一. 什么是Lambda
\a!<^|C& 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
0 Yp;?p^ 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,
tTgW^&B J[l K N;Hv B:c 0u_'(Z-^2 class filler
gUp0RPs {
To`?<]8 public :
'UxA8i(
void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
0"`skYJ@ } ;
7L*`nU|h 5 %Gf?LyO v,0D GR~ 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:
pB./L&h i`qh|w/b_ `2PT 8UM 9o`3g@6z for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
7 SZR#L .Dm{mV@*T 5*$Zfuf 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
^=G+]$ 8 9x!y.gx %u}sVRJ v knFtpx 二. 战前分析
Vd4osBu{fY 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。
;"Y6&YP< 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
&UR/Txnu U:r2hqegd 7W"menw for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
w3>|mDA}I /* --------------------------------------------- */
_u$K Lqt/, vector < int *> vp( 10 );
]Ho`*$dD transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
N3p3"4_]fy /* --------------------------------------------- */
rRYf.~UH@P sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Q_.Fw\l$` /* --------------------------------------------- */
F S:WbFmc int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
vEGK{rMA /* --------------------------------------------- */
Ysu/7o4 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
5ov%(QI /* --------------------------------------------- */
:(Bi{cw for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
$Stu-l1e a $P3nP=mf [3Rj?z"S ?sYjFiE 看了之后,我们可以思考一些问题:
&v,p_'k 1._1, _2是什么?
Hea<!zPH 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
hT"K}d;X 2._1 = 1是在做什么?
W<"\hQI 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
=L%3q <]p Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
[<QWTMjR 5eA]7$ic m12B:f 三. 动工
9DX3]Z\7X 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
G,*s9P]1 ISew]R2 "'Uk0>d=_I B:cOcd?p template < typename T >
Q%^bA,$&D class assignment
6l'y {
mNoqs&UB T value;
?` i/ public :
3:1
c_ assignment( const T & v) : value(v) {}
$:!T/*p* template < typename T2 >
Hw&M2a T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
u,:`5*al{ } ;
Bw.&3efd NCt sx /C ()?co<@(l 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
p)xI5,b$9 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
)7g_v* *(B[J <t% A)L% VY@hhr1s~ class holder
g/p9"eBpq {
9'g{<(R] public :
2j1v.% template < typename T >
\[1CDz=}1 assignment < T > operator = ( const T & t) const
r:4IKuTR {
E2'e}RQ return assignment < T > (t);
ZGhoV#T@ }
%+a@|Z } ;
mX@*2I K- C-+RB [[h)4H{T 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:
9X9zIh]JV QYXx7h r=$ static holder _1;
'hw@l>1\9 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
5l0rw)
O7'3}P; for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
@n*D>g 而不用手动写一个函数对象。
k=2l9C3Z Cf[F`pFM jDXGm[U e-3pg?M 四. 问题分析
myOX:K* 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。
kDY]>v 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。
`yX+NRi(s 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
x9A
ZS#e)[ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
%L>nXj 下面我们可以对这几个问题进行分析。
~PW}sN6ppG iCRw}[[ 五. 问题1:一致性
<<5 :zlb 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?|
|!5T+H{Sj 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
|#:dC #
ZHECcPhz struct holder
:*:fun
{
cN}A rv //
jI`To%^Y template < typename T >
U4l*;od T & operator ()( const T & r) const
W<|K {
Bi:wP/>v return (T & )r;
H9Q7({v }
a&
aPBv1 } ;
>"g<-!p@ vLFaZ^( 这样的话assignment也必须相应改动:
vq:OH
H i2a"J&,6O template < typename Left, typename Right >
J&ECm+2 class assignment
m4SXH> o {
:#:O(K1PW Left l;
I=
h4s( Right r;
8G l5)=2 public :
^}/
E~Sg7\ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
W$Q)aA7 template < typename T2 >
*r,&@UB T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
<&s)k } ;
w[7.@ %^[ J*~2:{=% 同时,holder的operator=也需要改动:
gq_7_Y/ =>}.W:= template < typename T >
dwbY"t[9 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
d3=6MX[c {
+<WRB\W return assignment < holder, T > ( * this , t);
NU&^7[!yl }
KR+BuL+L 4:e q{n 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
\P~rg~ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
hf+/kc!>i _O)2 return l(rhs) = r;
{&}/p-S 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
T19rbL_ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
e(=~K@m QB3d7e)8> template < typename Tp >
@S"pJeP/f class constant_t
a3dzok {
#w,WwL! const Tp t;
oz0n$`O$/ public :
w^rb|mKo constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
a}qse5Fr template < typename T >
M`+e'vdw const Tp & operator ()( const T & r) const
!P60[*> {
O})u' return t;
J={OOj }
H")N_BB } ;
<m/b]| _{*$>1q 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
@6YBK+" 下面就可以修改holder的operator=了
ZA_zKJ[[7 nze1]3` template < typename T >
&. =}g] assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Z"n'/S:q {
"gbnLKs return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
q?Ku}eID3 }
MX`Wg j*H;a ?Y 同时也要修改assignment的operator()
x<*IF,o BsK|:MM] template < typename T2 >
aFr!PQp4{ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
vpeBQ=2\ 现在代码看起来就很一致了。
6a%:zgkOpu 8>VI$
六. 问题2:链式操作
[Zt#
c C+ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
&J;H@d|| 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。
KI Plb3oh 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。
TvWU[=4Yk 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。
=|gJb|?w 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
s
la*3~?* ])QO% template < typename T >
)+w/\~@ struct result_1
qJX+[PJ {
B3cf] S% typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Iu-'o } ;
QxL@'n#5 z{`6# 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:
zJfK4o B-\,2rCC Z template < typename T >
LZUA+ x( struct ref
(zS2Ndp {
^.@yF;H typedef T & reference;
O>SuZ>g+7 } ;
k(-Z@ template < typename T >
JtYYT/PB struct ref < T &>
J@ktj( {
-}_cO|kk typedef T & reference;
/63W\ } ;
waXDGdl0 ^sT+5M^ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
?#BZ `H W>}Qer4 template < typename T >
Dm|gSv8d, typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
y$j1?7 {
<ELziE~>V return l(t) = r(t);
BcZEa^^~os }
%z-dM` i 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
f[JI/H> 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Y)Znb;`?a ?jNF6z*M6 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
HUU >hq9 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Kf05<J! _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
zdLVxL>87 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
I;kf
#nvao 最后的布局是:
ub`z7gL Add
/'&.aGW4% / \
*Nvy+V Divide 5
k_*XJ <S!Y / \
rPiiC/T.` _1 3
YW8K
$W 似乎一切都解决了?不。
'?{0z!! 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。
/,1SE( 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。
LKR= =;qn 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:
"xD}6(NL(r F* 3G_V template < typename Right >
TnN^2:cU assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
&5kZ{,-eM Right & rt) const
@9_nwf~X4 {
&7L~PZ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
(MgL"8TS }
ur/Oc24i1n 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
U;';"9C2> 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。
jo,6Aog|u 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。
\3t,|%v 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。
lQh
E]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。
=w',-+@ 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?
I;Al?&uw 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:
\yih 1Om>~ U9<_6Bsd template < class Action >
W:VW_3 class picker : public Action
n\Z^K {
tv 4s12& public :
Fy 4Tvg picker( const Action & act) : Action(act) {}
,pDp>-vI% // all the operator overloaded
3
R5%N
~ } ;
lp:_H-sG u{g]gA8s 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。
:FoOQ[Q 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:
~8jThi
U KH>Sc3p template < typename Right >
CCuxC9i7 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
!(W[!% {
beJZpg return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
&e%{k@ }
H,(F1+~d 96vj)ql Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
qAUaF;{ 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。
ge^!F>whr h^%GE;N template < typename T > struct picker_maker
=RQ )$ % {
.>k=A|3G typedef picker < constant_t < T > > result;
AU0$A403 } ;
hX0RET template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
G+ :bL S#: {
2#'rk'X,K typedef picker < T > result;
VKT@2HjNT` } ;
jZa25Z00 OF-E6b c 下面总的结构就有了:
w>v5oy8s- 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。
X"kXNKV/n 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。
>ysriPnQ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
K{|w 43>D 至此链式操作完美实现。
$TR=3[j n)tU9@4Np B:e.gtM5 七. 问题3
3|q2rA 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
/r>IV`n{ e-~hS6p( template < typename T1, typename T2 >
=ZG<BG_ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Er`TryN|} {
grGhN q return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
)qbI{^_g }
~ af8p { fG<Dh z@ 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
9Kc0&?q@D +VwV5iy[` template < typename T1, typename T2 >
h{\t*U54' struct result_2
D`V6&_.p {
Po!oN~r typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
et@">D%;] } ;
\.5F](: k - FB 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
,(6)ghr 这个差事就留给了holder自己。
}bZ
8-v {":c@I +IvNyj| template < int Order >
VxNXd? class holder;
L?C\Q^0"`G template <>
!syU]Yk class holder < 1 >
(viWY {
bi+9R-=& public :
KCE=|*6::| template < typename T >
5n:nZ_D struct result_1
g&Z"_7L~ {
N A8
sN typedef T & result;
_jW>dU^B } ;
`a-Bji? template < typename T1, typename T2 >
%z30=?VL struct result_2
gRHtgR)T3 {
z3clUtC+ typedef T1 & result;
64SW } ;
H4W1\u template < typename T >
[Uswf3 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
S[Vtq^lU {
|0lLl^zp return (T & )r;
3] N q@t }
wXz\NGW template < typename T1, typename T2 >
Qy/uB$q{A typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
#kj~G]QA {
]Z=Ij
gr$
return (T1 & )r1;
(/-lV&eR }
v3-5"q!Sq } ;
VDG|>#[! tp@*=*^I template <>
~H7!MC~K class holder < 2 >
F9%,MSt {
: g5(HH public :
N=q#y@ L template < typename T >
<o2,HTWNPS struct result_1
ti}f&w
ICJ {
Zgy7!AF! typedef T & result;
DjY8nePyE } ;
P`tyBe#= template < typename T1, typename T2 >
\Fq1^ 8qa struct result_2
hv3;irK]& {
<Kg2$lu(_` typedef T2 & result;
><cU7 ja[^ } ;
hzv3F9.x template < typename T >
v_.HGGS typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
0JK2%% {
+N7"EROc return (T & )r;
w~]T<^fW~ }
@'
d6iYk_ template < typename T1, typename T2 >
"sD1T3!\)Q typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Z0aUHWms {
wE?CvL return (T2 & )r2;
7N|
AA^I }
B@"J]S } ;
)J&|\m(e F.68iN} qIz}$%!A 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
*Z > 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
9j0o&Xn 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
EsTB(9c? mzz$`M1 return l(i, j) = r(i, j);
f9a$$nb3` 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
RtwUb(wn6 ?.Q3 pUT return ( int & )i;
)(lJT&e return ( int & )j;
<1K7@Tu 最后执行i = j;
3-iD.IAUm@ 可见,参数被正确的选择了。
IytDvz*| 8TW5(fl oPsK:GC`U bJwc1AJgH `0rRKlb j4 八. 中期总结
(n,N8k; 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:
$~G@ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
'$?du~L- 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
'AWp6L @ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
F 5U|9< sBU_Ft N}DL(-SQ3 ' Rc#^U*n Z%OW5]q e}e6r3faz 九. 简化
{yS;NU`2 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。
ws[/ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
7E\g
&R. 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:
T)~!mifX 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
\2 >3Opt +-*/&|^等
#|?8~c;RWG 2. 返回引用。
(0R2T"/ =,各种复合赋值等
H{%H^t> 3. 返回固定类型。
XhN{S]Wn 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
</=3g>9Z 4. 原样返回。
oqYt/4^Q operator,
`7\H41%\pp 5. 返回解引用的类型。
A?r^V2+j operator*(单目)
X$^JAZ09 6. 返回地址。
VX!hv`E operator&(单目)
:BD>yOlG 7. 下表访问返回类型。
/tZ0
|B( operator[]
-?z\5z 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
]Jn2Ra"j operator<<和operator>>
JD*8@N N2Ssf$ 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。
>Nh`rkR2[ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
= ^s$
< c0ZaFJ template < typename Left >
N&m_e)E5c struct value_return
lE'wfUb {
)~dOmfw%| template < typename T >
PS}73Y# struct result_1
{OP~8e" {
6.19g'{sB typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
1qZG`Vz } ;
NO4Z"3Pd_ S/7l/DFb template < typename T1, typename T2 >
pV=@sz,G struct result_2
GW/WUzK {
RX>2~^ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
&a6,ln:P } ;
?Oc
- aa } ;
kP^*hO!% X!c?CL w.^yP7: 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
+?AW>&68y 3AeH7g4< 下面我们来剥离functor中的operator()
[0!{_E)< 首先operator里面的代码全是下面的形式:
:c:V%0Yji .&|L|q} return l(t) op r(t)
WFDCPQ@ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
7&|6KN}c return op l(t)
<u0,Fp return op l(t1, t2)
eGvOA\y: return l(t) op
M*`hDdS return l(t1, t2) op
6 64q~_@B1 return l(t)[r(t)]
7n&yv9" return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
p+ Lv=e)0u 2*'ciH37 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:
U\bC0q 单目: return f(l(t), r(t));
sLhDO'kM return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
zJCEA 双目: return f(l(t));
KGT3|)QN return f(l(t1, t2));
`eD1|Go9 下面就是f的实现,以operator/为例
T8Na]V5 K<RqBecB struct meta_divide
x0<^<D &Q {
0T9.M( template < typename T1, typename T2 >
+|&0fGv;d9 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
6bL~6-h%) {
1-o V-K return t1 / t2;
`D2Mss$! }
ArXl=s';s4 } ;
ti2 V.VJcx 这个工作可以让宏来做:
!*vBW/ vD26;S.y[a #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
X"<|Z]w template < typename T1, typename T2 > \
{[^#h|U static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
<5IQc[3]aP 以后可以直接用
(Ilsk{aB;A DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
0*yJ % 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
[h-norB(( (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
kEP<[K niWx^gKb$ Pm?B
9S 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
T*+A.G@L" eY}V9*.v template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
ch })ivFP[ class unary_op : public Rettype
>nM%p4E {
UA(;fZ@ Left l;
lT,+bU public :
>r}Vf9 5[N unary_op( const Left & l) : l(l) {}
]sL45k2W BS2?!;,8 template < typename T >
N!c
gN typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ChE_unw {
vgThK9{m; return FuncType::execute(l(t));
8Q(8b@ZO, }
n9]
~
P
{H{UKs# template < typename T1, typename T2 >
Le@?
/ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
sfI N)jh {
BX3lPv return FuncType::execute(l(t1, t2));
i0ybJOa4 }
LNiS`o\ } ;
a.,_4;'UE1 +)gB9DoK O-!,Jm 同样还可以申明一个binary_op
`{}@@] &J(!8y*QyE template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
v3-?CQb( class binary_op : public Rettype
I%xn,u {
\_U*t! Left l;
&t_h'JX& Right r;
c#pj :f*H public :
(.Xr#;\( binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
1JeJxzv>C PAoX$q template < typename T >
o,
LK[Q typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
? OsS`)T {
y x;h return FuncType::execute(l(t), r(t));
X4Xf2aXI }
w+_Wc~f 7#pZa.B)k template < typename T1, typename T2 >
}4h0bI typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ym%o}(v- {
TQ' e return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
p;`N\.ld }
' ^a!`"Bc } ;
;rHz;]si m[8
@Unt /aOlYqM(> 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
C +@ i 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
fSI %c3 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
* nCx[ 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。
I?M@5u 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Tz` ,{k 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。。。
g+|Bf&_ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
4_Y!el H) 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)
5;Ia$lm=y 下面是修改过的unary_op
%6i=lyH- 5~l2!PY template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
=]b9X7} class unary_op
gZ` DT {
`bqzg Left l;
|Fp'/~|w2d wd+O5Lr.R public :
.bfST.OA H,|YLKg-| unary_op( const Left & l) : l(l) {}
b:Dg}
/ O)6iJ template < typename T >
>{XScxaB` struct result_1
!Uy>eji} {
e1^l.>2d6 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
uV77E*+7\ } ;
c&e0OV\m ^Y 7U1I template < typename T1, typename T2 >
,8VXA +'_ struct result_2
s=U\_koyH {
xJc.pvVPw typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
[YE?OQ7# } ;
6b#~; s<VJ`Ur template < typename T1, typename T2 >
LyP`{_"CM typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
a}yR p {
VDn:SGj5 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
+WLD }
4 Py3I9 ^c'f<<z|7r template < typename T >
!I7 ? typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`]{Psc6_= {
,`)OEI|1d return OpClass::execute(lt(t));
kfK[u/<i }
(9'be\ 4(|yD; } ;
0BDS_Rx w4A#>;Qu* PWG;&ma 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
7LdzZS0OM 好啦,现在才真正完美了。
vHc#m@4o 现在在picker里面就可以这么添加了:
3+zzi 9b%j.Q-W template < typename Right >
I>hmbBlDv picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
3?^NN|xg {
a7*COh return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Z@oKz:U }
BA*&N>a 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
z Lw(@& 8!4[#y< u\3ZIb pN+I]NgQ _yJ|`g]U3 十. bind
Ql8^]gbp+ 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。
%omu 先来分析一下一段例子
y#e ?iE@ !ew6
n
I 2Pz 5f int foo( int x, int y) { return x - y;}
D6:DrA: bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
kQ[Jo%YT?E bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
I4:rie\hjC 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。
_.-#E$6s#q 我们来写个简单的。
N'a?wBBR
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
tvCcyD%w 对于函数对象类的版本:
-R8/`M8GbD //tT8HX template < typename Func >
-#OwJ*-U struct functor_trait
b=G4MZQ {
Yx 3|G typedef typename Func::result_type result_type;
/+29.1#| } ;
pJ6Jx( 对于无参数函数的版本:
E4Zxv* ?sE@]]z template < typename Ret >
{83C,C- struct functor_trait < Ret ( * )() >
O!,Ca1N {
UQnBqkE typedef Ret result_type;
jm+blB^%K } ;
Bs@:rhDi 对于单参数函数的版本:
8W@dtZ,d yWmrdvL template < typename Ret, typename V1 >
9BO|1{ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
,3k@L\$.x {
0}D-KvjyP typedef Ret result_type;
4uPH } ;
z6 a,0&;-L 对于双参数函数的版本:
bl`D+/V i)[kubM template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
6N?#b66 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
1y~L8!:L {
%rw}u"3T typedef Ret result_type;
HM
90Sb } ;
~;!BDLMC6 等等。。。
V07VwVD 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Yfe'#MKfL P*7S3Td template < typename Func >
dB@FI struct func_return
#1B}-PGCm {
Enu!u~1]F template < typename T >
F$[)Bd /" struct result_1
v`
$%G {
]~'9 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
HmW=t}! } ;
<c(&T<$ _TrZ'iL}T template < typename T1, typename T2 >
N6WPTUQ1mF struct result_2
rykj2/O {
8-A:k E typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
aDN.gMS } ;
1z3]PA!R } ;
*.:! Ax ;eP_;N5+J Q7L)f71i 最后一个单参数binder就很容易写出来了
*/4tJG1U @K7ebYr? template < typename Func, typename aPicker >
<o~t$TH class binder_1
&{BBxv)y {
?THa5%8f Func fn;
>n1h^AW aPicker pk;
We\KDU\n public :
#jOOsfH|k |^?`Q.|c$ template < typename T >
<>VIDE struct result_1
Qg[heND {
?vMK'" typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
/q T E } ;
b-2pzcK{# hr%U>U9F template < typename T1, typename T2 >
) sRN!~ struct result_2
(v]P<3% {
U&`6&$] typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
5[nmP95YK } ;
Wux 0RF& lK "'nLL binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
gAj0ukX5 tB]`Hj template < typename T >
K4_~ruhr typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vf6`s\6 {
5QKRI)XpZ return fn(pk(t));
mlD%d!. }
15o9CaQw4" template < typename T1, typename T2 >
:DDO= typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
y:~eU {
,|6Y\L return fn(pk(t1, t2));
S> .q5 }
UVz=QEuYb } ;
P`7ojXy uijq@yo8- /g13X,.H 一目了然不是么?
n'q
aR<bY 最后实现bind
$I\))*a d:A\<F +d.u##$ template < typename Func, typename aPicker >
_L8Mpx*E picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
C(f$!~M4b {
_c[|@D return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
3xRM
1GgO }
mp!YNI 3Wjq >\ 2个以上参数的bind可以同理实现。
km9Gwg/zT 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。
5BrU'NF lq~GcM 十一. phoenix
B.V?s,U Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
t-'I`I ,NjX&A@ for_each(v.begin(), v.end(),
${wU+E* (
Y,3z-Pa=@ do_
u9esdOv [
`Q:de~+AM{ cout << _1 << " , "
H~~7~1"x ]
>/(i3) .while_( -- _1),
AqKHjCI cout << var( " \n " )
-b@v0%Q2M* )
E7V38Z );
MomLda
V9Q _TtX`b_Z 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
-b].SG5S 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
1R5Yn( operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
s.|!Ti!] 那么我们就照着这个思路来实现吧:
d^ 2u}^kG s>LA3kT uCY(:;[< template < typename Cond, typename Actor >
F~tm`n8Z class do_while
Kl4isGcr] {
) ~ l\ Cond cd;
t8L<x Actor act;
}9{dR4hD public :
v]B0!k&4. template < typename T >
eV"d v*R struct result_1
|E46vup {
t.3Ct@wK typedef int result_type;
s]$HkSH } ;
lo\: ]/&6 6\; 4
4,3 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
;M%oQ>].[ u)<Ysx8G template < typename T >
!Sh^LYqn typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
h`z2!F4 {
@WhZx*1 do
*jYHd#UZx4 {
|^YzFrc act(t);
qzuQq94k }
F% F
c+? while (cd(t));
_<u8%\ return 0 ;
L~@ma(TV{K }
43vGgGW } ;
>t1_5 OpW eW jA20c(O 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
eXj\DjttG} 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。
l=oN X"l= 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。
y#hga5 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。
i_j9/k 下面就是产生这个functor的类:
KzEuPJ? tQNk=}VR7r u Y?/B~ template < typename Actor >
.`oJcJ class do_while_actor
[VY8?y {
nz,Mqol Actor act;
\_m\U.* public :
.b=M5JsyV do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
kx"hWG4 GM)\)\kNF template < typename Cond >
@-)<|orU4 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
3q~":bpAp } ;
)GiFkG an*]62 l "D
ts* 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
_&k'j)rg 最后,是那个do_
\Dvl%:8 OqfhCNAY nx!qCgo class do_while_invoker
c,v^A+sZu {
^4xlZouCb public :
t*Z .e.q+ template < typename Actor >
e.)yV'%L do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
.u&&H_ UmE {
u4b3bH9U return do_while_actor < Actor > (act);
y1,?ZWTayr }
IqvqvHxLX } do_;
aGq_hP >,w\lf9 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
lfU"SSQ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
1M%{Uqsd - 最后来说说怎么处理break和continue
fWtb mUq 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。
z")3_5Br 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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