一. 什么是Lambda
<0I=XsE1iX 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
QYTwGThWR 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,
E.~~.2
uu582%tiG B 9AE* Sf0[^"7 class filler
:7Q,
`W9 {
|qsY0zx public :
o] 7U;W void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
R!LKGiN } ;
ss>?fyA uP[:P?,t XD\Z$\UJE 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
? /Z
hu @3b|jJyf >qI|g={M I3V>VLv for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
%S<( z5 DY%#E9 c F(]`49( 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
JP<Z3
A2q ~0>{PD$@ <=,KP) >h
m<$3 二. 战前分析
wc'K=;c 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
lCyp&b#(L 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
XL7jUi_4:L "i_}\p.,X s~6irf/ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
5K*-)F
] /* --------------------------------------------- */
wfrWpz=FO vector < int *> vp( 10 );
+iPS=?S transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
=`]yq;(C7j /* --------------------------------------------- */
ai,Mez sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
+>5
"fs$Y /* --------------------------------------------- */
[Pt5c6 L: int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
'HV}Tr /* --------------------------------------------- */
[]M+(8Z_P for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
n[/|M /* --------------------------------------------- */
s"|N-A=cS for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
9bT,=b; U)p P^:| ?Y~>H2 "zO+!h'o 看了之后,我们可以思考一些问题:
i4"xvLK4 1._1, _2是什么?
Bv |Z)G%RR 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。
| JL47FR 2._1 = 1是在做什么?
]eq3cwR[| 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。
\0pJ+@\T9 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。
WiL~b
=fT P
+ nT% mYk5f_} 三. 动工
4>^ %_Xj[ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
2g^Kf,m E}qeh"sJt hGF(E* viBf". template < typename T >
2Xgw7`
!L class assignment
D] 2+<;>`> {
0nz
k?iP T value;
8L 9;VY^Y public :
.{-8gAh assignment( const T & v) : value(v) {}
UgJ^NF2w template < typename T2 >
9=I(AYG{m T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
<96ih$5D1 } ;
l(zkMR$b8 hk&p+NV! nx,67u/Pb 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
N_r*Ig 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
ap9eQsC ,Ql3RO, N[ArwV2O v.v3HB8p class holder
7w{`f)~ {
wy_TFV public :
U'.>wjO template < typename T >
fp4 d?3G assignment < T > operator = ( const T & t) const
Q;5'I3w {
k<W]VS3N return assignment < T > (t);
ld[]f*RuW }
gpr];lgS } ;
Dl/UZ@8pl c e=6EYl miHW1h[= 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:
VkhK2 Z/uRz]Hi static holder _1;
S,S_BB<Y[b Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
7!JoP?! h2aJa@;S for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
jO:<"l^+u 而不用手动写一个函数对象。
}+ #ag:M qm]ljut #>ci!4Gz=Z 7qXgHrr0|U 四. 问题分析
&"C1XM 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。
#8|;Q`Or: 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。
rT}d<cSf 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
~`_nw5y 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
J(/
eR,ak 下面我们可以对这几个问题进行分析。
oRWsi/Zf :@b>,{*4zS 五. 问题1:一致性
a9jY^E'|n 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?|
p7H*Ff` 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
>Q5E0 !] 'Dk(jpYB struct holder
!b _<_Y{l {
s[s 6E`Q //
zLXtj- template < typename T >
7P|(j<JX6' T & operator ()( const T & r) const
S8,+6+_7 {
`O}.
.N]g return (T & )r;
<6L$:vT_ }
N{p2@_fnB } ;
<O\z`aA'q FT(EH 这样的话assignment也必须相应改动:
[V jd)% y'yaCf template < typename Left, typename Right >
4?yc/F=kI class assignment
;- ]f4O8 {
^2^ptQj Left l;
q9WSQ$:z8 Right r;
5K6_#g4" public :
MB "?^~Sm assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Va*Uwy?x/) template < typename T2 >
,$;CII
v T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
.=@M>TZM } ;
dqKTF_+VhA +Qc^A 同时,holder的operator=也需要改动:
p Y>yJ) 3?5
~KxOE( template < typename T >
(J^
Tss assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
o!\O) {
]B,S <*h return assignment < holder, T > ( * this , t);
b0t];Gc%b }
H8-,gV %] #;
~I% 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
Yaa
M-o 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
;_Rx|~!! 1@nR.v"$ return l(rhs) = r;
p6HZ2Q: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。
VJR'B={h 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
zw5~|< ap6Vmp template < typename Tp >
fnmZJJ,Q class constant_t
LiB0]+wzj {
m1[QD26 const Tp t;
*V"cu public :
s~]nsqLt9p constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
'}rDmt~ template < typename T >
$Jr`4s const Tp & operator ()( const T & r) const
nO|S+S_9 {
zA"D0fr return t;
QOF;j#H^ }
M3t_!HP}! } ;
f`IgfJN "rKIXy 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
$&e(V6A@ 下面就可以修改holder的operator=了
xY~
DMcO? uRL3v01?H0 template < typename T >
AV2q* assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
_ma4 {
Y?5yzD: return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
VUnEI oKM }
e:,.-Kvzp` x1}q!)e 同时也要修改assignment的operator()
q;>BltU d#b{4zF" template < typename T2 >
q?^0
o\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
q!H3JL 现在代码看起来就很一致了。
#/tdZ0 fFd9D=EW. 六. 问题2:链式操作
OUdeQO? 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Ch.T}% 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
"=".ne 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
E%;'3Qykva 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
&iGl)dDr 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
H]!y |p 9nG] .@H template < typename T >
vfbe=)}[ struct result_1
K4F!?# {
~lF lv+,% typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
&
9]KkY= } ;
I?Zs|A ^6LFho4 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
n5JB'F) -E500F*b template < typename T >
,m"ztu- struct ref
xBZ9|2Y s {
A5`7o9 typedef T & reference;
<eh(~ } ;
xXx`a\i template < typename T >
jo |q,t struct ref < T &>
dH/t|.% {
1`}fbX;"m) typedef T & reference;
^2AF:(E } ;
D}061~zb$ eFnsf}(Iy 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
n% `r (O-)uC template < typename T >
~c="<xBE typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
z^Jl4V {
b$
x"&& return l(t) = r(t);
~`})x(! }
X<m%EXvV 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。
xk*3,J6BK 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
!Q(xOc9>Ug }g*-Ty 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
?V{k\1A _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
9V],X=y~ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
J@GfO\
o +5 调用divide的对象返回一个add对象。
) ]%9Tgn 最后的布局是:
`JE>GZY Add
Me}TW!GC / \
eTF8B<? Divide 5
NDOZ!`LqH / \
Uo @NK _1 3
E?XCL8NC 似乎一切都解决了?不。
v2n0[b0 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。
>Y/[zfI2 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。
y\_S11{v 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:
N#u8{\ |8] l'W+^ template < typename Right >
lz)"zV assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
g&Z7h4!\ Right & rt) const
zkp
Apj]. {
V{h@nhq return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
;/V@N |$n }
~^^ey17 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
[\b_+s)eN XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
/SXz_e 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
qp W#!Vbx 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
2ZO'X9 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
j>o +}p?3I 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
bJ|?5 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
=GQ^uVf1 y^AA#kk template < class Action >
N4To#Q1w class picker : public Action
ys/mv'#> {
B\_u${C public :
~& 5&s picker( const Action & act) : Action(act) {}
Su"_1~/2S // all the operator overloaded
x}.d`= } ;
CJ?gjV6 m"G N^V7 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。
"k-ov9yK 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:
\B2d(=~4 O^}v/}d template < typename Right >
}o^A^ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
LO]6Xd" {
z/KZ[qH\ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
j#e.rNG }
#eC;3Kq#- ;:c%l.Y2 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
BZ?W>'B%$ 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。
aEDN]O95? zcB2[eaV template < typename T > struct picker_maker
b.4Xn0-M {
\5P.C typedef picker < constant_t < T > > result;
qu~|d}0 } ;
Fd[h9 G template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
%?f:" {
$a^isd4 typedef picker < T > result;
qd+[ShrhqZ } ;
}IN_5o(( {TncqA 下面总的结构就有了:
c,q"}nE8w functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
0sd-s~; picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
+V9B picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
^
6.lb\ 至此链式操作完美实现。
dPx<Dz; ?Y{^un 8}, <e>q 七. 问题3
T;4`wB8@ 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
kz0=GKic 2Nn1-wdhb template < typename T1, typename T2 >
HB7( ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
qijcS2E6S {
bW9"0=j[{ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
lB!vF ~A& }
6B''9V:s PDIclIMS'F 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
5ttMua <G? 9U)t@b template < typename T1, typename T2 >
ahtYSz_FM struct result_2
V-_/(xt* {
Hl3)R*&'J typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
3u*hTT } ;
wm=RD98 =x^l[>sz 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
xb>n&ym? 这个差事就留给了holder自己。
NaA+/: i~)NQmH< Px?Ao0)Z, template < int Order >
'qV3O+@MF class holder;
HmExfW
template <>
A/"}Y1#qX\ class holder < 1 >
-~][0PVL9 {
NQC3!=pQ}Y public :
j`R<90~/ template < typename T >
C.>
struct result_1
i<m$#6<Z {
+~d1;0l| typedef T & result;
|qlS6Aln } ;
sz/ *w 7 template < typename T1, typename T2 >
L}W1*L$;< struct result_2
ku9@&W+ {
nlzW.OLM typedef T1 & result;
j/9WOIfa } ;
\2Og>{"U template < typename T >
t<sNc8x typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
3@)obb {
e40udLH~x return (T & )r;
JoCA{Fa} }
,;.B4 template < typename T1, typename T2 >
EqnpMHF typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
{pDTy7!Hs {
UP;Q= t return (T1 & )r1;
A XBkJ'jd }
hOPe^e" } ;
d(fPECv( gF[6c`-s template <>
M!gBmQZ1 class holder < 2 >
mz\NFC< {
u#+RUtM public :
gg-};0P- template < typename T >
?MC(}dF0 struct result_1
Xsd$*F@< {
\+k, :8s/ typedef T & result;
^/>Wr'w } ;
4\N_ G
@ template < typename T1, typename T2 >
J/'M N struct result_2
wE$s'e {
U:]MgZWn typedef T2 & result;
AkrTfi4hC } ;
ZXsYn template < typename T >
QsF4Dl typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
dhHEE|vrz {
s`hav return (T & )r;
J&eAL3"GF }
bD35JG^&i template < typename T1, typename T2 >
RF_[?O)Q typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
W+gpr|R2 {
4xm&pQo{V6 return (T2 & )r2;
'>3`rsu }
=}JBA>q( } ;
<jeh`g XOrcygb2 akT|Y4KxD 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
Lt1U+o[ot 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
=<{h^-j;a 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
#{!O,`qD -(*nSD9 return l(i, j) = r(i, j);
vwKw?Z0%J 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
[O2h-` +YTx
return ( int & )i;
&Y1`?1;nw return ( int & )j;
uBmxh%]C~ 最后执行i = j;
}A|))Ao| 可见,参数被正确的选择了。
Wo{K} 0G5'Y;8 x>%joKY[ E0QPE5_ @(-yrU 八. 中期总结
91up^ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
_J,xT 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
=7 VCtd/ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
s~^*+kq 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
2"@Ft()] K;x~&G0= cw;co@!$ GR%{T'ZD` mDfwn7f #vQ? 九. 简化
P@gtdi(Q 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。
Ep mJWbU 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
cC%j!8! 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:
@l~7x 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
"tL2F*F"6X +-*/&|^等
7 _g+^e-" 2. 返回引用。
x;j{}
% =,各种复合赋值等
cZ|lCy^ 3. 返回固定类型。
[Ct=F| 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
,/&Z3e 4. 原样返回。
@`w n<%o$ operator,
OV[`|<C ' 5. 返回解引用的类型。
>
\3ah4"o operator*(单目)
&~#iIk~% 6. 返回地址。
DLi?'K3t operator&(单目)
XJSa]P^B1 7. 下表访问返回类型。
EMlIxpCn: operator[]
"jR]MZ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
HzvlF0f operator<<和operator>>
d&jjWlHgEN `
W4dx& 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。
rjUBLY1( 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
V^n0GJNo JrDHRIkgm template < typename Left >
B3mS] struct value_return
Uk,g> LG {
LkBZlh_ template < typename T >
#~k[ 6YR 0 struct result_1
\iru7'S {
/^:2<y8Ha typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Q[PK`*2) } ;
\dcdw*v@ kUa)smh template < typename T1, typename T2 >
7Fz
xe$A struct result_2
}>}1oUCi {
CISO<z0 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
*N F$1 } ;
3qi_]*dD } ;
0xCz'mJ q8xd*--# hj!+HHYSk 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
b5pMq$UVL ~Ky4+\6o> 下面我们来剥离functor中的operator()
!][F 首先operator里面的代码全是下面的形式:
)(m0cP{7 5mgHlsDzu return l(t) op r(t)
?NG=8.p return l(t1, t2) op r(t1, t2)
+=eR%|!@ return op l(t)
51 b y return op l(t1, t2)
~W03{9(Vp8 return l(t) op
l -.(Ez* return l(t1, t2) op
pu4,0bw return l(t)[r(t)]
xWE8Wm return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
aV6#t*\J c%f_.MiU 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:
&yIGr`; 单目: return f(l(t), r(t));
s-rfS7; return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
=X1?_~} 双目: return f(l(t));
jL>:>r return f(l(t1, t2));
8W+5)m.tp 下面就是f的实现,以operator/为例
K
|*5Kwi 3yV'XxC struct meta_divide
j~`\XX{> {
{]kaJ{U> template < typename T1, typename T2 >
U)D[]BVg static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
cCiI{ {
>w|*ei:@S return t1 / t2;
@r;wobt }
0$HmY2
Men } ;
.DguR2KT 27D!'S 这个工作可以让宏来做:
_A+w#kiv> 4=[7Em?oLb #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
x /mp=
template < typename T1, typename T2 > \
{0v*xL_O^ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
bwiD$ 以后可以直接用
E(^0B(JF DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
v]"L]/" 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
KE}H&1PjU (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。。。)
edvFQ#,d 86qI L":bI&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
<
<Y}~N +K~NV?c template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
^,8R,S\}$ class unary_op : public Rettype
Bh]!WMAw. {
'Ot,H_pE Left l;
a|_p,_ public :
9YN? unary_op( const Left & l) : l(l) {}
e8P-k3a"5: .Zmp , template < typename T >
w?y6nTg< typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
xJwG=$o {
K'5'}Lb5k return FuncType::execute(l(t));
G64Fx*` }
Ykqyk')wm bzZ>lyH template < typename T1, typename T2 >
b-^p1{A0zW typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
kkCZNQ~I {
3Q By\1h. return FuncType::execute(l(t1, t2));
HU ;#XU1 }
!mJo'K } ;
{+.r5py ,h]o> 1zxq^BI 同样还可以申明一个binary_op
HMGB> ,IHb+ K template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
zaimGMJ , class binary_op : public Rettype
8wZf]_ {
PWr(*ZP>hI Left l;
=8{WZCW5 Right r;
+A8j@d#: public :
[bz T&o binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
jXg BJ}D%nm} template < typename T >
P9Q~r<7n typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!CTxVLl"F {
J([s5:.[ return FuncType::execute(l(t), r(t));
B%s7bS }
U7@AC}.+ v Gy8Qu> template < typename T1, typename T2 >
i[jJafAcN typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
XXZaKgsq {
U(>4s]O6 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
6IcNZ!j98 }
fwR_OB:$ } ;
7- d.ZG wK_]/Q-L Z8O n%Mx{" 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}Z6V1]QP 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
r,1e 'd: DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
}T2xXbU 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。
D;}xr_ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
pKUP2m`MW 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。。。
bUwn}_7b 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
hZXXBp 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)
=wWpP-J& 下面是修改过的unary_op
{Ro2ouQ!V 1T&Rc4$Sn7 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
jKIxdY:U class unary_op
{Azn&|%.t {
9pn>-1NJ Left l;
BaI $S>/Q Ws U)Y& public :
4R^mI :ue:QSt(u unary_op( const Left & l) : l(l) {}
* |.0Myjo `4?~nbz template < typename T >
HSUI${< struct result_1
$@-P5WcRs {
zE T^T5>: typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
B(g_Gm< } ;
Q#I"_G&{ C*=Xk/0 template < typename T1, typename T2 >
_9 .(a struct result_2
r|Z3$J{^" {
`:8J46or typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
pIV-kI:w } ;
|y;}zQB-dH )>
,wj template < typename T1, typename T2 >
d_UN0YT< typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{Bs~lC$ {
ia&AW return OpClass::execute(lt(t1, t2));
(_kp{0r# }
g,tjm( }U ~6^2 ., template < typename T >
}"vW4 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
r`y ezbG {
u-Ddq~;| return OpClass::execute(lt(t));
hd\gH^wk
}
*K!|@h{60 /n~\\9#3 } ;
-C-?`R ;h6v@)#GX {^mNJ 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
z?/1Kj}xG 好啦,现在才真正完美了。
o./.Q9e7 现在在picker里面就可以这么添加了:
+y7;81ND 6*4's5>?D template < typename Right >
0]KraLu"N picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Amr[wx {
^'CPM6J return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Xp\/YJOibd }
OMhef,,H 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。
h^,8rd 1wzqGmjmt E#J';tUQ Wt)Drv{@ { ;AR{@Fu. 十. bind
_\Q^x)w6 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。
t"hYcnC 先来分析一下一段例子
}I|u'#n_ 3&u_A?; _{t9 x\= int foo( int x, int y) { return x - y;}
]-oJ[5cQ0v bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
mK+IEZV<3 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
=9oPowq 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。
I}e3zf> 我们来写个简单的。
i|w8.}0 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Wcb7
;~K 对于函数对象类的版本:
yKYUsp Qy<[7 template < typename Func >
gmIqT
f struct functor_trait
/27JevE {
2LrJ>Mi typedef typename Func::result_type result_type;
~$'\L } ;
Fc~'TBf,,` 对于无参数函数的版本:
`U+l?S^$ [A}rbD K template < typename Ret >
Q-ni| struct functor_trait < Ret ( * )() >
A(?\>X
9g {
1(|D'y# typedef Ret result_type;
IG(?xf\C } ;
X37 L\e[c 对于单参数函数的版本:
,yd
MU\so( ]| N3eu template < typename Ret, typename V1 >
^~{$wVGa struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Gl1jxxd {
,Jc m+Wb typedef Ret result_type;
^w ] / } ;
lb'GXd % 对于双参数函数的版本:
vN2u34 d(g^M1m template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
[
W2fd\4 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
*f,DhT/P {
J]m{b09F typedef Ret result_type;
z0|&W&&D } ;
O+%WR 等等。。。
W@yJAQ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
c/B'jPt SyAvKd`g template < typename Func >
/C/id)h> struct func_return
)p!7#v/@f {
r]OK$Ql template < typename T >
h~C.VJWl struct result_1
8$(Dz]v|[& {
!61Pl/uQ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
}FzqW*4~ } ;
WL` 9~S \*,=S52 template < typename T1, typename T2 >
}g$(+1g struct result_2
G^q3Z#P {
gM [w1^lj typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
m*$|GW9 } ;
]f]<4HD=i } ;
mxb06u_ n}s~+USZX 3Tn)Z1o 最后一个单参数binder就很容易写出来了
5 H#W[^s" \rVQQ|l template < typename Func, typename aPicker >
7'
S @3 class binder_1
=)hVn {
>~K
qg~ Func fn;
rP!#RzL aPicker pk;
]7;\E\o public :
8k(P,o upeU52@\ template < typename T >
C7H/N<VAq struct result_1
DJP2IP {
k</%YKk typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
s?ko?qN( } ;
$T :un.TM g;ZxvR)ZJk template < typename T1, typename T2 >
ICAH G7 , struct result_2
ID.n1i3 {
.S(,o. typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
~+Z{Q25R } ;
1heS*Fwn' lg047K binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
lV.F,3 ho>k$s? template < typename T >
SZJ$w-<z typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
z<.?x%4O {
Mwgu93? return fn(pk(t));
lo'W1p }
q5>v'ZSo template < typename T1, typename T2 >
F@R1:M9* typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3s"0SLS4 {
Q[+ac*F=Y return fn(pk(t1, t2));
31EyDU,W }
RZ1
/#; } ;
Fu^^i& &K/FyY5 \^#~@9 一目了然不是么?
:ujCr. 最后实现bind
mrV!teP <(vCiH9~P Q:ezifQ template < typename Func, typename aPicker >
6%Be36< picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
V21njRS {
?YeWH
WM return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
IF]lHB }
Cuc$3l(% Agrp(i"\@ 2个以上参数的bind可以同理实现。
OLI$1d_ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
eHDef
^Q&u0;OJ 十一. phoenix
[b:e:P 2 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
e)E$}4 w,Ee>cV]a for_each(v.begin(), v.end(),
v:+~9w+ (
!45.puL0 do_
^( Rvk [
]0L&v7[ cout << _1 << " , "
xV%6k{_:G ]
b,KcBQ. .while_( -- _1),
*!^<m0 cout << var( " \n " )
X*,Kb(3 )
=!m}xdTP );
c^`]`xiX s|y:UgD 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:
ki>~H!zB 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
#2iD'>bQ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
wp7!>%s{ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
}-~T<egF C;(t/zh 42L
@w template < typename Cond, typename Actor >
eSW{Cb class do_while
$`Ix:gi {
fL]Pztsk+ Cond cd;
l|5fE1K9U Actor act;
;\MW$/[JCy public :
Hi]cxD*` template < typename T >
mw5?[@G- struct result_1
WL{(Ob {
h_d<! typedef int result_type;
hQNe;R5 } ;
;l}- Z@! / 1n\ t+F do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
_e9:me5d"$ ?JxbSK# template < typename T >
"`[!L z typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
tTU=+*Io {
P9T5L<5 do
.Yw'oYnS {
F ]O$(7* act(t);
Su 5>$ }
Pl-5ncb\ while (cd(t));
\n9zw' return 0 ;
-R>}u'EG> }
X\}Y } ;
Bvt@X ;60.l! R/`q/0T. 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
}KhjlPhx 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。
-uh(?])H 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。
OIl#DV. 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。
;+1RUv 下面就是产生这个functor的类:
XhsTT2B ~8aJ S,u X0*QV- RN template < typename Actor >
nL:SG{7 class do_while_actor
X,8<oX1r {
TPhTaKCio Actor act;
_ pO ` public :
H'F6$ypoS do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
>%E([:$A m0{ !hF[^ template < typename Cond >
) _ I,KEe picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
#.[AK_S5& } ;
8.bKb<y m?HZ; P,=+W(s9} 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
q.2(OP>( 最后,是那个do_
Ap{}^ G|8%qd i@NqC;~; class do_while_invoker
4 g.
bR {
1009ES7* public :
a(]`F(L template < typename Actor >
L !4t[hhe= do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Q!,<@b) {
$;G{Pyp return do_while_actor < Actor > (act);
/=uMk]h }
r}yG0c, } do_;
%r)avI F_uY{bg 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Il.Ed-&62 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
/m _kn 最后来说说怎么处理break和continue
V#ev-\k}@ 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。
7m#[!%D 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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