一. 什么是Lambda
y7 tK>aD} 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
nx<q]Juv\ 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,
0>jo+b\D$ (C;oot, Umwd<o lW F=bz0 class filler
J(&a,w>p {
^%|(dMo4 public :
_J}vPm void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
%dXf C! } ;
=A,32&;@N BS }uv3 GvQ|+vC 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:
%;,D:Tv=& l\l\T<wa, f#xqu+)Z yQQ[_1$pq for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
N"~P` H![x H
>@yC 3mWd?!+m= 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Xg#g`m%(M e W*nRha Hl&]r'bK ZgO7W]Z4 二. 战前分析
BaIh,iu 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
;F@dN,Y 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
&o/&T{t} o?P(Fuf _nRY5YnL4P for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
>u5}5OP7 /* --------------------------------------------- */
n
}lav vector < int *> vp( 10 );
c4CBpi?} transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
~AuvB4xe~ /* --------------------------------------------- */
/IVw}:G sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
?Gr<9e2Eo /* --------------------------------------------- */
|::kC3= int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
/= P!9d
{ /* --------------------------------------------- */
Cm}ZeQ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
f9u["e /* --------------------------------------------- */
iXC/?
EK4 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
=1n>vUW+J GMOv$Tn-_L T$%u=$E%F Hkx FDU-K 看了之后,我们可以思考一些问题:
y)U8\ 1._1, _2是什么?
> ^3xBI:Q 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。
@N.W#<IG 2._1 = 1是在做什么?
vE?qF9I{$0 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
Uk ?V7?& Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
8%7H
F: >C_! }~ "DWw1{ 5/ 三. 动工
Ltcr]T(Ic 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
>~J_9'gX6 /]]\jj#^ _F^|n}Qbj z!Jce}mx template < typename T >
snj4MA@I] class assignment
@oYq.baHX {
e~rBV+f
T value;
1t!Mg{&e[x public :
wrsETB
c assignment( const T & v) : value(v) {}
XA9$n_|bw template < typename T2 >
B5B'H3@ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
7-e)V{A`w } ;
.(9IAAwKn )IZ$R*Y{ u#=N8 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
3CQpe 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
N.eSf +<
BAJWU w #(XiH* o}WbW }& class holder
7\{<AM?* {
ci3{k" public :
Iobo5B template < typename T >
wm2Q(l*HH assignment < T > operator = ( const T & t) const
<\zb*e&vr {
yJb;V# return assignment < T > (t);
e1&c_"TOih }
9@D,ZSi } ;
YVW!u6W'[6 _\o +9X! B)^]V<l(w 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:
6oUT+^z# ol`]6"Sc static holder _1;
$ HUCp9 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
QX(:!b yDd&*;9%Qg for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
\D}/tz5~B 而不用手动写一个函数对象。
IHagRldG )SDGj;j+ k7W8$8v n }MG 四. 问题分析
mbS
&> 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
Q_uv.\*z_ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
* 5P/&*c| 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
23+GX&Rp 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
]m}>/2oSs 下面我们可以对这几个问题进行分析。
:EA,0 , J::SFu= 五. 问题1:一致性
~kN6Hr*X 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
[|F.*06SK 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
C8G['aQ lXz<jt@5 struct holder
.)W8
U [ {
s@3!G+ -} //
^Y'>3o21f template < typename T >
fYCAwS{ T & operator ()( const T & r) const
@8_K^3-~e {
Tp0Tce/ return (T & )r;
zxsnrn;| }
7`WK1_rR\ } ;
C(gH}N4 U\b,W&%P 这样的话assignment也必须相应改动:
^AEg?[q LL,~&5{ template < typename Left, typename Right >
mY%PG class assignment
!A<?nz
Uv {
4QDF%#~q^ Left l;
S:R%%cy Right r;
N:&Gv'` public :
9h9Y:i*Gh5 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
dch(HB}[ template < typename T2 >
(sPZ1Fr\o T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
AalyEn&> } ;
WS,p}:yPZG 2=U4'C4# 同时,holder的operator=也需要改动:
naAZR*(A IXC: Q
template < typename T >
+i
K.+B assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
9RAN$\AKy {
GadD*psD2 return assignment < holder, T > ( * this , t);
Wk$%0xZ7 }
Z4rK$B 8# 9.a]AX 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。
3tgct <" 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Qy9#(596 *DU86JL` return l(rhs) = r;
RJSNniYr7 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。
^IC|3sr 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
:x16N|z 7<X_\,I template < typename Tp >
,@GI3bl class constant_t
)2:d8J\ {
1vQ*Br const Tp t;
Knn$<!> public :
Nhuw8Xv constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
UF0PWpuO template < typename T >
C'hZNFsF; const Tp & operator ()( const T & r) const
bY]aADv\ {
>a]{q^0 return t;
(?oK+,v?L }
.p <!2 } ;
w 8T#~Dc 9'T
nR[> 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
&(irri_ 下面就可以修改holder的operator=了
h\:"k_u# $FS
j^v] template < typename T >
n{=vP`V_ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
q,kdr)- {
M/ >^_zG return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
1;S@XC> }
G4]T @2Z{en? 同时也要修改assignment的operator()
'\=aSZVO }-! 0d*I template < typename T2 >
t 8|i>(O T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
lfK sqe" 现在代码看起来就很一致了。
3Vs8"BFjz $CRu?WUS]' 六. 问题2:链式操作
o4\\q66K 现在让我们来看看如何处理链式操作。
4Zo.c*
BZ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
Y'mtMLfMc 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
/&_$+Iun 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.qEy6 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
$mgW|TBXCQ W 2&o'(P\ template < typename T >
<Y:{>= struct result_1
X @RS
/ {
,` 6O{Z~ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
TD!--l*gL } ;
QV)>+6\ u%!/-&?wF 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
I() =Ufs5z lE'3U qK template < typename T >
?I{L^j^#4 struct ref
N?`V;`[ {
1o`zAJ8|2 typedef T & reference;
~@ =(#tO. } ;
WX6}@mS. template < typename T >
oq${}n < struct ref < T &>
`Y O(C<r- {
/oOZ>B%1s typedef T & reference;
' Dp;fEU$ } ;
mX 3p txE=AOY5 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
aKjP{Z0k$ jaw&[f
7 template < typename T >
o3]Lrzh typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
@,Z0u2WLl6 {
Yw] 7@ return l(t) = r(t);
aD]!
eP/) }
A]Bf&+V 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。
mww<Xm' 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
>)F "lR:o WP2=1"X63 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
])}a^]0q _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
sSd/\Ap _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
b9-IrR4h +5 调用divide的对象返回一个add对象。
U0gZf5;* 最后的布局是:
o^XDG^35` Add
vJL Gy] / \
sUF9_W5z Divide 5
\yl|*h3 / \
q3AqU?f _1 3
yQuL[#p 似乎一切都解决了?不。
fWZ( 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。
8[;vC$ 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。
W:,Wex^9n 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:
om`T/@_, M?!@L:b[ template < typename Right >
-8xf}v~u assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
LRVcf Right & rt) const
U@M3.[jw {
f. "\~ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Keozn*fzI }
tLBtE!J$[ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
'`3#FCg XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
;eN
^'/4A 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
&'SD1m1P 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
[ n7>g 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
#L~i|(=U5 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
?3=G'Ip5n 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
2 %dL96 DsejZ& template < class Action >
H/c
(m|KK class picker : public Action
hbJ>GSoZ, {
O2?C * public :
'v"= picker( const Action & act) : Action(act) {}
Nob(D'vSr // all the operator overloaded
u.ggN=Z } ;
W6&vyOc d~Z\%4 Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
u=
NLR\ 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
+n)n6}S c-sjYJXKM* template < typename Right >
2;8m0+tl picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
1^!SuAA@ {
iRzFA!wH return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
=V[uXm }
%2?+:R5. ']r8q % Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
s/E|Z1pg3 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
AcC &Q:g BAf$tyh template < typename T > struct picker_maker
s6!6Oqh {
F$C6( C? typedef picker < constant_t < T > > result;
*MP.YI:h } ;
9}(w*>_L template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
^"WVE[" {
eU[g@Pq:Y typedef picker < T > result;
hF%M!otcJ- } ;
K~N$s"Qx &{}Mds 下面总的结构就有了:
ZK5nN9` 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。
Lo%n{*if 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。
9)Fx;GxL picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
#BC"bY 至此链式操作完美实现。
H@Dpht>[ kZ40a\9
Ye /jY
u-H+C 七. 问题3
p3I"LY 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。
%#HU~X: y&/IJst&aq template < typename T1, typename T2 >
i0vm00oT ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
X8nos {
|>.Q U3 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
s]arNaaA }
JU 9GJ" }E'0vf/ 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:
l/eF
P "6B7EH template < typename T1, typename T2 >
)t6]F6!_ struct result_2
mk-{@$Q Jb {
_?{7%(C typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
C?PQ>Q!f- } ;
U7r8FL l k]b*&.EY1 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
>=~\b 这个差事就留给了holder自己。
SQKhht`M S;|:ci<[= [>=!$>>;8 template < int Order >
zLI0RI.Pe class holder;
0RUk^ template <>
!jCgTo
y class holder < 1 >
Dl,QCZeM {
ajYe?z public :
1b,a3w(:1 template < typename T >
LQ+/|_(. struct result_1
!Ok(mgV$/ {
@Nu2
:~JO typedef T & result;
rIyH/=; } ;
?J}Q&p. template < typename T1, typename T2 >
>lI7]hbIs struct result_2
Z8$}Rpo {
ua\t5M5 typedef T1 & result;
4aW@c<-r? } ;
D6 B-#u!M template < typename T >
*$f=`sj typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Fq9YhR {
SZyk G[ return (T & )r;
IwYeKN6s }
|,8z"g template < typename T1, typename T2 >
i"{O~[ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
[ks_wvY:' {
KA3U W return (T1 & )r1;
4l D$'` }
m[DQ;`Y } ;
d{z[46> `lf_wB+I template <>
[&x9<f6 class holder < 2 >
/:dLqyQ_V {
2YD\KXDo public :
n1[c\1 template < typename T >
)"?4d[ 5 struct result_1
kY0HP a {
]5%0EE64 typedef T & result;
~!S3J2kG{ } ;
bcIae0LZ template < typename T1, typename T2 >
&@=Jm
/5 struct result_2
\#sD`O {
PyeNu3Il4 typedef T2 & result;
CH++3i2& } ;
kVnRSg}R template < typename T >
'
jciX]g typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
2& Q\W {
^2+Ex+ return (T & )r;
RTtKf i} }
l;8t%JV5 template < typename T1, typename T2 >
zzmC[,u} typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
lg%fjBY {
\Ne`9k return (T2 & )r2;
':4cQ4Z }
|x[I!I7.F } ;
iTxWXij Iix,}kzss Bfb~<rs[ 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> >。
R'c*CLaiE 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
*CN *G" 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
@2(u=E: ^ kBUkE-~ return l(i, j) = r(i, j);
Bwg(f_[1 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
ixTjXl2g !$)reaS return ( int & )i;
Bc>j5^)8w return ( int & )j;
4[ uqsJB 最后执行i = j;
,GOIg|51 可见,参数被正确的选择了。
Y:*% [\R z']6C9m} i?L=8+9f ?;~!C2Zs 18$d-[hX 八. 中期总结
q@.>eB'92P 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:
,fjY|ip 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
^[hAj>7_8$ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
=By@%ioIGG 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
*%uz LW0 N:G]wsh t{;2$z 0 #H$lBCWI XtCIUC{r, tPyk^NJ; 九. 简化
/gAT@Vx 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。
:'h$]p% 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
x,nl PU 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
3ynkf77cn 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
r8"2C# +-*/&|^等
|E~c#lV 2. 返回引用。
[G 9Pb) =,各种复合赋值等
Dgz,Uad8f 3. 返回固定类型。
,ye}p1M 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
ss-W[|cHU 4. 原样返回。
e&sH<hWR operator,
<^s31.&p 5. 返回解引用的类型。
*+v*VH operator*(单目)
#cQ5-R-1 6. 返回地址。
<zCWLj3 operator&(单目)
G]h_z|$K 7. 下表访问返回类型。
;*?>w|t}w operator[]
cfmLErkp 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
`BmnXWMgx operator<<和operator>>
A=kOSq 4Q k"#gSCW$ 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。
a&{Y~Og?% 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
%NQ
mV_1 iw#~xel<ez template < typename Left >
=%8 yEb*5# struct value_return
!aSj1
2J {
9(t(sP_ template < typename T >
ezw*Lo! struct result_1
kq X=3Zo {
p2Khfl6- typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
mr7Oi `dE } ;
t
U}6^yc Q u2
~wp< template < typename T1, typename T2 >
0{vT`e' struct result_2
Xz @#,F:@ {
"BsK'yo. typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
\v&zsv\B@ } ;
%Bw:6Y4LZ } ;
[.4{s ]AQ}_dRi= JPn)Op6 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
D\G.p |9= c5%}*
"z 下面我们来剥离functor中的operator()
/e"iYF 首先operator里面的代码全是下面的形式:
,KJHY m=Q -TVwoK return l(t) op r(t)
|&"aZ!Kn return l(t1, t2) op r(t1, t2)
^R:&c;&, return op l(t)
keC'/\e return op l(t1, t2)
HnArj_E return l(t) op
7f+@6jqD\) return l(t1, t2) op
T#Q7L~?zY return l(t)[r(t)]
Zb2pZhkW return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
%SB4_ r*< 7SS#V 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:
]=t}8H 单目: return f(l(t), r(t));
( mp return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
9;Z{++z 双目: return f(l(t));
K@*+;6y@ return f(l(t1, t2));
l6#Y}<tq 下面就是f的实现,以operator/为例
7)QZ<fme K?J_cnJ` struct meta_divide
la<.B^ {
^7\kvW template < typename T1, typename T2 >
V<#KFm$>C static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
lS9S7` {
4_5f4%S return t1 / t2;
qK7:[\T|?T }
%IBT85{ } ;
h#Z["BG 7P2n{zd, 这个工作可以让宏来做:
o3`U;@ &u ;Tr,BfV|Bf #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
QP.Lq}
template < typename T1, typename T2 > \
?Fx~_GT static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
jz_Y|"{`v 以后可以直接用
3as=EYm DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
j~>{P=_} 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
h_?`ESI~ (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
}P?e31@: oaqH@` JWd[zJ[ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
iGSJ\ FA*$ dwp template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
JrOxnxd^ class unary_op : public Rettype
z.8 nYL5^} {
.f J8 Left l;
7tlK'j' public :
KxK,en4)+ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
SPE)db3 D<69xT, template < typename T >
I;NW!"pU typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
c+3`hVV {
TiI /I`A return FuncType::execute(l(t));
nQmHYOF% }
kyAN O
]S4"JcM template < typename T1, typename T2 >
pgES) typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(0.oE%B",1 {
;Va(l$zD return FuncType::execute(l(t1, t2));
:
B&~q$ }
syBpF:`-W } ;
7he,(V yF(9=z"? aC[G_ACwc 同样还可以申明一个binary_op
^(^P#EEG d[9{&YnH ! template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
SX"|~Pi( class binary_op : public Rettype
n7bVL#Sq[ {
X1(ds*'Kv Left l;
`15}jTi Right r;
8%CznAO"?W public :
w>j5oz} binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
}{N#JTmjB# ;SU<T^a template < typename T >
LSc^3=X typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,nYa+e {
Bbs1U return FuncType::execute(l(t), r(t));
CmBPCjh }
>KuNHuHu 5z0Sns template < typename T1, typename T2 >
W,[ RB typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
EM@|^47$ {
Culv/ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
ks.p)F>] }
.\oW@2,RA9 } ;
MXaik+2 |.Vgk8oTl CrI<rD%' 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
_DSDY$Ec 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
'Grej8 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
;U4O` pZ 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
D,.`mX 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
R-zS7Jyox 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
{D8opepO) 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Fy5:|CN 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
OSO MFt 下面是修改过的unary_op
t }4 00;SK!+$ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
q(~jP0pj% class unary_op
?cWwt~N9 {
RDSC @3% Left l;
-`5]%.E&8 p,z>:3M public :
40=u/\/K 6k@F?qHS unary_op( const Left & l) : l(l) {}
U~BR8]=G &I
~'2mpk template < typename T >
$'CS/U`E} struct result_1
On
O_7'4 t {
F/Js K&& typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
i;~.kgtq4 } ;
fCu;n%
t|V5[n! template < typename T1, typename T2 >
KU"+i8" struct result_2
D@X"1X!F`G {
<
`;Mf>V typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
n'vdA !R } ;
>P(.yQ8&kL JO]?u(m01 template < typename T1, typename T2 >
*lZ V3F typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
GNHXtu6 {
fif'ptK return OpClass::execute(lt(t1, t2));
3s]o~I 2x }
?2o+x D2 _~1O #*|4 template < typename T >
;XNC+mPK typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
SefF Ci%4 {
~~WY?I- return OpClass::execute(lt(t));
0;1O;JRw }
p:tp|/ "}0QxogYE } ;
(oCpQDab@ WUYU\J&q3 .0/"~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
V`/c#y|| 好啦,现在才真正完美了。
$pPc}M[h 现在在picker里面就可以这么添加了:
}|/<!l+;$ /!5cf;kl*l template < typename Right >
W4qT]m picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
_o?aO C {
+Y+fM return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
qOD^P }
Ao\ OU} 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。
kG4])qxC' M?sTz@tqq vfDX~_N [70 _uq S_AN.8T 十. bind
T{3-H(-gA 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。
}#Ji"e 先来分析一下一段例子
d@ZXCiA}, ze8 MFz'm 6ypHH
2X int foo( int x, int y) { return x - y;}
c.-dwz bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
lUnC+w#[ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
6m(+X
MS 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。
[BKTZQ@G@ 我们来写个简单的。
`P|V&;}K 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Q'e[(^8 对于函数对象类的版本:
'./qBJ ?6\A$? template < typename Func >
}*P;kV struct functor_trait
7O=7lQ {
qMqf7 . typedef typename Func::result_type result_type;
T-oUcuQB } ;
C91'dM 对于无参数函数的版本:
+q432ZG rUB67ok* template < typename Ret >
h5E<wyd96. struct functor_trait < Ret ( * )() >
YpSK|( {
\rbvlO?} typedef Ret result_type;
WR*<| } ;
L_zB/(h 对于单参数函数的版本:
:G<~x8]k0 !*k'3rKOW template < typename Ret, typename V1 >
do< N+iK struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
SV1;[ {
y.Yni*xt/ typedef Ret result_type;
@G>&Gu;5 } ;
OOz;/kay 对于双参数函数的版本:
Oh=Kl3xs 2Nx#:Rz template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
b:*(
f#"q struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
<5c^DA {
_#E@&z".L typedef Ret result_type;
Y-"7R>^I } ;
+\B.3%\- 等等。。。
hya
$Vp 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
N?%FVF XXW.Uios template < typename Func >
PrEfJ? struct func_return
wcDb| H& {
&,=t2_n template < typename T >
6~8X/
-02 struct result_1
z
2Ao6*% {
yuB\Z/ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
p@=B\A] } ;
}/-TT0*6j< + gP 4MP template < typename T1, typename T2 >
}mQh^ struct result_2
|Z{
DU(?[b {
E1rxuV|9 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
2Rs-!G<] } ;
@I0[B<,:G } ;
~_yz\;# $x1PU67 ew6\Z$1c~ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
9|LV
x3] zF=E5TL-,4 template < typename Func, typename aPicker >
"+ 8Y{T class binder_1
dI9u:- {
j[YO1q* Func fn;
;Quk%6;[N aPicker pk;
UkXf) public :
j.y8H Nm=\~LP90 template < typename T >
6`hHx=L struct result_1
>Sh"/3%q {
J |TA12s typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
;b1*2- } ;
B[6y2+6$0 B<uUf)t template < typename T1, typename T2 >
)o@-h85"; struct result_2
mg7Q~SLL{ {
h\qM5Qx+Q typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
4^rO K } ;
v %fRq!~ ~$3X>?Q binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
jZvQMW 3[O;HS3| template < typename T >
/iekww^54 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
G_UxR9Qo {
#4<Rs|K return fn(pk(t));
4chSo.= 4V }
nXuoRZ template < typename T1, typename T2 >
=W~K_jE5lo typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.U:D uyT {
*q.qO )X}3 return fn(pk(t1, t2));
]B"YW_.x2 }
zg=F;^oZ< } ;
X3j<HQcK ;0f?-W?1 d;D8$q)8Q 一目了然不是么?
T] tG,W1>i 最后实现bind
`II/nv0jn 4d*=gy% TZ,kmk# template < typename Func, typename aPicker >
!wtt KUO? picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
[j:]YR {
.w `1;o return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Iq-+X3i }
,\BGxGNAmV D<2|&xaR 2个以上参数的bind可以同理实现。
MH>CCT 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。
FM3DJ?\L- =A,6KY=E 十一. phoenix
;*Cu >f7 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
pv2u.qg5z +h$)l/>: for_each(v.begin(), v.end(),
|oSx*Gh (
6_# >s1`R do_
kR0d]"dr [
9(>l trA cout << _1 << " , "
C>vp
oCA ]
+ W ?
/A] .while_( -- _1),
p -=+i
cout << var( " \n " )
4$=Dq$4z )
hYS*J908 );
s4RqMO5eI ;MqH)M 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
; c'9Xyl- 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
fBptjt_ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
XujVOf 那么我们就照着这个思路来实现吧:
~
l'dpg S[bFS7[ S1<m O- template < typename Cond, typename Actor >
]Y'oxh class do_while
L+}q !'8S {
`i8KIE Cond cd;
l;I)$=={= Actor act;
`JGV3nN public :
i9.~cnk template < typename T >
,1"w2, = struct result_1
cC_L4 {
?G[<~J3-E typedef int result_type;
HCh;Xi } ;
w !N;Y0 S+Aq0B< do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
BTXS+mvl O'~c;vBI template < typename T >
+X4O.6Mn typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
nwk66o:| {
P&@:'' do
{
jnQoxN {
;* vVucx act(t);
~:Jw2 P2z }
X]J]7\4tF\ while (cd(t));
bqwQi>^Cw return 0 ;
|fMjg'%{} }
PiD%PBmUl } ;
3siWq9. D ];%Ey P@ewr} 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
WPBn?vb0< 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。
j rX.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。
s? /#8 ` 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。
{{b&l! 下面就是产生这个functor的类:
P"dWh;I_ E5d?toZ,8" 0h~Iua5 template < typename Actor >
2ZMYA=[! class do_while_actor
S/}6AX#F4 {
+@]b}W Actor act;
q=bW!.#? public :
VeixwGZ. do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
?Z-(SC R u^v!l`!7 template < typename Cond >
| ,bCYK picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
3.q%?S}* } ;
YNc]x> }`g:)gJ OR[6pr@ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
7Y$#*
7 最后,是那个do_
fsU6o4 7^|oO~x6 Nz`4q%+ class do_while_invoker
+I$c+WfU {
M_tY: v public :
]3@6o*R; template < typename Actor >
l[=7<F do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
v,Lv4) {
IUco
8 return do_while_actor < Actor > (act);
6QsH?!bu }
~b+TkPU } do_;
)ndcBwQc" lWS@<j 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
%c%0pGn8- 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
O5HK2Xg,C 最后来说说怎么处理break和continue
[%(}e1T( 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。
jEj#|w 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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