一. 什么是Lambda
AYt%`Y.! 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
8ZM?)#`@{ 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,
G! ]k#.^A, K#%&0D! <Y*+|T+&d :=}US}H$ class filler
`>gd&u {
j>*R]mr6 public :
k52/w)Ro,$ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
)bS~1n_0 } ;
@GBxL*e Sc>,lIM KK1gNC4R 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:
bV(Y`g O}+.U<V
NO~*T?&
Uddr~2%( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
p31NIf` VvvRRP^q 4H,`]B8(D 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
I!^;8Pg !9u|fnC9 zO~8?jDN4| ]p _L) 二. 战前分析
ta35 K" 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。
DwaBdN[!7 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
un)4eo!7 %j:]^vqFA I3=%h for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ge,H-8'Z /* --------------------------------------------- */
$:cE ^8K vector < int *> vp( 10 );
tR}MrM transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
C\3y {s /* --------------------------------------------- */
~8~aJ^[ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
1_o],?Q /* --------------------------------------------- */
fRrvNj0{V int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
J,V9k[88 /* --------------------------------------------- */
)2pbpbWX> for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
O;z,qo X /* --------------------------------------------- */
~rlB'8j( for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
~?D4[D|sB 5A%w 8Qv b1^vd@(lx FemCLvu 看了之后,我们可以思考一些问题:
PpGL/,]X 1._1, _2是什么?
;'?l$
._ 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。
G,$PV
e* 2._1 = 1是在做什么?
ZO!I. 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
Qt iDTr Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
<A[E:*`* R%Qf7Q :H7D~ n 三. 动工
"JVkVp[5D+ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
]=.\-K :j5n7s?&=y o4`hY/<t 0)%YNaskj template < typename T >
@Py/K / class assignment
Ager$uC {
E4gYemuN T value;
IC#>X5 public :
D;oe2E{I assignment( const T & v) : value(v) {}
@.osJ}FxA template < typename T2 >
pA`+hQNN T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
nA?`BOe( } ;
hhSy0 l]@&D#3ZM $k|g"9 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
J1/?JfF 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
BHd&yIyI k]W[` aiQ>xen5C5 YCdS!&^UN class holder
9iXeBC {
Mx6@$tQ% public :
M^MdRu template < typename T >
l*ayd>`~x assignment < T > operator = ( const T & t) const
\qR7mI/* {
jYx38_5e return assignment < T > (t);
-#0qV:D }
~u)}ScTp } ;
]p*l%(dhY V\6=ySx T#M,~lD 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:
kv8Fko w ihH?~] static holder _1;
.9,zL=)Ba Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
6$fHtJD: j;']cWe for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
2]I4M[|&z 而不用手动写一个函数对象。
+)k b( UUSq$~Ct
u*e.yN bnm
P{Ps 四. 问题分析
D Gr>
2 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。
,RE\$~`w 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。
yN~dU0.G6! 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
'/`= R 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
eKgisY4# 下面我们可以对这几个问题进行分析。
7bqBk,`9 EM]s/LD@% 五. 问题1:一致性
MJ7 Y#<u 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?|
+IrLDsd 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
aF)1Nm[ lFa02p0 struct holder
z8{a(nK P {
jL(qf~c_ //
c#a@n 4 template < typename T >
M54j@_81pX T & operator ()( const T & r) const
U2{ dN> {
Z&ZP"P4 return (T & )r;
+hvO^?4j }
`1'6bp`Z } ;
i\1TOP|h UH]l9Aq$P 这样的话assignment也必须相应改动:
TS /.`.gT KQacoUHrK? template < typename Left, typename Right >
e:DkGy`-s class assignment
&L#UGp$, {
e&7JpT Left l;
OTC!wI
g Right r;
K|Ld,bq public :
pcau}5 . assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
^m?KRm2 template < typename T2 >
P9=?zh6G. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
b}0,\B% } ;
OTMJ6)n7 N e#WI' 同时,holder的operator=也需要改动:
+lJG(Qd ${+ @gJ+S template < typename T >
cU0s
p assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
9[1`jtm {
cj+ FRG~u return assignment < holder, T > ( * this , t);
i%ZW3MrY~ }
9&upujVS f&}k^>N#3 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
+SsK21f"r 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
n,=VQOu I([!]z return l(rhs) = r;
=g/{%; 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
kHXL8k#T 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
SfgU`eF%B !
vP[;6 template < typename Tp >
mu?Eco`~ class constant_t
)p
T?/J {
rrQQZ5fh b const Tp t;
VS9`{ public :
3BB%Z6F constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
uIcn{RZ_z template < typename T >
7nHF@Y|*" const Tp & operator ()( const T & r) const
T6H}/#*tK {
+6UVn\9Q return t;
+
` s@ }
#?q&r_@@ } ;
j;s"q]"x] 8#(Q_ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
V+Cwzc^j 下面就可以修改holder的operator=了
/DQc&.jK L !=4N!j template < typename T >
_7IKzUn9g[ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
XEn*?.e {
_{R=B8Zz\ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
'&.# }
:>D[n1v R<sJ^nx 同时也要修改assignment的operator()
t'BLVCu (7XCA,KTGI template < typename T2 >
_/Gczy4)# T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
V6t,BJjS 现在代码看起来就很一致了。
`kbSu} ~.A)bp 六. 问题2:链式操作
vJ\pR~? 现在让我们来看看如何处理链式操作。
N` aF{3[ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
ox:[f9.5 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
"`M?R;DH 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
j'%$XvI 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
z|asa* t]$P 1*I template < typename T >
Eq$&qV-?( struct result_1
Sp7ld7c {
+<xQM h8 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
}Z{=|rVE } ;
LEW'G"+ BZud)l24 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:
Y2d;E.DH8 8wVY0oRnU template < typename T >
uHAT#\m: struct ref
'd+NVj{C {
MS0Fl|YA typedef T & reference;
0$7s^?G0 } ;
COTp template < typename T >
H|RT?Q struct ref < T &>
PZ{Dv'C {
K?s+ 3 typedef T & reference;
FDVcow*] n } ;
9AxCiT. w=^`w:5X 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
qHNE8\9 6)vSG7Ise template < typename T >
S}$r>[t typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
ms!r ef4`+ {
F%i^XA]a* return l(t) = r(t);
|tv"B@` }
mN!lo;m5 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@GRq&V 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
z "+Mrew ]wKz E4Z/ 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
"I=\[l8t _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
w3=%*< _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
AtF3%Zv2 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
pGf@z:^{*- 最后的布局是:
Gm9hYhC8 Add
?[)}l9 / \
zX0mdx<|< Divide 5
oqLfesV~ / \
-RS7h _1 3
OCZ[D{i9@ 似乎一切都解决了?不。
x9x E& 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。
87:!C5e} 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。
5B&;uY 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:
tZ `z _~q?_'kx template < typename Right >
<Q?a=4 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
p/U+0f Right & rt) const
bYi`R) {
.&9 i return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
]8T |f }
hQ(qbt{e 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
:6zG7qES3 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。
%{/%mJoX 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。
Eh =~T9 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。
NzU,va N 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。
qf=1?=l291 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?
O~59FuL 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:
V5GW:QT Ma8_:7`>O template < class Action >
34wkzu class picker : public Action
{dL?rQ>5L {
94 e):
jS public :
"y_#7K picker( const Action & act) : Action(act) {}
UTf9S>HS // all the operator overloaded
'Hi:
2Wh } ;
H"C[&r {}QB|IH` 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。
`.T}=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:
8me ]JRw $&<uT template < typename Right >
j'aHF#_ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
+V{7")px6 {
8E4mA5@ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
"=6v&G]U4 }
E\IlF 6 n+BJxu? Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
3/b;7\M 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
+,yK;^b OM|Fwr$ template < typename T > struct picker_maker
.Wq@gV {
: C b&v07 typedef picker < constant_t < T > > result;
AgRjr"hF*e } ;
1fo
U template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
IBQ@{QB {
+&Hr4@pgW typedef picker < T > result;
\MK*by } ;
6gT5O]]#o B 9T!j]' 下面总的结构就有了:
Rb%%?*| 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。
cuK,X!O 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。
RPIyO picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
,SQZD,3v4 至此链式操作完美实现。
_>=L>* f{"8g"[[)( $b<6y/" 七. 问题3
=xsTDjH> 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
~}!3G ?[&2o| template < typename T1, typename T2 >
,(.MmP` ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
F[4;Xq {
0vVV%,v return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
{0;3W7 }
P ~#>H{ 8a_[B~ 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
v3GwD00 M@3"<[g template < typename T1, typename T2 >
@ JvPx 0 struct result_2
WHAQu]{ {
gqR)IVk>% typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
>@YtDl8R } ;
0<8XI>.3D UjOB98Du 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
}?&k a$rI 这个差事就留给了holder自己。
e#,~,W.H ]$p{I)d& [kqYfY?K template < int Order >
C-8qj> class holder;
`xz<>g9e template <>
/
}R z=& class holder < 1 >
}lK3-2Pk {
T]j.=|,d public :
Wd0[%`dq template < typename T >
]c&<zeX, struct result_1
4GR!y) {
{8R"O{ typedef T & result;
ATy*^sc&" } ;
<BSc* 9Q template < typename T1, typename T2 >
1Nu1BLPm struct result_2
uZZU{U9h {
7},)]da>,' typedef T1 & result;
n39t}`WIl } ;
+4\U)Z/\ template < typename T >
\o\nr!=k typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
>XOiu#kC {
X*Z8CM_ return (T & )r;
gr-fXZO }
S,U
Pl}KF template < typename T1, typename T2 >
/B5-Fx7j3 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
t6BHGX{o {
\`, [)` return (T1 & )r1;
bsd99-_(4 }
Dw7vv]+ S } ;
yQ3OL# &QG6!`fK}3 template <>
VdP`a(Yd; class holder < 2 >
i/b'4o=8 {
6YuY|JD public :
l<Q>N|1#k% template < typename T >
|oub!fG4 struct result_1
d*oUfiW {
DI`%zLDcY typedef T & result;
Fb/XC:AD } ;
QI]Ih template < typename T1, typename T2 >
sz--27es struct result_2
+fx8muz:y {
}Z
TGi,Pc typedef T2 & result;
Fkf97Oi } ;
BYY RoE[P template < typename T >
:L_BG)dM typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
px SX#S6I {
_/S?# return (T & )r;
K^rIG6 }
-dv%H{ template < typename T1, typename T2 >
*WE1;msr typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
3x~{QG5Gn {
4t/&. return (T2 & )r2;
W5/0`[4 }
(_r EAEo } ;
kAM1TWbaVQ <`!PCuR .)|a2d ~F 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> >。
GpbC
M~x 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
cECi') 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
htm{!Z]s0 q>s-Y| return l(i, j) = r(i, j);
4wi(? 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
CSV;+,Vv +,50qN:%[ return ( int & )i;
{B*W\[ns return ( int & )j;
Qp2I[Ioz3 最后执行i = j;
9_fePS|Z4 可见,参数被正确的选择了。
wh:1PP VR!-%H\AW 51#"3S }X;U|]d qn"D#K'&( 八. 中期总结
`o79g"kxe 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:
!:LJzROh 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
4yaxl\2 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
T\VNqs@ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
x90jw$\%7 *?yJkJ" 5cK@WE: Px5t,5xT8 'SLE;_TD o5\b'hR*# 九. 简化
n:U>Fj>q 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
0Q5 93F 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
DWt*jX * 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
4$,,Ppn 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
qQxz(}REu9 +-*/&|^等
0aR,H[r[? 2. 返回引用。
JK#vkCkyM =,各种复合赋值等
Ufo>|A6;$ 3. 返回固定类型。
zH=!*[d8 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
qQ7w&9r.M 4. 原样返回。
1\dn1Hh operator,
4gdY`}8b^} 5. 返回解引用的类型。
iRG?# " operator*(单目)
bg?"ILpk 6. 返回地址。
I\\QS.2 operator&(单目)
FVF-:C 7. 下表访问返回类型。
8*g ^o\M operator[]
v&g0ta@ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
-~)OF operator<<和operator>>
+Ra3bj l
L;W.pe0 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。
%Y4e9T". 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
">dq0gD U},=LsDsW4 template < typename Left >
I~'*$l struct value_return
gLL-VvJ[ {
8_uzpeRhJc template < typename T >
[O-sVYB struct result_1
5 waw`F {
,]Zp+>{
typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
}8'&r(cN4 } ;
>+cVs: <Wl(9$ template < typename T1, typename T2 >
,/&Zw01dGN struct result_2
}tST)=M` {
^T4Ay=~{ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
2
Tvvq(?T } ;
h5|.Et } ;
+rNkN:/L TrE3S'EU#R YpdNX.P, 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
FM^9}* HTz+K6& 下面我们来剥离functor中的operator()
c\cZ]RZ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
MM{_Ur7Q f?Bj _z return l(t) op r(t)
Q
|i9aE return l(t1, t2) op r(t1, t2)
7N2\8kP return op l(t)
*QE<zt return op l(t1, t2)
Z&!!]"I return l(t) op
j?(!^ _!m return l(t1, t2) op
0?bA$y return l(t)[r(t)]
v.Ogf5 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Zu<]bv s[3fqdLP& 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
,[48Mspp 单目: return f(l(t), r(t));
H!IDV}dn return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
%4>x!{jwV 双目: return f(l(t));
>tRHNB_ return f(l(t1, t2));
i6no;}j 下面就是f的实现,以operator/为例
nl/UdgI "c`xH@D struct meta_divide
xc'vS>& {
V*jsq[q= template < typename T1, typename T2 >
h.tY 'F static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Q]JX`HgPaU {
&hZwZgV+3 return t1 / t2;
B(HT.%r^A }
p5]_}I`+2 } ;
BQgoVnQo_c oJ;rc{n- 这个工作可以让宏来做:
0.(<'!"y Z/ bB
h #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
utO.WfWP template < typename T1, typename T2 > \
X} JOX9pK static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
KI&:9j+M) 以后可以直接用
*FgJ|y6gk DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
CyM}Hc&w 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
Ya4?{2h@+ (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
M^SuV 2M6dMvS ~I_owCVZ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
8<PKKDgbfd E[Bo4?s&^ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
k&s; {|! class unary_op : public Rettype
XQ;I,\m {
['Z{@9 Left l;
Sgj/s~j~1 public :
)r!e2zc=Q unary_op( const Left & l) : l(l) {}
V7<eQ0;m
Px4/O~bLk template < typename T >
mIc:2.q^ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
z-u?s`k** {
v|+5:jFOqb return FuncType::execute(l(t));
z: G}>fk5 }
sk X]8 K84&sSi template < typename T1, typename T2 >
m/${8 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6}&^=^- {
f~\Xg7< return FuncType::execute(l(t1, t2));
6M><(1fT }
xks?y.wA } ;
zNtq"T [ Lx+`<<_dJ 12gw#J/)9h 同样还可以申明一个binary_op
W,N L*($^ emWGIo template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
q.oLmX class binary_op : public Rettype
@FX{M.. {
%!W%#U0 Left l;
pieT'mA Right r;
E <@\>y.[ public :
.hz2&9Ow binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
!Cb=B }: #dV
B+ template < typename T >
0\ f-z6 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~iTxv_\=6u {
\graMu}- return FuncType::execute(l(t), r(t));
9O >z4o }
%x2b0L\g )/%S=c template < typename T1, typename T2 >
84`rbL!M typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
W^R'@ {
ba&o;BLUy return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
BlaJl[P iv }
B7 c[4 } ;
1xC`ZhjcD J:};n@< ,ep9V,+| 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
;X7i/DQ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
j.&
;c'V$. DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
>h7$v~nra 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
T&/_e
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
VK4/82@5 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
B)a@fmp"a 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
nEVbfNo0 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
Ruj.J, 下面是修改过的unary_op
uC[d% v` YN^jm template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
l\aUresm class unary_op
d pn3 ( {
.eTk=i[N- Left l;
okDJ(AIV+ [Yvsa,2 public :
!aeNq82 PW^ 8;[\QP unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Z3`2-r_= 9HKf^+';n template < typename T >
3kw}CaZ6 struct result_1
xMsGs {
)Pa*+ew7 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
+2yF|/WW# } ;
u:5IjOb2^ )[
b#g(Y( template < typename T1, typename T2 >
@LC~*_y struct result_2
UT;4U;a,m {
`,m7xJZ?y typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
8r^j P.V } ;
MCd F!{ i*
gKtjx template < typename T1, typename T2 >
"aA_(Ydzj typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Xq%*#)M; {
`vX4!@Tw return OpClass::execute(lt(t1, t2));
V0T<e H< }
oT!/J :p$EiR template < typename T >
D"`[6EN[ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
NxB+? {
vnVZJ}]w\ return OpClass::execute(lt(t));
FK3Whe{KP{ }
4@/z $owb3g(%4 } ;
%09*l%,; `{L{wJ:&a ,5:![ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
' 3VqkQ4 好啦,现在才真正完美了。
PC0HH 现在在picker里面就可以这么添加了:
O(Td:Zdp '2xcce# template < typename Right >
wzbz}P> picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
_f66>a< {
c
_p[yS return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
ooDdV
> }
A`Q
>h{ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
} bCK uDI}R]8~ ex=)H%_| QA! #s\ ~}9Bn)@ 十. bind
)1K! [W}t 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
mCK],TOA: 先来分析一下一段例子
Mb~~A5 b_ZNI0Hp@ pd7O`.3 int foo( int x, int y) { return x - y;}
t#{x?cF bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
*{Yi}d@h( bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
R@OSqEnr 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
PJ0Jjoh"Y 我们来写个简单的。
6."PS4}: 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
EqoASu 对于函数对象类的版本:
g@}6N.]# _ Q{T '; template < typename Func >
-Sp/fjlq/ struct functor_trait
C|9[Al {
=!YP$hf Y typedef typename Func::result_type result_type;
pOX$4$VR< } ;
eL_^: - 对于无参数函数的版本:
J+0/ :00( )FV6, template < typename Ret >
1O23"o5= struct functor_trait < Ret ( * )() >
s9G)Bd 8 {
oFb\TiLu typedef Ret result_type;
&b!vWX1N } ;
*^ey]),f54 对于单参数函数的版本:
gU u&Vy\ =#b4c> template < typename Ret, typename V1 >
QYH."7X
> struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
t z"5+uuu {
(;C$gnr.C typedef Ret result_type;
)G^p1o;\ } ;
'1Y<RD>x 对于双参数函数的版本:
T<XfZZ)l<` 8F\~Wz 7K template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
#g F2(iK6 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
BB0g}6M {
\ hrBq^I typedef Ret result_type;
I7A7X* } ;
Kq8(d`g} 等等。。。
sC!1B6: 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
FoQ?U=er 4v0dd p template < typename Func >
KUlB2Fqi struct func_return
Ko4)0& {
0
-!?W template < typename T >
`S5>0r5[ struct result_1
g%+ql[(4 {
,eyp$^ 2 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
V/@[%w= } ;
8I<_w4fC >).@Nb;e template < typename T1, typename T2 >
$^]
9 struct result_2
VtD@&N {
D7EXqo typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
~Ry
$>n*/ } ;
0BT;"B1 } ;
)o86lH"z P_kaIPP -hQ96S8 最后一个单参数binder就很容易写出来了
&qNP?>C!= i<'{Y template < typename Func, typename aPicker >
7E;>E9 ' class binder_1
$,}Qf0(S {
mgk64}K [n Func fn;
+[>yO _} aPicker pk;
jG
=(w4+ public :
A J<iM)l| u![4=w template < typename T >
FP.(E9 struct result_1
<GSQ2bX[ {
|*lH9lWJ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
A$%@fO.b } ;
],!\IqO j@%K*Gb` template < typename T1, typename T2 >
A"Tc^Ij struct result_2
(r.$%[,.< {
V#p G; , typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
9"m,p } ;
qJ#L) xAR^ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
m]bL)]Z dVasm<lZ template < typename T >
C}x4#bNK typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[6Uud iw {
pI'8>_o return fn(pk(t));
;5&k/CB1 }
$ijx#a&O template < typename T1, typename T2 >
/&~nM typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
NvXj6U*% {
|U8>:DE l return fn(pk(t1, t2));
6 lB{Ao?| }
p*A^0DN'Fn } ;
e}{8a9J<%_ .t"n]X i >l7eoj 一目了然不是么?
P&qy.0 最后实现bind
I@8+k&nXS Yt\E/*% YR$tPe template < typename Func, typename aPicker >
.d<~a1k picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
P58\+9d_ {
jrDz7AfA return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
X7'h@>R }
qkIA,Kgy v 1`bDS?*Q 2个以上参数的bind可以同理实现。
S/#) :,YS 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。
MAsWds`bpB u.ULS3`C/X 十一. phoenix
k+W Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
sg'Y4 k@'?"CP\Xq for_each(v.begin(), v.end(),
@\x,;!N@ (
GM34-GH+ do_
Vvxc8v: [
O+CF/ipX/ cout << _1 << " , "
eY0Ly7 ]
yb@X*PW/z .while_( -- _1),
SL?%/$2g=O cout << var( " \n " )
}'@tA")-) )
VWnu#_( );
d +*T@k]>M {Sd@u$& 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:
mSVX4XW< 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
<8F->k1"3 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
2dp*>F0L 那么我们就照着这个思路来实现吧:
20SF<V "6|'&6& 7v4-hfN template < typename Cond, typename Actor >
-y7l?N5F> class do_while
ex;Yn{4 {
s+OvS9et_ Cond cd;
NKIk d Actor act;
'ugR!o1 public :
BP7<^`i& template < typename T >
yKX:Z4I/ struct result_1
vZ1D3ytfG {
s5_1}KKCs typedef int result_type;
HnH2u; } ;
BMtYM{S6 Q rrZF. do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
OI;L9\MJc g%<{G/Tz template < typename T >
<uWJ>sg^6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Gc3PN {
W2X+NacD do
}[hDg6i {
DbPBgD>Q act(t);
r&j+; JM5 }
YV2pERl while (cd(t));
l:k E^ =6 return 0 ;
J\Oc]gi\L }
L@^!( } ;
<9MQ n]6w)wE( gvwCoCbb 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
9e :d2 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。
s525`Q; 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。
;1(qGy4 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。
D%5 {A= 下面就是产生这个functor的类:
YA/H;707l W+-f ` Nt,]00S\w template < typename Actor >
Q>+_W2~] class do_while_actor
hH|XtQ.n^ {
s]V{}bY` Actor act;
$yxIE} public :
<)0LwkFtB do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
4^jZv$l5 plz=G}Y template < typename Cond >
U`vt/#j
1 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
:` !mCW`Q- } ;
@Z1?t%1 ua. 6?W) H~1?MAX 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
./5MsHfbxt 最后,是那个do_
sB*h`vs0T JqH.QnKcv u0$5Fd&X class do_while_invoker
Hf E;$ {
;*85'WcS public :
S+E3;' H template < typename Actor >
hGaYQgGq do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
(vYf?+Kb {
lfI7&d* return do_while_actor < Actor > (act);
]T28q/B;k }
b^|,9en } do_;
:;gwdZ 6`{)p&9 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
cR@} 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
T J"{nB 最后来说说怎么处理break和continue
s\K-(`j} 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。
Snvj9Nr 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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