一. 什么是Lambda
AgSAjBP 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
&V<f;PF(I 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,
qT5"r488 >8OY6wb 9Scg:}Nj ;l @lA)i class filler
vBF9!6X . {
pXN'vP public :
Q{950$)L void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
C:5d/9k } ;
KT<$E!@ +> !nqp Z/?{{}H+ 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:
3Xd:LDZ{ <y^_&9 FibZT1-k {en'8kS for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
rg >2tgA a%b E} >|kD(}Axf 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
YkB@fTTS 81s
}4 ;xzaW4(3 t4v'X}7q] 二. 战前分析
zEW+1-=)+7 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。
[yQ%g;m 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
[NO4Wzc 23L>)Q _r\M}lDh* for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
!^su=c /* --------------------------------------------- */
GVnDN~[
vector < int *> vp( 10 );
YuknZ&Q transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
h L [ eA /* --------------------------------------------- */
`DgK$ QM sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
4FRi=d;mP /* --------------------------------------------- */
a0sz$u int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
([<HFc` /* --------------------------------------------- */
|> ]@w\] for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Yn="vpM1 /* --------------------------------------------- */
xLoQ0rt
6 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Z)E)-2U$@ KU` *LB: }5oI` 9VT 6 V0Ayxg7 看了之后,我们可以思考一些问题:
#Iz)Mu 1._1, _2是什么?
..u{v}4& 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
H2R3I<j 2._1 = 1是在做什么?
"*t6KXVaM 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
qovsM M Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
A3_p*n@ N?vb^? Vl5>o$G|<. 三. 动工
bGeIb-|( 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
B1nm?E 0i Dbn344s 0 x-g0] 2n@`Og_0 template < typename T >
PtW2S 1?j class assignment
t7F0[E'=5\ {
2'S&%UyP T value;
d%'#-w' public :
`Fr ,,Q81\ assignment( const T & v) : value(v) {}
2\1+M) template < typename T2 >
.i4aM;Qy T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
8~C}0H } ;
m1%rm-M S^pb9~ hp'oiR;~w 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
VR>!Ch 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
L4/ns@e 0@zJa;z' apa&'%7 ?tjEXg>ny class holder
?Cf'IBpN {
;`7~Q public :
*Sj)9mp template < typename T >
NzQvciJ@" assignment < T > operator = ( const T & t) const
w ea {
:P_h_Tizv return assignment < T > (t);
_j, Tc*T }
UDi(7c0. } ;
n?r8ZDJ' $mM"C+dD <p b 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
2Cp4aTGv# .2@T|WD!Ah static holder _1;
|9S8sfw Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Q;3`T7 _1gNU]" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
5\quh2Q_ 而不用手动写一个函数对象。
2: gh q PxrT@.T$ ZzE( S i`F5 四. 问题分析
9y6u&!PZ\ 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。
As)?~dV 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。
&qXobJRM 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
kQ\ $0=6N9 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
b_ZvI\H 下面我们可以对这几个问题进行分析。
e5bXgmyil s 7 nl 五. 问题1:一致性
&{8:XJe*,% 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
O.Pp*sQ^ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Q.B)?w m }>@SyE'Q struct holder
q#AEu
xI1 {
J8Wits]A]$ //
Wd;t(5Xl template < typename T >
PzKTEYJL T & operator ()( const T & r) const
%^lD {
FA-cTF[,( return (T & )r;
WZ?>F }
87! jn'A } ;
aWTurnee^ cL#-vW<s3 这样的话assignment也必须相应改动:
'M6+(`x n! 5(Z5= template < typename Left, typename Right >
O)&W0`VY class assignment
PR|z -T {
y_L8i[ Left l;
O1o>eDE5A Right r;
zl8M<z1`1 public :
(
xooU 8d assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
z#&1> template < typename T2 >
"v?F4&\ 8 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
If'2
m_ } ;
&mtt,]6C_ *yT> 同时,holder的operator=也需要改动:
!o`7$`%Wz\ -'qVnu template < typename T >
rGNa[1{kRs assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
8'@5X-nD {
{K+f&75 return assignment < holder, T > ( * this , t);
yH"i5L9 }
sTP\} u_NLgM7* 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
TsT5BC63 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
e
bpt/q[ h%F.h![* return l(rhs) = r;
Z4Q]By:/L 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
py\:u5QS 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
AJB
NM zB0*KgAn{ template < typename Tp >
bDl#806P L class constant_t
AR( gI]1 {
=| T ^)J const Tp t;
t<fah 3hl public :
)e5=<'f1 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
5QK%BiDlr template < typename T >
'i$._Tx const Tp & operator ()( const T & r) const
t[+bZUS$~ {
pnSKIn return t;
KE"6I }
:z P:4NW } ;
c6 &k?Puy xz0t8`NoN 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
KwHN c\\ 下面就可以修改holder的operator=了
(U#,; :@jctH~ template < typename T >
mvH8hvD9 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
uQc("F {
glCpA$;VPu return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
U -OD }
~vt*%GN3 ppn 8 同时也要修改assignment的operator()
bvh#Q_ 67&IaDts template < typename T2 >
!%M,x~H T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
:(ql=+vDb4 现在代码看起来就很一致了。
'.z7)n \5&Mg81 六. 问题2:链式操作
w;}5B~). 现在让我们来看看如何处理链式操作。
xP~GpVhLF 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。
75p9_)>96 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。
9;%$
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。
2?%4|@*H? 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
?bM%#x{e =(hBgNH template < typename T >
]Xa]a}[uE struct result_1
p5E
okh {
|MKR&%Na typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
>
"rM\ Q } ;
Z<>gx m< ]tu
OWR 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:
kM4z
% (*r2bm2FPO template < typename T >
2~hdJ/ struct ref
!bLCha\ {
!{V`N|0
typedef T & reference;
ESoqmCJjb: } ;
OQ2G2>p template < typename T >
ha|2u(4 struct ref < T &>
h(nE)j {
"UD)3_R typedef T & reference;
QE"$Lc) } ;
Mz$qe l+6@,TY1U 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
`2U,#nZ 4 }`
`oojz template < typename T >
bny@AP(CY+ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
<hy!B4 {
+e>G V61 return l(t) = r(t);
}mp`!7?>O }
PC@HNto{ 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。
O<!^^7/h0 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
JYjc^m P[H`]q| 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
:,H_
e!
X _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
mhIGunK;+ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
p({|=+bl +5 调用divide的对象返回一个add对象。
0|va}m`<3G 最后的布局是:
o>]w76A^( Add
~qb?#IY]` / \
O+XQP!T Divide 5
2\$<&]q / \
wAR:GO'n _1 3
8_>:0(y 似乎一切都解决了?不。
T06w`'aL 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。
X+emJ&Z$@ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
UlN}SddI9 OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
RToX[R;1E 7 je1vNs template < typename Right >
@AG=Eq9<o assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
vA*NJ%&` Right & rt) const
?b^<Tny {
)}w-;HX return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
3 5-FD{ }
?\Y7]_]/ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
c:z}$DK&' 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。
R'K /\ 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。
E.VEW;= 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。
N9 )ERW2`* 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。
Z-U3TrSI
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?
&@7|_60 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:
0\$Lnwp_ y;9K template < class Action >
; zy;M5l5. class picker : public Action
";0-9*I {
p-g@cwOu public :
GEb)nHQq picker( const Action & act) : Action(act) {}
d7c m?+ // all the operator overloaded
XnvaT(k7Y } ;
)^^}!U#|e )./'RE+(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。
~b4fk^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:
~ YZi"u Ug O \+cI template < typename Right >
Q;1$gImFz picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
R?%|RCht1 {
1G8t=IA%D return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
s3T 6"%S` }
QaEXk5>e ' :]w Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
L/cbq*L 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
]zK} X! Md m(xUs template < typename T > struct picker_maker
xhMdn3~U {
8c$IsvJg typedef picker < constant_t < T > > result;
q`;URkjk } ;
}mJ)gK5b 6 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
veE8
N~0N. {
9p$q@Bc typedef picker < T > result;
L,X6L @Q } ;
WCWBvw4&"{ \J\1i=a-= 下面总的结构就有了:
QnOa?0HL/ 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。
g-(xuR^* 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。
;j_#,Da9< picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Yc5$915 至此链式操作完美实现。
%I=J8$B]f CC87<>V $fvUb_n 七. 问题3
&
='uAw 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
ZmHl~MR@ Vis?cuU/ template < typename T1, typename T2 >
+yea}uUE ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
bo"I:)n; {
F^~#D, \ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
p_(hM&>C }
a:]yFi:Su Wl2>U(lj 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
|Z/ySAFM %`\{Nxk template < typename T1, typename T2 >
Y\x
Xo? struct result_2
C]XDDr {
bcE DjLXq typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
liB>~DVC } ;
!%(B2J +]_} \ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
V!=]a^]: 这个差事就留给了holder自己。
1|89-Ii] -
|'wDf?H u!S{[7 FY template < int Order >
pL-$Np] V class holder;
_[7uLWyC9 template <>
Q&LkST-i class holder < 1 >
8|/YxF< {
}?^G=IP4( public :
_8>"&1n template < typename T >
iB`m!g6$ struct result_1
KKzvoc?Bt {
sig_2; typedef T & result;
kgu+q\? } ;
Cu:-< template < typename T1, typename T2 >
nNKL{Hp struct result_2
4c yv
8 {
&Hqu`A/^ typedef T1 & result;
Sq'z<}o } ;
kShniN template < typename T >
( 65p/$Vh typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
5W48z%MN
{
^s*} 0 return (T & )r;
HKwGaCj` }
pf_ /jR template < typename T1, typename T2 >
1d"P) 3dQ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
vX\e*
v {
xd 3 return (T1 & )r1;
IY&a! }
ik*_,51Zj } ;
`<n:D`{dZ P.:T
zk6 template <>
Ymu=G3- class holder < 2 >
v(O.GhJ@ {
AngwBZ@ public :
|*5nr5c_L template < typename T >
Ln|${c struct result_1
'Ap5Aq {
[}p.*U_nw typedef T & result;
Q:\hh=^ } ;
jlBCu(.,_ template < typename T1, typename T2 >
fLAF/#\2 struct result_2
*@nUas2" {
Biwdb typedef T2 & result;
/(aX>_7jg } ;
[4j;FN Fa template < typename T >
KF)i66 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
@UJmbD{ {
]r6bJ2 return (T & )r;
eZi<C}z }
E6k&r} template < typename T1, typename T2 >
ay4xOwcR typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
P}`1#$ {
<4,?lZ return (T2 & )r2;
*lAdS]I }
,m,vo_Ub } ;
W)cLMGet P;&p[[7 5nAF =Bj 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> >。
h$\hPLx 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
^E17_9? 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
V&H8-,7z FOi`TZ8 return l(i, j) = r(i, j);
':]a.yA\1 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
H~]o]uAi" 5i#w:O\cz return ( int & )i;
_ZBR<{ return ( int & )j;
FaE orQ 最后执行i = j;
wtS*w 可见,参数被正确的选择了。
[uQZD1<q QL18MbfqP ZS]f+}0/} LB7I`W &Ld8Z9IeFp 八. 中期总结
d/rz0L 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
[_b='/8 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
J6D$ i+ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
D
;$+] 2 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Tk&9Klo "IJMvTmj y/hvH"f B
RjKV Vj`s_IPY B-'BJ|*4I 九. 简化
+N:6wZ7<f 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
=3dbw8I 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
5XO'OSdYq 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
s
FYJQ90it 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
ULmdt
+-*/&|^等
cG!2Iy~lA 2. 返回引用。
^Jl!WH=20} =,各种复合赋值等
bu]Se6%} 3. 返回固定类型。
SLOYlRGCi 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
i}F;fWZ` 4. 原样返回。
'4lT*KN7\ operator,
}SN44 di( 5. 返回解引用的类型。
udI:]:,P operator*(单目)
<sYw%9V 6. 返回地址。
,xe@G)a operator&(单目)
C|IQM4 7. 下表访问返回类型。
c&?a,fpb operator[]
4m[C-NB!g 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
^I~T$YjC ' operator<<和operator>>
c0Ro3j\p NF(IF.8G 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。
}rA+W-7 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
JKi@Kw Iki+5 template < typename Left >
vp75u93 struct value_return
IH5} Az {
U2>dwn template < typename T >
],}afa!A struct result_1
2G}7R5``9 {
\R>5F\ 0 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
'[yqi1
& } ;
<Dj$0g ji)4WG/1 template < typename T1, typename T2 >
Ed0>R<jR9 struct result_2
1C,C) {
&Bz7fKCo typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
. (*kgv@3x } ;
LXu"rfp } ;
E,D:D3O kl3S~gE4@ IL[|CB1v 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
P2Qyz}!wo :Nj`_2 下面我们来剥离functor中的operator()
@wdB% 首先operator里面的代码全是下面的形式:
ogc('HqF^' !ga(L3vf return l(t) op r(t)
4>"cc@8&~ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
jPYe_y return op l(t)
kulQR>u return op l(t1, t2)
)Rhf f$ return l(t) op
01{r^ZT`RH return l(t1, t2) op
OBw`!G*w return l(t)[r(t)]
r0g/ :lJi return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
e9Ul A 0nD=|W\@{ 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:
VM]GYz|#] 单目: return f(l(t), r(t));
(XG[_ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
ULNAH`{D 双目: return f(l(t));
Y7:Y{7E7 return f(l(t1, t2));
4`UL1)A] 下面就是f的实现,以operator/为例
Mi/ &$"= ZH;y>Z struct meta_divide
io9xI3{ {
RFn0P)9& template < typename T1, typename T2 >
)p!*c, static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
/\-2l+y>J {
r}y[r}vk return t1 / t2;
I>kiah* }
.W@(nQ-< } ;
uFm+Y]h $p0 /6c 这个工作可以让宏来做:
X@yr$3vC _Vo)<--+I #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
sk7rU+< template < typename T1, typename T2 > \
^)hAVf~E static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
&'huS?gA9 以后可以直接用
h"PS-]:CD DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
)@<HCRQ'q 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
sw41wj (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。。。)
OB I+<2`Oc @3-,=x %R.xS}
Q 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
X/E7o92\ |%'6f}fnE template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
$>'" )7z class unary_op : public Rettype
jJ*@5?A {
jF38kj3O7 Left l;
Sg. +`xww3 public :
CYPazOfj unary_op( const Left & l) : l(l) {}
d)04;[= B]^>GH template < typename T >
@%EE0)IA typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
tjZ \h= {
}A4nJ>`tq return FuncType::execute(l(t));
mVv\bl?< }
\Y!T>nWn)I J$#h(D% template < typename T1, typename T2 >
[F/^J|VMV typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%s$rP {
<`R|a * return FuncType::execute(l(t1, t2));
~9JW#HHzn }
V&Xi> X8 } ;
6X@mPj[/ Yz&*PPx r-RCe3%g% 同样还可以申明一个binary_op
`y\*m]:
gd337jw template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
<u/a`E? class binary_op : public Rettype
V#ndyUM; {
uP{;*E3? Left l;
hq/J6 M Right r;
_Kc1 public :
cQ8dc+ { binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
p=!#],[ #*!+b template < typename T >
`IEq@Wr#$! typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
kWB, ;7 {
\\=.6cg<K return FuncType::execute(l(t), r(t));
cu[!D}tVU }
z>4D~HX jja{*PZ6H template < typename T1, typename T2 >
`kv1@aQPL typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Y)$52m5rM {
\Ut6; return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
,LhEshf }
`5~7IPl3 } ;
@Z?7E8( 7t'(`A6t/ :/+>e
IE 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
RnHQq'J|\ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
D9ANm"# DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
r=h8oUNEJ* 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
TbOJp 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
(nGkZ}p 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
@4;&hP2Z: 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Osnyd+dJY 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
}04Dg' 下面是修改过的unary_op
3 h#s([uL vCj4;P g template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
aSUsyOe class unary_op
IWQ&6SDW$z {
l$F_"o?&S@ Left l;
}d_<\ AWO0NWTB public :
L^lS^P 9qEOgJ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
@8|Gh]\P >;,gGH template < typename T >
?FN9rhAC struct result_1
ozU2 {
h6g:(3t6m typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
{ih:FcI
} ;
~x'zX-@rC |"Z-7@/k$i template < typename T1, typename T2 >
z=qWJQ struct result_2
q-YL]PgV {
:<|Z.4}kJb typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
>5.zk1&H } ;
[<yz)<< ^p,3)$ template < typename T1, typename T2 >
AuAT]` typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Je^Y&a~ {
(k8Z=/N~ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
ijFV<P }
6GzzGP^ 7%4.b7Q template < typename T >
`gI~|A4 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&U&Zo@ot"x {
ugI#ZFjJWE return OpClass::execute(lt(t));
zka?cOmYF[ }
Wab.|\c J?IC~5*2 } ;
M6_-f ;. Zi/-~')E @0|nq9l1 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
3za`>bUN 好啦,现在才真正完美了。
&\k?xN 现在在picker里面就可以这么添加了:
D-pX<0-y 9 ZGV%Tw template < typename Right >
tq&Yek>C picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
EjSD4 {
r1G8]a gO return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
)Oiev u_"| }
MtUY?O.P2 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。
D#jX6 `VZZ^K9zR Fc'[+L--Q (B:uc_+ 2:'lZQ 十. bind
6R2uWv 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。
Szts<n5 先来分析一下一段例子
nLJBq)i &Mj1CvCv )b92yP{ int foo( int x, int y) { return x - y;}
t8vc@of$c, bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
G3dhM#! bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
M"(6&M=? 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
6V2j*J 我们来写个简单的。
R hio7C 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
D0 ruTS 对于函数对象类的版本:
v9rVpYc" @.ZL7$|d template < typename Func >
F;kvH struct functor_trait
L\L"mc|O {
oLS7`+b$ typedef typename Func::result_type result_type;
tS<h8g_ } ;
A(+:S"|@ 对于无参数函数的版本:
E>}q2 )6{P8k4Zr template < typename Ret >
JIxiklk struct functor_trait < Ret ( * )() >
lFfXWNb {
"IwM:v typedef Ret result_type;
s;1e0n } ;
J3B.-XJ+n 对于单参数函数的版本:
|<(t}}X DYRE1! template < typename Ret, typename V1 >
? )_7U struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
`6F+Rrn {
Tpzw=bC^ typedef Ret result_type;
Y Pszk5hn } ;
/U*yw5 对于双参数函数的版本:
4seciz0? 9":2"<'+ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
]l[2hy=
cV struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
]XUSqai {
Df@/cT typedef Ret result_type;
V@Wcb$mgk } ;
|scUo~ 等等。。。
r)b<{u=] 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
<&U!N'CE JJ5C}`( template < typename Func >
Km*<Kfcz struct func_return
)ooWQ-%P {
l!IGc: template < typename T >
' qy#)F struct result_1
<Tx C!{< {
yr{B5z, typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
XDYosC: } ;
GBbh ar},g @\}YAa>>"I template < typename T1, typename T2 >
Y&~M7TY b struct result_2
F_ljx {
%MJ;Q?KB typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
2jA%[L9d^ } ;
Zq*eX\#C } ;
sKfXg`0 s;{K!L@ Qb`C)Nh: 最后一个单参数binder就很容易写出来了
AyTx' u Z@J.1SaB template < typename Func, typename aPicker >
<4mQ*6 class binder_1
DJP6TFT&G {
=!,Gst_ Func fn;
J_ J+cRwq aPicker pk;
*^h_z;{, public :
f=I:DkR DU{bonR` template < typename T >
d
4O struct result_1
s[c^"@HT {
f\K#>u*
Q typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
F~_;o+e;X } ;
_!AJiP3!)4 J_xG}d template < typename T1, typename T2 >
}*kJ-q&0 struct result_2
QnKC#
{
!R:y'Y%j typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
X\sm[_I } ;
T[.[
g/` 1^{`lK~2 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
i_U}{|j <NB41/ template < typename T >
h~miP7,c<u typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
h&'=F)5 {
_CdROo6I return fn(pk(t));
?R6`qe_F }
3jPB#%F template < typename T1, typename T2 >
kRot7-7I| typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8wIK: {
kuS/S\Z5K return fn(pk(t1, t2));
J22r v( }
>XE`h9 } ;
+1@AGJU3 y1,5$0@G :ba/W&-d 一目了然不是么?
K$-;;pUl 最后实现bind
*not.2+ uO'/|[`8 /V^sJ($V$~ template < typename Func, typename aPicker >
l3J$md|f picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
'ZnIRE,N {
~A >oO-0K return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
r_2btpL^ }
zj20;5o>U& 6k9Lx C:M 2个以上参数的bind可以同理实现。
Z .Pi0c+ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
3j*'HST #s+Q{2s 十一. phoenix
.~`Y)PON Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
2k+16/T rYGRz#:~+ for_each(v.begin(), v.end(),
D/s?i[lb (
LK+felL do_
0Q1/ n2V [
{tt$w>X cout << _1 << " , "
kaFnw(xa ]
v*r9j8 .while_( -- _1),
iz`jDa Q|1 cout << var( " \n " )
rJ(OAKnY )
oh\1>3,Ns );
n`<U"$* yWHne~! 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
:]c=pH 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
o!Fl]3F operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
pUL sGb 那么我们就照着这个思路来实现吧:
K-4tdC3 @^CG[:| ,qy&|4Jz template < typename Cond, typename Actor >
E@pFTvo class do_while
CG9ba| {
vlQ0gsXK Cond cd;
W)-hU~^OM Actor act;
@L;C_GEa public :
xG%*PNM0q template < typename T >
mP!N<K struct result_1
4oJ$dN {
h5!d typedef int result_type;
b-nY xd } ;
k7T
alR o+^Eu}[. do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
)ddsyFGW gj;@?o0 template < typename T >
IJIQ"
s typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
IMaYEO[ {
_8S4Q! do
\`gEu{ {
5_aw.s> act(t);
sVoR?peQ }
g)cY\`&W8 while (cd(t));
CB({Rn return 0 ;
^0Q'./A{& }
M.[wKGX( } ;
G>0)I NL-_#N$ %~\ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
i[_|%'p 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。
?cxr%`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。
B^m!t7/, 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。
$_bZA;EMQ 下面就是产生这个functor的类:
yjd(UWE h--45`cE nNs .,J) template < typename Actor >
l
$w/Fz class do_while_actor
kp; &cQu! {
*|poxT G Actor act;
d<v~= public :
/f]/8b g> do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
#%WCL'6B , `"K template < typename Cond >
4y>(RrVG picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
raF]
k0{ } ;
TZBVU&,{Z 7vq
DZg NQ{-@/v 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
1b+h>.gWar 最后,是那个do_
F-tFet
j%u8= ,\}k~ U99 class do_while_invoker
8? F
2jv {
r},lu=em public :
|G=FqAXH template < typename Actor >
F;W' do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
FR(QFt!g {
sy=dY@W^ return do_while_actor < Actor > (act);
lfRH`u }
V:8@)Hc= } do_;
F#KF6)P aC}p^Nkr"k 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
;da4\bppt 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
o
Fi) d[` 最后来说说怎么处理break和continue
;tXY = 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。
"G@E6{/ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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