一. 什么是Lambda
p;n )YY$ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
e<^tY0rR& 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,
Ze$:-7Czl 7l Aa6"Y68 P|.KMtG nm'm*sU\ class filler
@D"1}CW {
sI`i public :
#k=!>%+E void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
f|VP_o< } ;
CRWO R pP :;"3k64 ,`|KNw5 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
d*3R0Q|#{ cf@#a@7m9 qRB7I:m-Wi 7k3":2: for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
B0Z~L){i V!KtF v *:m|wl 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
TF^]^XS' wCvD4C.WH t9pPG {1 zMrZ[AU 二. 战前分析
Zt` ,DM 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
fWm;cDM
H 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
dm$:xE": <R{\pz2w /gFyow1W for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
&P ;6P4x /* --------------------------------------------- */
sCb?TyN'n vector < int *> vp( 10 );
"<O?KO3K transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
#8/Z)-G /* --------------------------------------------- */
6!Isz1.re sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
N7#GK]n%/} /* --------------------------------------------- */
gdC=SFb b int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
"Pys3=h /* --------------------------------------------- */
"Ln\ZYB] for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
w\t{' /* --------------------------------------------- */
&2\.6rb. for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
y6jTT% 2N,*S 0\Oeo8<7)~ \+Cp<Hv+ 看了之后,我们可以思考一些问题:
xDlC]loi7 1._1, _2是什么?
:,VyOmf 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。
3YT _GW{ 2._1 = 1是在做什么?
'ZDa *9nkF 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。
<I|ryPU9{X 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。
x@k9]6/zs *p WswcV/ E_y h9lk 三. 动工
&FanD 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
sU}e78m h \R#XSW, v^E5'M[A |]]fcJOBP template < typename T >
pI^n("| class assignment
WD)[Ac[ {
Ql V:8:H$ T value;
er<~dqZ}] public :
(Pu*[STTT assignment( const T & v) : value(v) {}
G/`_$ c template < typename T2 >
tIvtiN6[|l T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
7PvuKAv?k } ;
[wOO)FjT O>>8%=5Q yi%B5KF~Al 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
QWP_8$Q 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
&`%C'KZ 7v:;`6Jb PHOW,8)dZh WMC6dD_6e class holder
4v?S`w:6 {
{l1;&y? public :
hmi15VW template < typename T >
``\H'^{B assignment < T > operator = ( const T & t) const
7:;V[/ {
~p 1y+ return assignment < T > (t);
JEd/j
zR( }
v]1rH$ } ;
6Rt pB\hq ~\_E%NR
yA :dj@i6 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:
bVrvb`0 d8K^`k+x static holder _1;
)Ob{] Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
l%:_#1?isf l{3utQH-=z for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
]Lh\[@#1f 而不用手动写一个函数对象。
WgL!@g NdZ:
7 r9U1 O@c 9PBmBP~ 四. 问题分析
a|>MueJ 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。
AuCVpDH 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。
aqN.5'2\ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
5Tu.2.)N 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
:`|,a( 下面我们可以对这几个问题进行分析。
*5NffiA}- _96&P7 五. 问题1:一致性
JSL 3.J 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?|
&0"`\~lA 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
+(<f(]bG TvP# /qGgG struct holder
)2A4vU-IR. {
oa4}GNH //
|
jkmh6 template < typename T >
nk{1z\D{ T & operator ()( const T & r) const
*!Dzst-J3 {
ubQ(O uM" return (T & )r;
;CrA }
A4^+p0@ } ;
3m^BYr*y^ 'ZDclz9} 这样的话assignment也必须相应改动:
_`\INZe-G C+mU_g> template < typename Left, typename Right >
f0F$*"#G class assignment
F,
"x~C {
)eFK@goGeb Left l;
eOb`uyi Right r;
s6$3[9Vh&9 public :
Y:a(y*y< assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
^#4s/mdVO template < typename T2 >
x0d+cSw T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
'tbb"MEi4 } ;
76m[o YJy*OS_& 同时,holder的operator=也需要改动:
HT&0i,` zxh"@j$? template < typename T >
=
` ^jz} assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
LWI~m2 {
@FTi*$Ix return assignment < holder, T > ( * this , t);
cNVdGY%& }
"Wm~\)t( 2
zy^(%a 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。
:QVGY^c 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Y!L jy
[/ ?Z=v&d[o) return l(rhs) = r;
VC.?]'OqD 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。
qEAF!iB]L 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
5-OvPTY`M HZ}*o%O template < typename Tp >
gY9"!IVe+
class constant_t
l;.BlHyu {
B4}XK=) const Tp t;
q
:bKT#\ public :
c&++[ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
(yP55PC
O$ template < typename T >
3\{Sf /# const Tp & operator ()( const T & r) const
,B2-'O {
zgqw*)C~ return t;
P5>CSWy% }
TI>yi ^} } ;
V|AE~R^ 1 XG-O 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
{UcItLjY 下面就可以修改holder的operator=了
k@L~h{`Mc\ Al|7Y/ template < typename T >
ca=e_sg assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
z7q2+;L {
(5> ibe return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
sYXS#;|M }
e@OA> lQ/XJw 同时也要修改assignment的operator()
'T[zh#v>S kgz{m;R template < typename T2 >
G)&'8W F5o T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
qx)k1 QY 现在代码看起来就很一致了。
GcnY=%L? ZkW@ |v
六. 问题2:链式操作
ju]]| 现在让我们来看看如何处理链式操作。
&wN
2l- 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。
#E9['Jn Z 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。
'l|_$3 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
yr>bL"!CA 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Y9;Mey*oW ?_aR-[XRg template < typename T >
spJ(1F{|V struct result_1
4*x!B![]y {
PAHlj,n) typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
sh ;uKzQ } ;
3ZlI$r( >K
:"[? 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:
"NU".q ?N*0S'dY template < typename T >
QCR-l xO1 struct ref
+,Az\aT/% {
$]kg_l) typedef T & reference;
[.X%:H+
} ;
FE}!bKh template < typename T >
`l2q G# struct ref < T &>
n5.>;N.* {
PQ}%}S7: typedef T & reference;
|lxy< C4V } ;
|a{]P=<q `fZD%o3l 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
2HXKz7da 9Yyg}l: template < typename T >
Nb~dw;t typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
zXZ'nJ5OGG {
[+g@@\X4 return l(t) = r(t);
wkD:i 2E7 }
(0W}e(D8
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
jJZsBOW[8 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
8%<`$`FyU 8/"|VE DOr 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=&,^qZ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
abeSkWUL( _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
DYlvxF` +5 调用divide的对象返回一个add对象。
T-C#xmY( 最后的布局是:
toqzS!&.v Add
.dT;T%3fO / \
xGfDz*t Divide 5
87KrSZ / \
c^O#O _1 3
z,FTsR$x 似乎一切都解决了?不。
*O>aqu 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
1~DD9z 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
1G%PXrEj8 OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
l&*)r;9 \bm6/fhA: template < typename Right >
tvT8UW' assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
c%@~%IGF Right & rt) const
{|Ki^8 h/p {
&_d/ciq1f return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
}m%?&c }
:z.Y$]F@ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
drKjLo[y 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。
MJ,ZXJXs 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。
xs!g{~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。
1Xr"h:U_X 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。
u\R`IZ&O 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?
lhoq3A 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:
d-;9L56{P .l+~)$ template < class Action >
d:hL
)x class picker : public Action
sD8m< {
NOr
<, public :
}{xN`pZ picker( const Action & act) : Action(act) {}
<;cE/W}} // all the operator overloaded
8A^jD(| } ;
/;&+<
} 8a`+h# 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。
!I5~))E 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:
RP,:[}mPl H [Lt%:r
template < typename Right >
ouVjZF@kS picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
;,=h59` {
F|?'9s*;6G return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
:e]9T3Q }
wB>S\~i <*"pra{3 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
OR\DTLIl 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。
pEVgJ/> #[a"%byTR template < typename T > struct picker_maker
) wY!/& {
g&+Y{*Gp typedef picker < constant_t < T > > result;
qC1U&b#MVx } ;
H5rPq_R template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
P:(EU s}0 {
.L7Yf+yFg typedef picker < T > result;
/^LH } ;
*)bd1B# :%#r.p"6x 下面总的结构就有了:
8.CKH4h 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。
zD2.Q%`IM 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。
9G#8%[W picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
_t|G@D{ 至此链式操作完美实现。
hA*Z'.[ LMFK3Gd[ /e|[SITe 七. 问题3
5'X74` 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。
hB?,7- }2ql?K template < typename T1, typename T2 >
Y . ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
l*K I {
f4'El2>-86 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
v._Egk0 }
"[*S?QO(L & =73D1A 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:
QSHJmk 6L &_9YLXtMi; template < typename T1, typename T2 >
VyecTU"W struct result_2
>-5td=:Z {
@sw9A93A typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
;Y'8:ncDn } ;
#%?FM> (;0$i?3\ 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?
.4Qb5I2# 这个差事就留给了holder自己。
EqD^/(,L2 j?:`-\w5 4l lD6&% template < int Order >
AqV09 $ class holder;
sULIrYRA template <>
;OOj[%. class holder < 1 >
+`;+RDKY* {
0A#*4ap public :
&
u$(NbK template < typename T >
U~uwm/h struct result_1
{ p1lae {
v:rD3=M- typedef T & result;
6OL41g' } ;
lSH ZV
Fd template < typename T1, typename T2 >
XkPv*%Er8 struct result_2
EKZA5J7kn {
)v%l0_z{ typedef T1 & result;
K;oV"KRK } ;
2E$^_YT
C template < typename T >
>=if8t! typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
2E^"r jLm {
)]%e return (T & )r;
9wL!D3e
{Q }
q*\NRq template < typename T1, typename T2 >
:KEq<fEI typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
SQ}S4r {
5;W\2yj return (T1 & )r1;
sYGR-:K }
HSNOL } ;
8y$5oD6g9 m</]D WJ template <>
}>2t&+v+ class holder < 2 >
gaQ[3g {
w{PUj public :
L-#e?Y}$J template < typename T >
(O$}(Tn struct result_1
D =$4/D:; {
}@d>, 1DU typedef T & result;
pe|X@o } ;
'gCJ[ ce template < typename T1, typename T2 >
}FrEF\}]_7 struct result_2
'%R<" {
~gP7s_qr{ typedef T2 & result;
qQ^d9EK'?~ } ;
swttp` template < typename T >
]k[x9,IU\y typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
E W`W~h[ {
jDR')ascn return (T & )r;
FJ{=2]x| }
jz*0`9&_ template < typename T1, typename T2 >
Nepi|{ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
BU`ckK\( {
)X/*($SuA return (T2 & )r2;
vX ?aB!nkw }
_=pWG^a } ;
KyT uF iHPUmTus-- Z a!
gbt 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
`%e|$pK 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
;AKwx|I$g 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Hb+X}7c$ E Zi &] return l(i, j) = r(i, j);
G~"z_ ( 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
u$C\E<G^ PSPTL3_~ return ( int & )i;
@Tm`d ?^ return ( int & )j;
}3Qc 24` 最后执行i = j;
@K\o4\ 可见,参数被正确的选择了。
sm0fAL E>E*ZZuhj P$g^vS+ (~JwLe@a rvwa!YY} 八. 中期总结
W RF.[R" 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:
0LdJZP 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
F>*{e 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
+~N!9eMc 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
=~&VdPZ )>V?+L5M ;+a2\j+ msiu8E !}_b| xYPxg! 九. 简化
z`4c 4h]I 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。
SrF x_n 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
|d[5l^6 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:
dN< ,%}R 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
sf$o(^P9\A +-*/&|^等
#AShbl jm+ 2. 返回引用。
\Wr,<Y =,各种复合赋值等
}9^@5!qX 3. 返回固定类型。
{{\ce;hN 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
cMaOM}mS 4. 原样返回。
7\Co`J>p2 operator,
,[* ;UR 5. 返回解引用的类型。
*$S#o#5 operator*(单目)
^ *0'\/N& 6. 返回地址。
<`)iA-Df;9 operator&(单目)
L_Q S0_1 7. 下表访问返回类型。
-\4zwIH operator[]
`PgdJrE 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
&n:{x}Uc operator<<和operator>>
3@_Elu zyFUl% 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。
L0L2Ns 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
M/pMs 6 0mTr-`s template < typename Left >
xR?V,uV'$& struct value_return
Od##U6e` {
%Ds+GM- template < typename T >
Ab2Q
\+, struct result_1
`:p1&OS {
KnGTcoXg_ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
tlQC6Fb# } ;
?2 f_aY ; '1Y\[T* template < typename T1, typename T2 >
^AL2H' struct result_2
X:|8vS+0gU {
}gv8au< typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
W3GNA""O } ;
VL\t>n } ;
q9]IIv /&^W#U$4 V
kjuyK 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
K\u_Ji]k y t5H oy 下面我们来剥离functor中的operator()
-DjJ",h( $ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
mV)+qXC pr&=n;_ n return l(t) op r(t)
/<{: I \< return l(t1, t2) op r(t1, t2)
e2cP
*J return op l(t)
6;iJ*2f5V return op l(t1, t2)
`XKVr return l(t) op
x#*QfE/E(@ return l(t1, t2) op
iOCqE 5d3 return l(t)[r(t)]
]PR#W_&q return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
vUesV%9hq _las;S'oa 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:
H43MoC 单目: return f(l(t), r(t));
}Wh6zT) return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
kXrlSaIc 双目: return f(l(t));
KOhA) return f(l(t1, t2));
fuMJdAuY7d 下面就是f的实现,以operator/为例
Pw[g !)pdamdA struct meta_divide
O9"/
kmB {
k~.&j"K template < typename T1, typename T2 >
[{
~TcT static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
t9cl"F= {
Hy_;nN+e return t1 / t2;
4vWkT8HQ }
=d)-Fd2li } ;
@t*t+Vqw j Ux
z 这个工作可以让宏来做:
+>\id~c( wW>fVPr #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
@~ETj26U' template < typename T1, typename T2 > \
y[?-@7i static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
qfoD 以后可以直接用
{d<;BLA DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
5d\q-d 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
!?!C'-ps (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。。。)
)B$;Vs]@i =
ieag7! ~j9O$s~) 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
=]C]= O"G >wv template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
rXfy!rD_P_ class unary_op : public Rettype
p-SJ6Gg
9 {
]#2Y e7+ Left l;
$F'>yop2b public :
DA&?e~L&H unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Np+&t} RQB
4s^t template < typename T >
36.N>G, typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
JW.=T) {
9f+>ix,ek* return FuncType::execute(l(t));
C3NdE_E }
\ZU1Jb1c umi5Wb< template < typename T1, typename T2 >
\QE)m<GUe typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^=
0m-/ {
]X Z-o>+, return FuncType::execute(l(t1, t2));
%zk$}}ti. }
rl2&^N } ;
:GpDg UMl#D>:C< NKb1LbnZ*y 同样还可以申明一个binary_op
xg_Df, qMt++*Ls template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
R:Q0=PzDi# class binary_op : public Rettype
L2Pujk {
uvP2Wgt Left l;
YjOs}TD lx Right r;
mE%$HZ} public :
_j?e~w&0b binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
_WX tB# l>*"mh template < typename T >
2owEw*5jl/ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
o]:3H8 {
Ig]iT return FuncType::execute(l(t), r(t));
kVK/9dy-F }
OCZaQ33 Suk template < typename T1, typename T2 >
Sf5X3,Uw typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$Iv2j">3) {
W"^wnGa@a return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
a<}#HfC;' }
]0hrRA` } ;
Mj[f~ JRCrZW} EI!6MC) 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
Um#Wu]i 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
PxH72hBS DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
D?XM,l+ 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
JRo?s~Ih 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
B#/Q'V 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
;4N;D 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
>h0-; 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
-46C!6a 下面是修改过的unary_op
J+d1&Tw& ok|qyN+ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
V,rq0xW class unary_op
3gd&i {
oy<WsbnS Left l;
8JmFi rV08ad public :
M%jPH Y"A/^] unary_op( const Left & l) : l(l) {}
UfS%71l.$ p+)Y Tzzc template < typename T >
#9K-7je;j struct result_1
ME'|saP {
_6ay-u typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
RV@*c4KvO+ } ;
lz1wO5%h 5^^XQ?" template < typename T1, typename T2 >
8\:NMP8W\ struct result_2
p<M\U"5Ye {
Y>'|oygHA typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
cM&{+el } ;
E[Cb|E |4'Y/re template < typename T1, typename T2 >
y+7w,m2 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~NW32
O)/ {
3}e%[AKh return OpClass::execute(lt(t1, t2));
^o7;c [E` }
M)SEn/T- 8#vc(04( template < typename T >
/ X1 x typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_a1x\,R|DB {
)"pF R4 return OpClass::execute(lt(t));
D9M:^ }
s6>ZREf#J =:~R=/ZXk } ;
KEWTBBg >,td(= : hdrm!aBd 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
hP15qKy 好啦,现在才真正完美了。
W*2U="t 现在在picker里面就可以这么添加了:
|P%Jw,}]9 }sxYxn~ template < typename Right >
thhwN
A picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
s_mS^`P7 {
yj\Nkh return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
c"[cNZo }
:Y [LN 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。
<i,U )Tt^C )==Jfn y #'y#"cmQ. 4ecP*g <)3u6Vky9 十. bind
lv04g} W 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。
soQ1X@"0 先来分析一下一段例子
>rf'-X4n |j,"Pl}il^ =uS9JU^E int foo( int x, int y) { return x - y;}
ga`3 ( bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
pej|!oX bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
4T ~} 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。
62zYRs\Y)X 我们来写个简单的。
1u:<
25 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
"yS _s 对于函数对象类的版本:
P}4QQw .4E&/w+ template < typename Func >
.nVa[B|. struct functor_trait
BBev< {
T
\_]^]> typedef typename Func::result_type result_type;
7Ve1]) u } ;
U[ 0=L`0e 对于无参数函数的版本:
va0{>Dc+ jEZMUqGY! template < typename Ret >
Rd#WMo2Xd struct functor_trait < Ret ( * )() >
ojanBg
{
Ys\Wj%6A typedef Ret result_type;
H*r)Z90 } ;
4GX-ma, 对于单参数函数的版本:
B\o Mn H["`Mn7j2 template < typename Ret, typename V1 >
MB~=f[cUnd struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
A|<jX} {
C@'h<[v`1v typedef Ret result_type;
N u<_} } ;
$adbCY\ 对于双参数函数的版本:
{y_98N )!P)U(*v template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
:qd`zG3 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
JPoN&BTCj {
5?]hd*8 typedef Ret result_type;
T9Nb`sbV] } ;
K/|Z$4S 等等。。。
x$6^R q>2 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
vzim<;i u=`L) template < typename Func >
\nPEyw,U struct func_return
~Vr.J}]J {
)p<ExMIxd template < typename T >
~?K ~L~f5 struct result_1
-;^j:L{ {
)-a'{W/t typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
&E.^jR~* } ;
ewctkI$,5 +JjW_Rl?=V template < typename T1, typename T2 >
n[lJLm^(_C struct result_2
^\4h<M {
{y=j?lD typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
iO|se:LY< } ;
iOW#>66d } ;
Ab{ K<:l W04@!_) < ahJ`$U4n 最后一个单参数binder就很容易写出来了
n>BkTaI MkfBuW;) template < typename Func, typename aPicker >
zh8nc%X{ class binder_1
Vex{.Vh," {
Cv6'`",Yzm Func fn;
_V7s#_p aPicker pk;
x!5'`A!W% public :
)48QBz? TJK[ev};S template < typename T >
*Q?tl\E struct result_1
#49kjv@ {
g?z/2zKR typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
3G}x;Cp\D } ;
1g8_Xe4 *U&0<{|T template < typename T1, typename T2 >
:~Wrf8UQ struct result_2
L^@'q6*} {
oX30VfT typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
5z7U1: } ;
\LR~r%(rM &"&Z
#llb binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
QdF5Cwf4 Q(wx nm template < typename T >
pwL;A3$| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<
$J>9k {
49GkPy#]L= return fn(pk(t));
.F
}
"{@A5A template < typename T1, typename T2 >
RP[{4Q8 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
le/,R@]B9 {
,(qRc(Ho return fn(pk(t1, t2));
9g'LkP }
?XrQ53 } ;
;oW6 NJ {< )1q ; a,
k'Vk{ 一目了然不是么?
6Ypc` 最后实现bind
2@'oe7E v$7QIl_/7 Mm.<r-b template < typename Func, typename aPicker >
_aGOb;h picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
WA)yfo0A {
l? Udn0F return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
vK|E>nL }
8@i7pBl@ $WyD^|~SF 2个以上参数的bind可以同理实现。
Qu?R8+"KS 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
%7zuQ \w _}lZ,L(w 十一. phoenix
{ C=NUK%? Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
]
o*#t BLfTsNzmt for_each(v.begin(), v.end(),
*scVJ (
C7lH]`W|/ do_
'\Giv!> [
{> eXR?s/ cout << _1 << " , "
mn, =i ]
}zkHJxZgE .while_( -- _1),
Jj!vh{ cout << var( " \n " )
I4/8 _)b^ )
IHam 4$~- );
QdT}wkX z>58dA@f 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:
N60rgSzI 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
@e(o129 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
+giyX7BPJ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
{@6=Q 6L G`SUxhC k 0h#lJS* template < typename Cond, typename Actor >
_ky,;9G] class do_while
5]KW^sL {
|^: cG4e Cond cd;
Gw>^[dmt! Actor act;
FQu8vwV6> public :
)Xk0VDNp$/ template < typename T >
7C,&*Ax,9 struct result_1
6IBgt!=, {
Yw4n-0g typedef int result_type;
$ 7O}S.x } ;
t[ubn+ tNO-e|~' do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
HJLu'KY} M2PAy! J template < typename T >
`NCwK6/i typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
od IV:( {
fsJ9bQm/ do
U{7w#>V
. {
~HTmO;HNf" act(t);
10)jsA }
Bp_$.!Qy while (cd(t));
tjIl-IQ return 0 ;
a|%J=k>> }
\w/yF4,3<w } ;
`IP/d +ln9c ^V ?<K.F 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
^8 z R 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。
rf
$ QxJ 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。
(U&tt]| 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。
Li!Vx1p;u. 下面就是产生这个functor的类:
)m`<H>[Eb= R n}l6kbM
gp5_Z-me template < typename Actor >
*,e:]!* class do_while_actor
]JCvyz
H
{
-=%@L&y1 Actor act;
QqFR\6 public :
(\\eo do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
r[2ILe {_7i8c<s= template < typename Cond >
?3nR picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
CnpV:>V= } ;
-8; 7Sp1 GGNvu)" Bzkoo J 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
3L<wQ( 最后,是那个do_
7op`s5i dYT% >pU$wq|i class do_while_invoker
lpQSup {
=y
[M\m public :
G0/4JSH template < typename Actor >
T ?$:'XJ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
5]NqRI^0 {
uD}2<$PP return do_while_actor < Actor > (act);
c9HrMgW }
<oR a3Gi(% } do_;
k[bD\' @JtM5qB 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
J#w
J4! 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
}T; P~aG 最后来说说怎么处理break和continue
Tu$f? 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。
Wl B 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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