z] 'A 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
fgj$
u 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。
Ad-5Znc5 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
1Dhe!
n# 0U*f"5F template < typename T >
Z?=o(hkd struct result_1
\}.bTca {
/{[<J<(8 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
xYv;l\20. } ;
Twd*HH yl@Nyu 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:
_{#K u1UCe template < typename T >
]u-bJ struct ref
*BM#fe {
fDW:|%{Y, typedef T & reference;
Pvt!G } ;
| Z7j
s" template < typename T >
V0
Z8VqV struct ref < T &>
7R79[:uwJ {
:8/ 6dx@Y( typedef T & reference;
tl~ZuS/ } ;
uZ3do|um e>c
-b^{& 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
|1A0YjOD H$WD7/?j template < typename T >
z>,tP typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
SYsO>`/ ) {
NhNd+SCZ@ return l(t) = r(t);
mP6}$D }
CC3i@ 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。
NV(jp'i~ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
1c]{rO=taN CFW Hih 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
u$5.GmKm _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
$vO<v<I'Gb _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
`5Z'8^ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
.XeZjoJ$z 最后的布局是:
cc`u{F9 Add
hPG@iX|V / \
c C) <Y#1 Divide 5
ZQ`4'|" / \
)OFN0' _1 3
G~u$BV' 似乎一切都解决了?不。
[9 :9<#?o^ 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。
>)*d/ ^ 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。
{%k[Z9*tO 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:
VE*`Ji Fz<1xyc( template < typename Right >
c'VCCXe assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
%1#|>^ Right & rt) const
$'d,X@}8 {
$\]Mvd return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
I
H#CaD }
A-L)2.M 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
%q eNC\6N 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。
iI'ib-d 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。
0i8\Lu6 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。
r7}KV| M 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。
nB :i G 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?
G[>CBh5 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:
izl-GitP y,jpd#Y template < class Action >
\Jc}Hzug class picker : public Action
%1GKN|7 {
wfu`(4 public :
g%^/^<ei picker( const Action & act) : Action(act) {}
Q
(gA:aQ // all the operator overloaded
ZRwN #?x } ;
fn7?g &jg>X+; 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。
4y5Q5)j 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:
4~oRcO8!Y h?4EVOx+ template < typename Right >
{A
,w% picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
\YF;/KwX$ {
ih75C" return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
d%q&[<'jf }
7rGp^ HKOSS-`5 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
)`W|J%w+ 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。
vGJw/ij'X xa?auv! template < typename T > struct picker_maker
cL#zE {
UF89gG4 typedef picker < constant_t < T > > result;
pR`nQM-D } ;
aDLlL?r3 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
`@6y Wb:X {
1Zo3K<*J typedef picker < T > result;
fcohYo5mh } ;
[(8s\>T 5yV>-XT+- 下面总的结构就有了:
[{`&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。
c5KciTD^ 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。
`tKs|GQf picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
mmNn,>AO! 至此链式操作完美实现。
qI74a F g*4^HbVxt w; f LnEz_ 七. 问题3
JV!F< 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。
7fT_]H8 PCc{0Rp\vk template < typename T1, typename T2 >
L0%W;m ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4VsttT {
jEP'jib% return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
4~ nf~ }
-"2%+S{ KYg'=({x 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:
]yFO~4Nu ,n>K$ template < typename T1, typename T2 >
=C)2DW J1 struct result_2
^p%3@)& {
v//Drj typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
iWe'|Br } ;
WE
/1h ~sWXd~\ 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?
Qk.[# 这个差事就留给了holder自己。
4C;"4''L q((%sWp zItGoJu template < int Order >
ZNDjk class holder;
IG:CWPU template <>
]0}NF class holder < 1 >
Vk1 c14i> {
X#MC|Fzy@ public :
Z?eedVV@ template < typename T >
,A0v 5Q< struct result_1
{'?PGk%v {
> IZ$ .- typedef T & result;
(S&D } ;
NV2$ >D template < typename T1, typename T2 >
j4(f1 struct result_2
Te>m9Pav {
}$3pS:_N~ typedef T1 & result;
~yRKNH*M } ;
ng[LSB*57Y template < typename T >
S^5Qhv typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
"3Ckc"G@ {
jhka;m return (T & )r;
7wbpQ&1_ }
L^ U.h template < typename T1, typename T2 >
gI+dyoh typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
S$GWY^5}{ {
~=$d>ZNQ return (T1 & )r1;
A=wh&X }
^`9O$.'@ } ;
L5]uT`Twa Lhxg5cd template <>
Gnie|[3 class holder < 2 >
)gxZ &n6 {
2)|G%f_lS public :
o-<.8Z}>at template < typename T >
w.-J2%J struct result_1
.fNLhyd {
~<3J9\z1 typedef T & result;
$69d9g8-(! } ;
D[K!xq template < typename T1, typename T2 >
/t _QA struct result_2
zm=|#f {
$1|65j[e typedef T2 & result;
p{O@ts: } ;
AZbFj-^4 template < typename T >
]/?$DNjCc typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
]l=iKl {
W@vCMy! return (T & )r;
Rs "#gT }
M4L<u,\1s template < typename T1, typename T2 >
7n'Ww=ttI typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
+)*oPSQ5 {
)JA^FQ5N return (T2 & )r2;
XWUi_{zn }
>u?a#5R:m } ;
8 v<*xy D'"l%p d+IN-lR( 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^"+Xi
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
/wJocx]vQ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
rTA#4.*& }?,Eb~q return l(i, j) = r(i, j);
a}kPc}n\ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
tjcG^m} _ @8|i@S@4 return ( int & )i;
O7zj8 return ( int & )j;
W,[iRmxn 最后执行i = j;
uP2Wy3`V 可见,参数被正确的选择了。
p 8lm1; \S)cVp)h W-4R;!42 H:,Hr_;nC sO8F0@%aH( 八. 中期总结
j.SE'a_ 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:
Md>9Daa~ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
!~ZAm3GwL 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
L?b;TjLe 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
QT[4\) r.v.y[u Kd7 Lpw1u] 7J5Yzu)D a- 7RJ. X ="]q|Z 九. 简化
Poxoc-s 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。
<ua! ]~ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
1cd3m 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:
H8qWY"<Vd 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
c) _u^Dh +-*/&|^等
7O'u5N 2. 返回引用。
sm qUFo =,各种复合赋值等
So}pA2[0 3. 返回固定类型。
|pR'#M4j4A 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
\N)!]jq 4. 原样返回。
82yfPQ&UI operator,
->J5|c# 5. 返回解引用的类型。
>9X+\eg- operator*(单目)
<P-AlHYV- 6. 返回地址。
Xb1is\JB operator&(单目)
mN'sJ1L- 7. 下表访问返回类型。
pzxlh(a9 operator[]
mJME1#j$/| 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
UW-`k1 operator<<和operator>>
]NY^0SqM
Fhs/<w- OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
lk4$c1ao2@ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
+jj] tJ$[ M&0U@ r- template < typename Left >
X'usd$[. struct value_return
/cx
Ei6I- {
z#+Sf. template < typename T >
HVNX"`]" struct result_1
}XRRM:B|)( {
q5>!.v
typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
CZ,2Rq } ;
&&te(DC\ 6tup^Rlo;$ template < typename T1, typename T2 >
p?x]|`M struct result_2
mxTuwx
{
U (A#} typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Sh 7ob2 } ;
kS)|oUK } ;
TGI`}# _sF
Ad` FK;2u$: 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
7'R7J"sY`| 9+:<RFJ 下面我们来剥离functor中的operator()
13/U4-%b2 首先operator里面的代码全是下面的形式:
^\3z$ntF 'PdUSv|lH return l(t) op r(t)
EP8R[Q0_" return l(t1, t2) op r(t1, t2)
qino:_g return op l(t)
R3E|seR return op l(t1, t2)
u{|^5%) return l(t) op
[ejl #'*5 return l(t1, t2) op
i/F].Sag return l(t)[r(t)]
i{k v$ir! return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
'BNZUuUl saR9_
ux 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
T0K*!j}O 单目: return f(l(t), r(t));
@;>Xy!G return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
P.O/ZW>g 双目: return f(l(t));
ybpU?n return f(l(t1, t2));
i&JI"Dd7 下面就是f的实现,以operator/为例
#v:A-u Ir3|PehB struct meta_divide
?^{Ey[)'( {
S?#'Y*h template < typename T1, typename T2 >
Xh`Oin}< static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
?,FL"ye {
wO"ezQ return t1 / t2;
Z4tc3e
}
D?r% Y } ;
P;p;o] TXfG@4~kC 这个工作可以让宏来做:
zWf(zxGAz }xytV5a^ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
fG|+! template < typename T1, typename T2 > \
a>Xq static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
YtY.,H; 以后可以直接用
FO?I}G22 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
)Tad]Hd"W 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
Q&?B^[N*Q (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
{fu[&@XV ()yOK$" /{nZI_v# 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
+!<{80w q%wF=<W template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
8 Tm/gzx class unary_op : public Rettype
q??N, {
rvBKJ!b0 Left l;
pOIfKd public :
t)b
/c:ql unary_op( const Left & l) : l(l) {}
h]?[}& 8'Q1'yc template < typename T >
u
%&4[zb
typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
t:qPW<wc {
~Ec@hz]js return FuncType::execute(l(t));
Axx{G~n! [ }
a: [m; 8!Q0:4Vb template < typename T1, typename T2 >
K<7 Db4H typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_tVrLb7`s {
K@;ls return FuncType::execute(l(t1, t2));
5c3&4,,eR }
b;t b&o } ;
PoRL35 j:'!P<# S3_QOL 同样还可以申明一个binary_op
UQ)7uYQ5 _CXXgF[OCA template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
v9vY#W class binary_op : public Rettype
R86:1 {
-Khb Left l;
9/LJtM Right r;
i+Btz- public :
/S)&d N` binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
zd#/zUPI KiG/XnS template < typename T >
Cr%6c3aQ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
AC/8 2$ {
AJ-~F>gn return FuncType::execute(l(t), r(t));
Wy,Tf*[ }
Gzu $ 'C|yUsBC template < typename T1, typename T2 >
z3p#` typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@ei:/~y3 {
D1<$]r, return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
@X*r5hjc }
?$FvE4!n } ;
~`x<;Ts gEQevy`T%c `jB2' 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
p&ml$N9fd 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
9Fm><,0'u DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
nH]F$'rtA 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。
Uw5`zl 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
; 'J{ylRQ 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。。。
Q!dNJQpb 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Oy/+uw^ 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)
_jCjq 下面是修改过的unary_op
,l_n:H+"F gKGM|0u|r template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
)q+9_KUq class unary_op
^~%zPlv {
t'0dyQ%u Left l;
" |l-NUe y}bE'Od public :
N2^B
x=(cQmQ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
*"D8E^9 =K2mR}n\; template < typename T >
h .Iscr^~ struct result_1
X%b.]A {
xPi/nWl`| typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
uR7\uvibUO } ;
Qm X(s ,@Izx template < typename T1, typename T2 >
@gZ<!g/vza struct result_2
Lh5d2}tcO {
c{u~=24;%# typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
\VX~'pkrd/ } ;
kt; |
$ >9.xFiq< template < typename T1, typename T2 >
V3u[{^^f typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
uII:Y{G {
oZV=vg5Dq return OpClass::execute(lt(t1, t2));
%?3\gFvBo }
.hxcx>% 6%B5hv24v template < typename T >
''f07R typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'}{J;moB {
zW_V)UNe return OpClass::execute(lt(t));
ji[O? }
*$Df)iI6 _ s]=g } ;
q1Si*?2W w$cic cia4!-# 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
Gw$sL&1m\ 好啦,现在才真正完美了。
Xh/i5}5 t 现在在picker里面就可以这么添加了:
?5#Ng,8iT Fs_umy# template < typename Right >
XLK#=YTI picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
IwIk;pB O {
QM1-w^ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Hb3+$vJ^ }
'|b { 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。
:4"SJ bc"E=z XB)e;R oVsj
Q p1Q[c0NMK 十. bind
u:pdY'`"# 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。
X3DXEeBEL 先来分析一下一段例子
JrTSu`S(' kyQ%qBv ^ sD$
\!7:b int foo( int x, int y) { return x - y;}
\#[W8k<Z bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
{_1^ GIIS bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
EOrWax@k$} 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
AF1";duA 我们来写个简单的。
URDb 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
eB78z@ 对于函数对象类的版本:
FDaHsiI: C|Bk'<MI template < typename Func >
aW7{T6., struct functor_trait
^CTgo,uf6H {
X6~y+R typedef typename Func::result_type result_type;
fMr6ZmB } ;
R0;c'W) 对于无参数函数的版本:
br}.s@~ zh'TR$+\hO template < typename Ret >
D>,]EE- struct functor_trait < Ret ( * )() >
lnW/T -- {
-vI?b# typedef Ret result_type;
ics } ;
Phl't~k 对于单参数函数的版本:
g*ES[JJH& S(5.y%"< template < typename Ret, typename V1 >
6rL'hB!!]* struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
1 ,o C:N {
#6_?7 (X typedef Ret result_type;
qt}vM*0}V } ;
y-}lz#N 对于双参数函数的版本:
*Xt#04_ /`0*!sN*5 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
;C-5R U
V struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
bK; -X cm {
3 S:}fPR typedef Ret result_type;
F8YD: } ;
3mZX@h@ 等等。。。
e%N\Pshgv 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
o(>!T=f &qFdP'E;$ template < typename Func >
oo3ZYA struct func_return
YWM$% {
TclZdk]%T template < typename T >
j*Q/vY!T struct result_1
P$2J`b[H$ {
@.T' typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
}_0?S0<# } ;
}f^r@3Cb3 IoJkM-^H&) template < typename T1, typename T2 >
AZorz Q]s struct result_2
TF|GGYi {
tQ'E"u1 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
9+9}^B5@A } ;
wsP3hE' ] } ;
b.h~QyI/W jN 5Hku[? O~9
%!LAu 最后一个单参数binder就很容易写出来了
w48T? 5)V J template < typename Func, typename aPicker >
j)C%zzBu( class binder_1
x+nrdW+ {
d4[M{LSl Func fn;
/`D]m? aPicker pk;
v%/_*69a public :
&B#HgWud B!!xu template < typename T >
]XJpy-U struct result_1
E92dSLhs5 {
tn6\0_5n typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
-&M9Yg|Se } ;
odny{ePAf {08UBnR template < typename T1, typename T2 >
KKa"Ba$g struct result_2
+G?4Wc1 {
TWEmW&Q typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
]Tf.KUm } ;
=!9+f {_ww1'|A binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
k:Uyez w%VHq z$ template < typename T >
g*b% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|`U^+Nf {
+0.$w return fn(pk(t));
my[)/' }
b@Ik
c< template < typename T1, typename T2 >
R5r )01 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
CP |N2rb {
_wCp.[3?t return fn(pk(t1, t2));
' ,a'r.HJH }
}7g\1l\ } ;
&rorBD 5aj zr\I1v]?1# PGP9-M 一目了然不是么?
4M6o+WV 最后实现bind
C=h$8Q 1V+a;-? <3LyNG. template < typename Func, typename aPicker >
>9Fs)R]P picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
sn+i[ {
p;"pTGoWi return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
hc"+6xc }
i t,i^32| ,6}HAC $ 2个以上参数的bind可以同理实现。
:tedtV~ 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。
\Bw9%P~ G (%oZgvM 十一. phoenix
a/NmM) Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
9<.FwV> "k)( , for_each(v.begin(), v.end(),
z/.x*A= (
zob^z@2 do_
5MQD:K2 [
<[Q#}/$" cout << _1 << " , "
fk5!/>X ]
I+!w9o2nZ .while_( -- _1),
@r%[e1. cout << var( " \n " )
Zi|MWaA.f )
yXh=~:1~ );
V);{o>%.K ]\v'1m" 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:
ZK27^oG 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
!Z
YMks4 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
d}EGI 那么我们就照着这个思路来实现吧:
?uc=(J+6 k v,'9z J|W~\(W6i template < typename Cond, typename Actor >
N0O8to}V class do_while
Gx|$A+U {
I?G
m Cond cd;
lf4-Ci*X Actor act;
5,:>.LRA public :
MG*#-<OV. template < typename T >
]ctUl#j struct result_1
L~"~C(g {
S`8
h]vX typedef int result_type;
-N<s = } ;
x>A(016:C )-xx$0mL- do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
zy(sekX; H1yl88K template < typename T >
|g;hXr#~ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&{!FE`ZC_ {
jX-v9eaA do
[M 65T@v {
BKP XXR act(t);
O]DZb+O" }
G%Hr c while (cd(t));
( MWh|kp return 0 ;
BD&JbH!( }
6%sX<)n%] } ;
1\z5[
_ !o+#T==p -GLI$_lLF 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
qZ'&zB) 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。
jAB~XaT , 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。
@Hw#O33/' 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。
*IG} /O.VT 下面就是产生这个functor的类:
U$Z)v1&{ $bI VD }b)7gd= template < typename Actor >
X`/8fag class do_while_actor
KC9_H> {
.K]n<+zW Actor act;
8iaP(*J public :
S@*lI2 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
hm*1w6 = i2j_=X- template < typename Cond >
%ZF47P%6 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
tGDsZ;3Yr } ;
Jz(wXp
C ?JcCD2 _LU]5$\b 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
lqh+yX%*
最后,是那个do_
ad+@2-Y ))- B`vi [vh&o-6 class do_while_invoker
i%w[v_j {
2L Kpwz? public :
]awu7}C9Z template < typename Actor >
qIIc>By(\" do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
)F*;7]f {
,j\1UAa return do_while_actor < Actor > (act);
q;a"M7 }
mucKmb/ } do_;
DdDwMq #~QkS_ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Xy/lsaVskX 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
kEiWE| 最后来说说怎么处理break和continue
!o +[L 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。
6+`+$s0 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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