一. 什么是Lambda t[>UAr1Vt
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 R2-F@_
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, Uuu2wz3O0
bo\Ah/.
4OgH+<G
E&y)`>Nq{
class filler ,f:K)^yD
{ )?(Ux1:w)
public : 9wldd*r
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} LDHu10l
} ; 37a1O>A
fd>{UyU
qAH^BrJ
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: [Tbnfst
Ti_G
q@[F|EF=
s=jYQ5nv
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); UhS:tT]7
z|%Pi J,
,iP
YsW]5
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 u_9c>
C{uT1`
a?r$E.W'&
d!R+-Fp
二. 战前分析 }Cw,m0KV/
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。 PLs`Ci|`
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 X coPkW
K)J_q3qo
Tf]ou5|
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); e8xq`:4Y
/* --------------------------------------------- */ 6#CswSpS
vector < int *> vp( 10 ); wW\@^5
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [5p9p1@u{C
/* --------------------------------------------- */ <Y}m/-sD5
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); +O 7(
>a
/* --------------------------------------------- */ H<i!C|AF
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); rY^uOrR>j*
/* --------------------------------------------- */ _h}(jEd!
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); 67Pmnad
/* --------------------------------------------- */ ,>6a)2xh
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); ^" ?a)KC
Ii[U%
vJ'22)n
MjC<N[WO>N
看了之后,我们可以思考一些问题: +CBN[/Z^i
1._1, _2是什么? '{
=F/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。 er3~gm
2._1 = 1是在做什么? n8;L_43U
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。 "*X\'LPs=
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。 ig.Z,R3@r
g tMR/P:S
ms}o[Z@n
三. 动工 EEZ~Bs}d
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @PNgqjd
i&6U5Va,G
SQK82/
QlMLWi
template < typename T > ?o+%ckH
class assignment X+A@//,7
{ -avxH?;?7
T value; -d4v:Jab
public : XTF[4#WO
assignment( const T & v) : value(v) {} ZJ2
MbV.6
template < typename T2 > ya~;Of5
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } KM[0aXOtv
} ; Ir>4- @
Gy):hGgN
Sq,>^|v4&e
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^rq\kf*]
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment y]@JkF(
oc,I,v
!^F_7u@Q
OV;VsF
class holder o[Qb/ 7
{ F5x*#/af
public : $<)]~**K
template < typename T > #|je m
assignment < T > operator = ( const T & t) const "!vY{9,
{ %(&ja_oO
return assignment < T > (t); Wm-$l
} *)w+xWmM3w
} ; 6:%lxG
"TaLvworb4
r{r~!=u
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: l9|K,YVW
@R`6jS_gK
static holder _1; |Y}YhUI&
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =C,DR4xh
uZL,%pF3A
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); I>nYI|o1
而不用手动写一个函数对象。 p: z][I
~x9J&*zxM
u(1m#xr8$
K!ogpd&X&
四. 问题分析 ;0m J4G
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。 c.LRS$o/j
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ^GM3nx$
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ,m`&J?
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 xV+\R/)x
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ws`r\k]3J
bf.+Ewb(
五. 问题1:一致性 )?radg
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?| +pT;;
9
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 d!T,fz/-.
<7ANXHuSW
struct holder 8i;drvf
{ ZGH
7_K
// |Tmug X7
template < typename T > -a_qZ7
T & operator ()( const T & r) const /cdLMm:
{ B=>Xr!pM!
return (T & )r; {~51h}>b#
} ?+=,t]`!m
} ; CZ]Dm4
\ CcVk"/
这样的话assignment也必须相应改动: Y{e,I-"{
YY tVp_)
template < typename Left, typename Right > ]5
]wyDj
class assignment 1S(oi
{ :n~Mg{j3
Left l; YG*<jKcX
Right r; /o$6"~t
public : *$VeR(QN
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (L4C1h_]9
template < typename T2 > 7Tr '<(A
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } J:uFQWxZ
} ; /-lW$.+{?
2.);OFk+
同时,holder的operator=也需要改动: ?S=y>b9R
B(71I;
template < typename T > 7!`1K_v6
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const U%1M?vT/
{ py~[M'p(H
return assignment < holder, T > ( * this , t); 4$2HO`@uN
} j4@6`[n:
/P[u vO
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Tp~Qg{%Og
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 7Y.yl F:
Gz\wmH&rVz
return l(rhs) = r; "3 2Ua3m:G
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 3\ )bg
R:
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Yqu/_6wLx
I`@>v%0
template < typename Tp > gQhYM7NP{5
class constant_t Qd3ppJn
{ ~|{e"!(}
const Tp t; 9XS>;<"2
public : g:c?%J
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} _q-k1$o$
template < typename T > J+Y?'"r
const Tp & operator ()( const T & r) const { }Afah
{ 4|jPr J
return t; A5}N[|z
} 7we='L&R
} ; <Z1m9O "sy
5P);t9O6
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 (S=CxK
下面就可以修改holder的operator=了 [e|9%[.V
+r"fv*g"
template < typename T > r5lPO*?Df
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const ~-yq,x
{ "[_gRe*2
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); \H PB{
;
} UY\E uA9
j->5%y
同时也要修改assignment的operator() /GNm>NSK
{*F8'6YQ$
template < typename T2 > VB+_ kR6Zv
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } dHn,;Vv^6
现在代码看起来就很一致了。 H7 {kl
_4lKd`
六. 问题2:链式操作 0)vX
现在让我们来看看如何处理链式操作。 i Hcy,PBD
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。 1R.6Xer
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。 =@;\9j
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。 N71%l
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Fe 78YDx?
;T!ZO@1X
template < typename T > .T~Oc'wGo
struct result_1 `qy@Qo
{ r;zG
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ~#rmw6y
} ; ?j8_j
#.@D}7y5
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: {%Q+Pzl.
FCt %of#
template < typename T > N<HJ}geC"
struct ref \q|<\~A
{ b5%T)hn=
typedef T & reference; SivJaY%
} ; ~2 J!I^J
template < typename T > 6oR5q 4
struct ref < T &> T$Rf
{ @B>pPCowa
typedef T & reference; ]RI+:f
} ; tNDv[IF
;c# jO:A5
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: jH2_Ekgc;_
:T/I%|;f
template < typename T > kfs[*ku
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const yT C+5_7
{ mA\}zLw+r9
return l(t) = r(t); -j}zr yG-
} ^" UZ.@sq'
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 rIAbr5CG
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 zHQSx7Ow 5
|il P>b
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ^[hx`Rh`t
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: KyRcZ"
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 <3[0A;W=1
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 te#Wv9x
最后的布局是:
m}sh(W5\
Add "VQ7Y`,+
/ \ -h,?_d>
Divide 5 sk~inIj-
/ \ yz^Rm2$f9
_1 3 o Yrg;]H
似乎一切都解决了?不。 /n8\^4{fP{
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。 eIt<da<G?
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。 ,^&amWey
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: ")eY{C
{1J4Q[N9m
template < typename Right > h~u|v[@{J
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const cPPTGpqw
Right & rt) const %@Nu{?I
{ _'Hw`0}s
return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Yp;?Zq9
} Ew*SA
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 5T]dQ3[v4
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。 d2X?^
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。 6l&,!fd
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。 N<T@GQwkS
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。 p?'&P!
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? EEj.Kch}4
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: wg]VG,
@*-t.b2k
template < class Action > U,7}VdO
class picker : public Action &ZI-#(P
{ dnCurWjdk
public : 2[g kDZ
picker( const Action & act) : Action(act) {} 0@kL<\u
// all the operator overloaded tYMPqP,1.
} ; G]O5irsV
yVgHu#?PM
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。 kt7x}F(?<
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: C!W0L`r
##a.=gl
template < typename Right > PUErvLt
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const 'C)
v?!19
{ dK>sHUu
return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [Z;ei1l
} puox^
CI^s~M >
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > #M@~8dAH}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。 2 :wgt
+P%k@w#<Z
template < typename T > struct picker_maker ]D[\l$(
{ 4|;Ys-Q
typedef picker < constant_t < T > > result; ew<_2Xy"<
} ; C!)ZRuRv
template < typename T > struct picker_maker < picker < T > > 6o4Y]C2W{1
{ `\J,%J
typedef picker < T > result; st)qw]Dn;Y
} ; (@V_47o
8&yI1XM|
下面总的结构就有了: ]EdZ,`B4
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 y%O^Zm1
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Z?u}?-b1\H
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 p4D.nB8
至此链式操作完美实现。 Z{x)v5yh2V
r+;k(HMY}[
Y=t?"E
七. 问题3 IZs&7
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 J vq)%t8q>
q7<=1r+
template < typename T1, typename T2 > JJ9R,
8n6
??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~ +h4i'
{ a[p$e?gka
return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); .q1y)l-^Z
} Po*!eD
6Ta+f3V
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: 6j95>} @
Z<,Hz+
template < typename T1, typename T2 > $gZiW 8
struct result_2 )!~,xl^j{}
{ 9sI&d
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Vh>|F}%E
} ; *HB 32 =qD
sR/y|
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? =J|jCK[r
这个差事就留给了holder自己。 -ijzo%&qA
q3C
e ?FQ6?
template < int Order >
En)Ptz#0
class holder; c\/-*OYr<
template <> &XCP@@T
class holder < 1 > e N v\ZR1
{ Ve${g`7&
public : <@[;IX`YN
template < typename T > 9MH;=88q
struct result_1 $@O?
{ c91^7@Xv
typedef T & result; ^VW]Qr!
} ; ^4NRmlb
template < typename T1, typename T2 > `NsQ&G
struct result_2 w}#3 pU<<
{ W?"l6s
typedef T1 & result; -v-kFzu
} ; hnH<m7
template < typename T > %|ClYr
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const w,up`W7,
{ )B+R|PZ,
return (T & )r; Na@;F{
} T+aNX/c|>
template < typename T1, typename T2 > LT>_Y`5>
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const v\CBw"
{ P3-O)m]jv
return (T1 & )r1; 8#g}ev@|u
} R)ZzRz|/
} ; $_;rqTk]g
=+ b>d\7xG
template <> (X-(
WMsqQ
class holder < 2 > :*BN>*1^\r
{ bq)1'beW
public : 1h(IrV5 g
template < typename T > -G@uB_C s
struct result_1 EpKZ.lCU
{ 0^\H$An*k
typedef T & result; .P7q)lj36h
} ; _>]/. w2=
template < typename T1, typename T2 > 7w" !"W#
struct result_2 '3U,UD5EG
{ g!'
x5#]n
typedef T2 & result; 7Ok-T10
} ; QIU%!9Y
template < typename T > qTRP2rH,L&
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |f$ws R`&
{ v;5-1
return (T & )r; @%2crJnkS
} $H.U ~
template < typename T1, typename T2 > W( sit;O
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {d'B._#i
{ =WI3#<vDG
return (T2 & )r2; f/Y7@y
} `>g\gaQ
} ; dc4XX5Z
COm^ti-p
#y7 MB6-
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> >。 RA!m,"RM
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: m*HUT V
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Iurz?dt4w
0S; Ipg
return l(i, j) = r(i, j); S1)g\Lv
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) "k
e@vZg8Ie
return ( int & )i; 5xnEkg4q4
return ( int & )j; n#WOIweInf
最后执行i = j; `|"o\Bg<
可见,参数被正确的选择了。 {yT<22Fl
K%BFR,)g
il{x?#Wrb
5>CeFy
Z ]ZUK
八. 中期总结 Q2]7|C
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: i=>`=. ~
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 J32{#\By
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 qkc,93B3
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ^iWGGnGS
v6aMYmenBH
WTt
/y\'6
Vu~fF@
|
\!uf*=d
yJqDB$0
九. 简化 ;YQ6X>
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 FU}- .Ki
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 b+ZaZ\-y
|
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 9S'\&mRl
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 HP 3%CB
+-*/&|^等 n
Zx^ej\
2. 返回引用。 F3Vvqt*2
=,各种复合赋值等 e2;=OoBK
3. 返回固定类型。 p{r{}iYI
各种逻辑/比较操作符(返回bool) SFsT^f<
4. 原样返回。 G~*R6x2g
operator, CSm(yB{|pC
5. 返回解引用的类型。 uSCI
operator*(单目) Ai)Q(]
6. 返回地址。 ,<OS:]
operator&(单目) vl%Pg!l
7. 下表访问返回类型。 X/Fip0i
operator[] ;4oKF7]
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 =*y{y)B^g
operator<<和operator>> )5;|mV
X)9|ZF2`
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 `wLmGv+V
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Uf[Gs/!NV
SnO,-Rg
template < typename Left > J/ vcP
struct value_return Gn10)Uf8X
{ N *n?hN
template < typename T > bV@5B#] 2R
struct result_1 e7U9"pk
{ .M\0+,%/
typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; )7rMevF(xJ
} ; 5hiuBf<
VK4"
template < typename T1, typename T2 > JlH5 <:#PN
struct result_2 cC,gd\}M
{ 0L7^Vr)
typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; L w/ZKXDU2
} ; NsSl|m
} ; l{\@+m
FCYZ9L5uF
t4iV[xl3F
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 04z2gAo
F8Z6Ss|v3
下面我们来剥离functor中的operator() S#7.y~e\
首先operator里面的代码全是下面的形式: X_I.f6v{
?DJ,YY9P
return l(t) op r(t) r\{; ~V
return l(t1, t2) op r(t1, t2) nHL(v
return op l(t) z#|tl/aP9
return op l(t1, t2) D#&N?<}
return l(t) op .J|"bs9
return l(t1, t2) op iW<B1'dp
return l(t)[r(t)] V|dKKb[Lve
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
KY;E. D`
K<tkNWasQ
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: (z<&PP
单目: return f(l(t), r(t)); C0Ti9
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); [ 5kaF"
双目: return f(l(t)); mh`VZQ@
return f(l(t1, t2)); V?Zvu9b&
下面就是f的实现,以operator/为例 F%QVn.
Y3I+TI>x
struct meta_divide 1Q$Z'E}SK@
{ )<jT;cT!&
template < typename T1, typename T2 > 2myHn/%C
static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) :ITz\m
{ <)(STo
return t1 / t2; dmD':1
} C_Z[ul
} ; X\1'd,V
]"M 4fA
这个工作可以让宏来做: %.D@{O
ve /Q6j{
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ N~ XzgI
template < typename T1, typename T2 > \ nPUq+cXy]C
static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {*%'vVv+
以后可以直接用 5lC "10
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) GVp2|\-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 8V3SZ17
(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。。。) K]q OLtc
}3!.e
5fBW#6N/
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 hU `H\LE
cS ;hyLd
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9Kyr/6w4-k
class unary_op : public Rettype q-}J0vu\K
{ PF-
sb&q
Left l; G}\E{VvWh
public : l$Y7CIH
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %-:6#bz
8P'>%G<m
template < typename T > Piz/vH6M}
typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?H3xE=<X
{ _D(F[p|
return FuncType::execute(l(t)); HtIM8z#/
} |L7
`7!Z
(byFr9z
template < typename T1, typename T2 > '5eW"HGU]`
typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S-:l
60.
{ T;}pMRd%
return FuncType::execute(l(t1, t2)); |S:St HZm
} h^bbU.
} ; Ydu=Jg5u7
Qp${/
sEL[d2oO
同样还可以申明一个binary_op W$P)fPU'
e p;_'
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > pUr.<yc&u
class binary_op : public Rettype TP oP%Yj"
{ 70m}+R(`
Left l; y_8 8I:O
Right r; 810u+%fu
public : t1.5hsp
binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} uV *&a~
pXCmyLQ
template < typename T > 8fJ- XFK$:
typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0*8[m+j1
{ y:Qo:Z~
return FuncType::execute(l(t), r(t)); (3"V5r`*;
} Ut8yA"Y~
?E2/
CM
template < typename T1, typename T2 > }dE0WJcO
typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FbHk6(/)
{
*}0g~8Gp
return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); R b 6`k^
} 0AFjO)
} ; >e"CpbZ'
-2mm
5E~N
QE$sXP7&u
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 Hc4]2pf
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 cyG3le& +G
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {v56k8uZ
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。 <`a!%_LC
[
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Bi)1*
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。。。 Fmk,
"qs
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 hIC$4lR~
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) RpR;1ktF>
下面是修改过的unary_op QkwBw^'_5
{KE858
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > $AUC#<*C
class unary_op _bn*B$
{ p^A9iieHp=
Left l; 4r5?C;g
zN {'@B
public : gz-}nCSi
Y+syc dq
unary_op( const Left & l) : l(l) {} c63DuHA*C
Y|g8xkI}XB
template < typename T > Q'&oSPXSDd
struct result_1 p0UR5A>p
{ Edc< 8-
typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; J O`S
} ; Lt.a@\J'_
jX!,xS%(
template < typename T1, typename T2 > ,D3?N2mB
struct result_2 @]t} bF]
{ ;zIAh[z
typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4}Y2
B$
} ; :e`;["(,
`\P#TBM
template < typename T1, typename T2 > } O8|_d
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A$Mmnu%
{ N)03{$WM
return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $uF}GP_)
} >Q#_<IcI
lzN\~5a}
template < typename T > AF>J8 V
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fn(KmuNA
{ |[;9$Vn
return OpClass::execute(lt(t)); %%}U
-*b
} lO9ML-8C1
aRdzXq#x
} ; |vw0:\/H
Dx/BxqG6}_
x-,+skZs
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 u1xCn\
好啦,现在才真正完美了。 +LCpE$H
现在在picker里面就可以这么添加了: Lf{9=;
/mX/
"~
template < typename Right > _$ ]3&P
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const ]
hGU.C"(
{ $+!/=8R)
return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @-Tt<pl'L
} 6Lr G+p`
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。 1WRQjT=o
a.#`>
UR44
iA]
Ds?
@LE|
}9<pLk
十. bind $DeHo"mg7m
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 8e:J{EG~
先来分析一下一段例子 3,=97Si=
oW3j|V
I{U7BZy
int foo( int x, int y) { return x - y;} gE]6]L
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1 -'r4@='6}
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3 t<wjS|4
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 U,Ya^2h%
我们来写个简单的。 HjAhz
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: (`\ DDJ[
对于函数对象类的版本: }lt5!u~}
,c<&)6FU]
template < typename Func > S=B?bD_,c
struct functor_trait SEa'>UG
{ z{Z4{&M
typedef typename Func::result_type result_type; 4u- mE
} ; F_.rLgGY
对于无参数函数的版本: CT,P Q
Yl4XgjG
template < typename Ret > Is1P,`*!
struct functor_trait < Ret ( * )() > .\XFhOsa
{ ^3"~
T
typedef Ret result_type; /k8Lu+OJ
} ; .}!"J`{W
对于单参数函数的版本: Z"j #kaXA
p5`iq~e9
template < typename Ret, typename V1 > LK\L}<;1V
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > yuIy?K
{ Cw6\'p%l-\
typedef Ret result_type; 0M=A,`qk
} ; *?bOH5$@Nw
对于双参数函数的版本: >G7dw1;
E/[>#%@i
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > q@k/"ee*?
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > }z%fQbw
{ tQ =3Oa[u
typedef Ret result_type; 'EzKu~*
} ; 'KvSI=$
等等。。。
ac
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8J|2b; Vf
QS7<7+
template < typename Func > wW &q)WOi
struct func_return hOFC8 g
{ O0^m_
template < typename T > )Y4;@pEU
struct result_1 W]Bc7JM]T+
{ #gW"k;7P
typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; XhEZTg;
} ; c8z6-6`i0
6Qtyv
template < typename T1, typename T2 > \f~m6j$D_
struct result_2 tb$I8T
{ |wbXu:
typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Kk.a9uKI}
} ; Wo)$*?
} ; Qa`+-Wu8
U{1%ldOJ%
xB5qX7*.
最后一个单参数binder就很容易写出来了 p>#sR4d>
Q1kZ+b&
template < typename Func, typename aPicker > (\8IgQ{
class binder_1 (KG2X
{ X$r5KJU
Func fn; +O$`8a)m
aPicker pk; aSse'
C<a
public : R+sv? 4k
p1F{ v^
template < typename T > y{>T['"@
struct result_1 l,fwF ua
{ &{4KymB:
typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; >]{{5oOQ>
} ; /(oxK>*F
K;8{qQ*
template < typename T1, typename T2 > <C1w?d$9I
struct result_2 edai2O
{ G VT|
fE
typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6JgbJbUi
} ; n4XEyCrD
u@]rR&h`
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} "2 \},o9
pTB1 I3=.u
template < typename T > CwjKz*'[g
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d9iVuw0u<
{ [n]C
return fn(pk(t)); Six2{b)p
} xs
1V?0
template < typename T1, typename T2 > P*|qbY
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y3XR:d1cg
{ }|UTwjquBD
return fn(pk(t1, t2)); u+lNcyp"MW
} @[LM8 @:
} ; nt:ZO,C:R
:(A k:
HXm&`
一目了然不是么? 3>>Ca;>$
最后实现bind KzZfpdI92
ilRPV'S^
/'4]"%i%3
template < typename Func, typename aPicker > -e\OF3Td
picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk) t5CJG '!ql
{ .TeGA;
return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Skl:~'W.&|
} b{BiC&3
V=gu'~
2个以上参数的bind可以同理实现。 (}RTHpD
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。 lLur.f
uS<og P
十一. phoenix |F4)&xN\
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: !_q=r[D\
&E]<KbVx
for_each(v.begin(), v.end(), }0[<xo>K
( HCKoc L/]h
do_ _BEDQb{"|
[ x.9[c m-!
cout << _1 << " , " yxtfyf|9 '
] w1EB>!<;tj
.while_( -- _1), Zd|u>tn
cout << var( " \n " ) C>Q|"Vf2
) %H[~V
f?d
); e/uLBZ
}#q0K
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: DzbcLg%:W
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 `z^50Vh|
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 hwQrmVwvP
那么我们就照着这个思路来实现吧: mGpBj9jr1
s"`Oj5
(zPsA
template < typename Cond, typename Actor > _Tf
%<E
class do_while \#v(f2jPF
{ *:%I|5
Cond cd; Z,-J
tl
Actor act; UGxF}Q
public : %CZGV7JdA
template < typename T > IL,iu
struct result_1 \'r;1W
{ HHerL%/
typedef int result_type; hWiHKR]
} ; e<{waJ1
aA
-j
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} bw)E;1zo
=)#<u9
qqL
template < typename T > Z6zLL
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [x%8l,O
#l
{ eNK6=D|
do y(*5qa<>
{ {`Z=LLL
act(t); HqI[]T@
} Y=i_2R2e2
while (cd(t)); KGf@d*ZOMz
return 0 ; k$.l^H u
} {z9,CwJan?
} ; </B:Zjn
% EYh*g{G
g W?Hd/
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). tiy#b8
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。 r3Kx
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。 /g1;`F(MS/
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。 T-\q3X|y/
下面就是产生这个functor的类: v+i==vxg
?k=)T]-}
YkQ=rurE
template < typename Actor > 9 ge'Mo
class do_while_actor "^ aSONz
{ NA YwuE-`
Actor act; >_# A*B|
public :
]D^zTl3=q
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ^U^K\rq 1u
3*F|`js"
template < typename Cond > K<k\A@rv8H
picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ; Z1h6Y>j
} ; -^*8D(j*
]vuxeu[cu,
djn<