一. 什么是Lambda
:%cL(',Q 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
@9~a3k| 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,
9,wd,,ta n*~=O ' W<C
\g~\ pi7Fd\A class filler
(]7&][ {
yk OJhd3 public :
OEmz`JJ67 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
J4 [7*v } ;
UUi@
U GADb Xp3 LN}eD\ 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:
C9>tj=yEY Sn=|Q4ZN -3`S;Dmn ?Iy$'am]L for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
_ #]uk&5a ^*(*tS|M A.tONPi 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
j]th6 |6/k2d{,( A8 V7\ _V\rs{
5 二. 战前分析
#T:#!MKa 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
6Yhd [I3 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
)cOw9s %&m/e?@%I A_3V1<J`] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
m`luMt9 /* --------------------------------------------- */
8JxJ>I-9p vector < int *> vp( 10 );
1FCqkwq[ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
mOji\qia /* --------------------------------------------- */
6vp\~J sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
G?$|aQ0j /* --------------------------------------------- */
"]h4L int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
` b a}6D /* --------------------------------------------- */
|@#37 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
_)s<E9t2N /* --------------------------------------------- */
MTJ ."e<B for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
'L|& qy@ MzZYzz QCB2&lN\&L \; ! oG 看了之后,我们可以思考一些问题:
|"h# Q[3 1._1, _2是什么?
c"`o V! m 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。
x<^+nTzN 2._1 = 1是在做什么?
Y+5nn 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。
8|kr|l 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。
kDJ$kv wGdnv}# {(;dHF%{ 三. 动工
mLApF5Hy 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
LVNq@,s j\l9|vpp IB9[Lx ~\_aT2j0 template < typename T >
cojtQD6 class assignment
(T;4'c {
gzfs9e T value;
M#o.$+Uh public :
>i^8K U assignment( const T & v) : value(v) {}
On
x[}x template < typename T2 >
zAT7^q^ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
wh4ik`S 1 } ;
;UuCSfs{ O[ tD7!1 htC~BK3( 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
^Ud1 ag!- 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
\a\-hm U9k;)fK `K -j AX6z4G class holder
HKu? J {
{No*Z'X public :
x'IVP[xh`A template < typename T >
{
FVLH:{U^ assignment < T > operator = ( const T & t) const
Z*&y8;vUQ {
n8W+q~sW% return assignment < T > (t);
N-XOPwx' }
~)>O=nR } ;
#oBM A DUBEh@ ZH'- >/ 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:
?,GCR1|4 HJ4T! `'d static holder _1;
^s*j<fH Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
anDwv
} -|E|-' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
R^8L^8EL 而不用手动写一个函数对象。
D7q%rO|F' lmmB =F &'%b1CbE 'a ]4]d 四. 问题分析
f#4,2Xf 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。
Wp2b*B=- 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。
['9awgkr/ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Py^ _:: 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
k?(x}IZdG 下面我们可以对这几个问题进行分析。
yCznRd}J 5=<
y%VF 五. 问题1:一致性
@9-/p^n1 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?|
2.''Nt6| 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
fL^+Qb} >q W_% struct holder
c6 O1Z\M@\ {
dnRS$$9# //
2R}9wDP template < typename T >
-+1_ 1! T & operator ()( const T & r) const
7G,{BBB {
1Z9_sd~/6 return (T & )r;
\#1*r'V8 }
]/byz_7] } ;
>`\f,yql6 xd[GJ;xvs 这样的话assignment也必须相应改动:
e,j2#wjor 5R^e template < typename Left, typename Right >
)ro3yq4?? class assignment
|Z\?nZ~ {
o}EipTL Left l;
>%qk2h> Right r;
-P I$SA, public :
]IX6>p, assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Ql~9a
[8T~ template < typename T2 >
oW0A8_|9 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
ii0{$}eoh } ;
:X1~ +{b!,D3sa* 同时,holder的operator=也需要改动:
)8BGN'jyi 1oD1ia# template < typename T >
|jh&a+4W assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
4k}3^.# {
)-2sk@y return assignment < holder, T > ( * this , t);
9\2<#,R1q }
<5Ft3sd U[l7n3Y= 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。
PwF
1Pr`r 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
<d2?A}< (~C_zG return l(rhs) = r;
c!,&]*h"k 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。
R^_7B( 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
q> ;u'3} l/=2P_8+Z template < typename Tp >
x2-i1#j`; class constant_t
G8]DK3# {
j$2rU' const Tp t;
cJ CKxj public :
+ZuT\P&kR5 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
I+qg'mo template < typename T >
:0G_n\
const Tp & operator ()( const T & r) const
c~_nOd {
96L-bBtyY return t;
1|]IWX| }
Vjv~RNGF } ;
1_AB;^
dv?ael^ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
[73 \jT 下面就可以修改holder的operator=了
i=m5M]Ef ,r$k79TI template < typename T >
M%*D}s-QE assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
HR.^
y$IE {
X@ zw;Se return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
yH\3*#+ }
'VgdQp$L$ M
@|n"(P 同时也要修改assignment的operator()
IJWUNKqo= H2f!c{t$p template < typename T2 >
jkTh)Bm|' T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
P}YtT3.K 现在代码看起来就很一致了。
*u?QO4> 2#<)-Cak 六. 问题2:链式操作
kTC'`xv 现在让我们来看看如何处理链式操作。
:K:oH}4oh 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。
:htz] 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。
bc+~g>o 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。
JbV\eE#KrC 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
(d>
M/x?W cRR[ci34k template < typename T >
{6_M$"e. struct result_1
8R3x74fL {
pUGFQ."\ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
W6e,S[J^FY } ;
i~};5j( 8OS@gpz 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:
xz$-_NWW (-<s[VnXP template < typename T >
Y/%(4q*' struct ref
GnX+.uQL| {
jTR>H bh typedef T & reference;
3MmpB9l#H } ;
(D.B'V#> template < typename T >
:,@"I$>*/ struct ref < T &>
_Q9 Mn-&qQ {
)bd)noZi typedef T & reference;
QR ?JN\%? } ;
-Kas9\VWEw :4Gc'bR 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
qjcPJ @r.w+E= template < typename T >
n7|8`?R^ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
p)u?x)w= {
[~aRA'qJ{V return l(t) = r(t);
Q)/V>QW }
I pp#{'Do 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。
P{bRRn4Z 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
GiZv0>*x Mr0<b?I 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
<W>T!;4! _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
8vp*U _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
|w{}h6a +5 调用divide的对象返回一个add对象。
2bs={p$}a 最后的布局是:
3jI
rB% Add
>3C4S / \
{h}0"5 Divide 5
'3p7ee& / \
Jw4#u5$$Z _1 3
Y94^mt- 似乎一切都解决了?不。
?M/H{ 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。
|Ix{JP"Lk 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。
3P.v#TEst 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:
bwC~
&H4Y`xV^= template < typename Right >
Qm"&=< assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
hfJeVT-/v Right & rt) const
+HXR ))X {
8opd0'SNaB return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
rWP
-Rm }
18HmS>Qo 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
A2 r\=for 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。
eT'Z;ZO 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。
*=2sXH1j 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。
Uhw:XV@m 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。
f`gs/R 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?
qk{+Y 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:
@W1F4HYds m8T< x> template < class Action >
N|rB~
class picker : public Action
baO'FyCs9& {
ppP0W`p public :
R<L<kChg picker( const Action & act) : Action(act) {}
R1/h<I: // all the operator overloaded
7'g{:dzS*3 } ;
= pCO1<wR Wik8V 0( 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。
W>o>Y$H 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
@2`$ XWD }eK.\_t= template < typename Right >
+T/T \[ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
1iJa j {
&)$}Nk return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
?;YymD_ }
tR Cz[M& TPF5 ? Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
@}<b42 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
S]x\Asj;w `3e>JIl"0 template < typename T > struct picker_maker
!qe:M]C'l {
]zATdfa typedef picker < constant_t < T > > result;
?r'2GR2Sk4 } ;
Bnfp_SM template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
g}OZ!mKd {
1!=^mu8 typedef picker < T > result;
6bwzNY 7 } ;
Bln($lOz v,d
bto0 下面总的结构就有了:
@OGHS}-\ 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。
N\t( rp 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。
t)l picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
IZs NMY 至此链式操作完美实现。
T^DJ/uhd m#,AD,s \|YIuzlO4 七. 问题3
u Wxl\+_i 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。
=v{Vl5&>? ,<t)aZL,A; template < typename T1, typename T2 >
Tl!}Rw~Pg ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
o JX4+uJ {
UGP,/[XI return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
aCF=Og }
g2%fla7r KL\hV .6 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:
d` X1cG !dV2:`|+ template < typename T1, typename T2 >
@#2KmM~I struct result_2
_Q9I
W {
z=6zc-$y 9 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
!T"jvDYH } ;
IwVdx^9 XM57 UG 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?
x~u"KU2B 这个差事就留给了holder自己。
1W'0h$5^" WD >z E}g)q;0v|2 template < int Order >
P47x-; class holder;
eXAJ%^iD template <>
gVI{eoJ class holder < 1 >
s3[\&zt {
se@?:n1) public :
&7r73~TXm template < typename T >
Bp-e< : struct result_1
dT7!+)s5- {
;R([w4[~ typedef T & result;
3_ ZlZ_Tq } ;
[tk6Kx8a template < typename T1, typename T2 >
M.9w_bW]#D struct result_2
cBtQ2,<6 {
uI\6":/u typedef T1 & result;
WXQ+`OH7 } ;
%+iAL<S template < typename T >
\YPvpUg typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
{u[_^ {
PJL
[En* return (T & )r;
D@)L?AB1f }
57Bxx__S4` template < typename T1, typename T2 >
JqV}>"WMV typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
fb8)jd'~}O {
!;Vqs/E return (T1 & )r1;
X?.tj
Z, }
w/e?K4 } ;
x
c|1?AFj E5yn,-GyE0 template <>
tu' s]3RE class holder < 2 >
abw5Gz@Ag {
& zv!cf public :
|RL\2j| template < typename T >
P~;1adi3 struct result_1
~? :>=x {
,uPN\`.u8 typedef T & result;
/vI"v4 } ;
s6k(K>Pl template < typename T1, typename T2 >
^<3{0g-"AW struct result_2
3e9UD N2 {
=E62N7_`= typedef T2 & result;
TZhYgV } ;
48Jt1^ template < typename T >
=fJ /6 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
+g;{c+Kw: {
LkWY6
?$U return (T & )r;
@0V4$OoFl }
&g~NkJc0c template < typename T1, typename T2 >
LqLhZBU9 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
K >Q6 {
OAaLCpRp return (T2 & )r2;
Dq-[b+bm }
aeDhC#h } ;
.{-X1tJ7 &3Lhb}m 1p8pH$j' 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> >。
S9[Y1qH>K 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
\Vpv78QF; 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
$Gcjm~ *z};&UsF{ return l(i, j) = r(i, j);
I|wC`VgB 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
B`YD>oCN @1D3E = return ( int & )i;
@Z5,j) return ( int & )j;
xXfv({ 最后执行i = j;
k2(k0HFR 可见,参数被正确的选择了。
h.wffk, 'e_e*.z3 4X!4S6JfB P`avn
-f*5lkO 八. 中期总结
|;\pAZ2 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
y&/bp<Z 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
MnlD87x@X 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
1bjz :^ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
CF:L#r S f6%A z<%dWz "ruYMSpU -d-xsP}
s Q.fUpa v 九. 简化
Q5A,9ovNZ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
G'`^U}9V\ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
"gFw:t"VV 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
BF 0#G2`h> 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
`KZu/r-M9 +-*/&|^等
K'B*D*w 2. 返回引用。
zN9#qlfv =,各种复合赋值等
^Vi{._r 3. 返回固定类型。
gjx-tp 1. 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
qMoo#UX 4. 原样返回。
-3 Sb%V\ operator,
]$#9B-uB 5. 返回解引用的类型。
L={\U3 __k operator*(单目)
wR,}#m, 6. 返回地址。
' 6)Yf}I operator&(单目)
O{\%{XrW 7. 下表访问返回类型。
W>qu~ak?x operator[]
j3H_g^ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
z]KJ4 operator<<和operator>>
X"9N<)C ~dzD7lG6 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。
]~~G<Yh:= 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
+d?|R5{3 KyQTrl.qdl template < typename Left >
5$Kd<ky struct value_return
OT(0~,.GJ {
y}is=h3 template < typename T >
u8t|!pMF8 struct result_1
UFLx'VXd {
p]<)6sZ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
l`uMtv/Wp } ;
yo(MJ^=d X|&H2y|*7 template < typename T1, typename T2 >
YWJ$Pp struct result_2
q<Qjc {
K#'$_0. typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
^IyYck'y+ } ;
u'k+t`V& } ;
[ LQOP3f vz|(KN[ ]O{i?tyX 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
^Epup$ lMG+,?<uK& 下面我们来剥离functor中的operator()
1GIBqs~- 首先operator里面的代码全是下面的形式:
X&h?1lMJ / PVIZ
Y^64 return l(t) op r(t)
q[+h ~) return l(t1, t2) op r(t1, t2)
cLRzm9 return op l(t)
u+
hRaI;v return op l(t1, t2)
.C&kWM&j return l(t) op
H:OpS-b return l(t1, t2) op
s5 {B1e return l(t)[r(t)]
8B]\;m return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Ptcq/f f mJK+ 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:
}p-/R' 单目: return f(l(t), r(t));
:>Bk^" return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
bBV03_* 双目: return f(l(t));
q#I'@Jbj return f(l(t1, t2));
iBtG@M 下面就是f的实现,以operator/为例
TvS<;0~K q317~z_nl struct meta_divide
M,X)rM}Q {
}_F:]lI*R template < typename T1, typename T2 >
hW9! static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
d[5v A/8O {
[La}h2gz return t1 / t2;
D?8(n=#[ }
_ker,;{9C } ;
7&/1K%x9; }s:3_9mE 这个工作可以让宏来做:
*4LRdLMn O*bzp-6\ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
5`$!s17 template < typename T1, typename T2 > \
H "5,To static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
o3eaNYa 以后可以直接用
)MLbE-@ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
FCOa|IKsN 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
%W$b2N{l (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。。。)
.o5K X* VbMud]40F P-$ , 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
bfEH>pQ># $7]?P;$ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
U;*t5l class unary_op : public Rettype
sDR Av%w {
YJ-<t6 Left l;
<Rs$d0/ public :
fI2y(p{? unary_op( const Left & l) : l(l) {}
h oM%|,0 3
{hUp81> template < typename T >
Fw{68ggk typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8SLE*c^8 {
n*' :,m return FuncType::execute(l(t));
u8<[Q]5 }
m#G,m ssS"X@VZ
\ template < typename T1, typename T2 >
08{^Ksg typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-;ra(L` {
r}sO},i return FuncType::execute(l(t1, t2));
?'|GGtvm }
cHR*. } ;
E.sZjo1 -q[x"Ha% mxBx?xM- 同样还可以申明一个binary_op
7cWeB5e?O [i.c;'Wy/ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
e=p_qhBt class binary_op : public Rettype
B
u%%O8 {
CB,2BTtRE Left l;
TQ:e!
32 Right r;
\kf
n,m public :
Q4*{+$A binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
&/2+'wCp5 "L`BuAB template < typename T >
{O).! typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.Ln98#ZR {
r..f$FF)\ return FuncType::execute(l(t), r(t));
c`hENPhW }
#8
^b] -sdzA6dp template < typename T1, typename T2 >
Gd`7Tf)' typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*GY8#Az {
=Ti@Y return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
z_ '!?K{ }
t^>P,%$ } ;
V2AsZc0U( M;'GnGFf {QmK4(k?|c 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
*93=}1gN 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
^'du@XCf} DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
w8jpOvj 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。
<HTz 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
m\CU,9;;( 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。。。
6R8>w, 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
:;hX$Qz 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
1Z;cb0: 下面是修改过的unary_op
=sv?))b` Nu3IYS5& template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
T-GvPl9ZJw class unary_op
cTn(Tv9s {
VAjl?\}6 Left l;
{q+gm1iC .@EzHe ^W public :
:?= 1aiS JY"J} unary_op( const Left & l) : l(l) {}
/.rj\, ,3eN& template < typename T >
}.U(Gxu$ struct result_1
OC-d5P
{
wu11)HFL|z typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
uOKD# } ;
[McH l1a ?/5<}W#7} template < typename T1, typename T2 >
])bgUH struct result_2
#Tag"b` {
f\=,_AQ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ZAeJTCCk } ;
]9'F<T= $_ N+5f.c+S- template < typename T1, typename T2 >
{R[ V typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
RhT:] {
=h=-&DSA return OpClass::execute(lt(t1, t2));
`1Md1e:J }
sh0x<_ Q%!xw( template < typename T >
7<(U`9W/q typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
hH-!3S2' {
59:kL<;S- return OpClass::execute(lt(t));
Q>;Aq!mr= }
W> Pcj EI 4T"L#o1 } ;
r8N)]HsZH )ezkp%I5D 5 ';[|f 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
;9fWxH 好啦,现在才真正完美了。
EV* |\ te 现在在picker里面就可以这么添加了:
-iW>T5f S;iD~> KP template < typename Right >
!B{(EL=g picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
qC& xuu| {
4DP<)KX return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
OI:=>Bk }
0$Zh4Y 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。
+!`$( Ln+ k_ *!Gb_!98 ;[g~h |{6 A,4}
$-7 十. bind
=z<sx2#* 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
`'mRGz7t 先来分析一下一段例子
v$q\3#5|' .{bT9Sc5 s2 aFme int foo( int x, int y) { return x - y;}
i? #U>0! bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
I{H!KrM! bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
&Q\k`0vzVB 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。
Dk")/ ib 我们来写个简单的。
-sle7 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:
zH~g5xgh 对于函数对象类的版本:
c$u#U~~ 0lcwc"_DZX template < typename Func >
LS#_K- struct functor_trait
#L*MMC" {
[5M! ' typedef typename Func::result_type result_type;
K7(GdKZe } ;
~U1: 0 对于无参数函数的版本:
u`-:'@4 %)^0NQv
template < typename Ret >
1.
Q"<[ M struct functor_trait < Ret ( * )() >
bZQ_j#{$ {
i
!SN"SY typedef Ret result_type;
1OqVNp%K } ;
f_hG2Sk 对于单参数函数的版本:
$m+Pl[s *_Pkb.3R template < typename Ret, typename V1 >
jlUT9Zp struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
s <$*A;t {
w#bdb; typedef Ret result_type;
cyL|.2, } ;
oK"#*n 对于双参数函数的版本:
Av/y [f$pq5f=' template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
&mA{_|> struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
z^%`sUgP {
REk^pZ3B typedef Ret result_type;
!+Sd%2o } ;
ry* 9 等等。。。
q'biTn]2 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
1gYvp9Ma :ZM=P3QZ template < typename Func >
@Hp=xC9V struct func_return
5y~B/.YY {
1py>[II@ template < typename T >
%.{xo.`a[ struct result_1
|l?*' = {
k9&pX8# typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
mT1Q7ta*P } ;
n{c-3w.uD |B),N f|a template < typename T1, typename T2 >
'1\UFz struct result_2
f{]W*!VV- {
GMob&0l8_ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
HuD~(CI. } ;
*NIhYg6 } ;
xT+@0?|F "+4r4 &v+Hl^ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
cn_ *,\} LQ"xm template < typename Func, typename aPicker >
H.2aoZ-w class binder_1
m W4tW {
6~8dMy;w Func fn;
k~$}&O aPicker pk;
M:K4o% public :
SR9M:%dga #)KQ-x, template < typename T >
P?iQ{x}w~ struct result_1
93Qx+oK] {
xn7bb[g; typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
U }}E
E~W } ;
NX<Q}3cC yfe4}0} template < typename T1, typename T2 >
0:>C v<N struct result_2
Yp9%u9tNq {
_qS4Ns/4s typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
.OF2O} } ;
X.ZY1vO Z3A"GWY binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
-/6Ms%O 5|oi*b template < typename T >
8';huq@C{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
k=5v
J72U {
t$U eks return fn(pk(t));
+r__>V, }
5cC)&}I template < typename T1, typename T2 >
K%>3ev=y.s typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1f5;^T
I {
th|TwD&mO return fn(pk(t1, t2));
ebB8.(k9G3 }
0J9Ub
} ;
YoRD9M~iG~ G/}nwj\ K6oQx)| 一目了然不是么?
A)o%\j 最后实现bind
f<2<8xS G%fNGQwT Kdb:Q0B template < typename Func, typename aPicker >
^g N?Io picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
s!K9-qZl< {
KHt#mQy)9 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
1VO>Bh.Wm }
g6<D 1r [S T7CrwC
2个以上参数的bind可以同理实现。
%;tBWyq}_ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
4ew#@ v@]\
P<E 十一. phoenix
QU^?a~r Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
w<=-n;2 L)/^%/! for_each(v.begin(), v.end(),
jD'$nKpg (
i@spd5. do_
/hbdQm [
C2Af$7c cout << _1 << " , "
_,]@xFCOH ]
W!WeYV}kb .while_( -- _1),
1jQlwT(: cout << var( " \n " )
Fpf-Fa-K\b )
.ID9Xd$fky );
%(n^reuP ZuQ\Pyx 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:
O2>W#7 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
Lk]/{t0 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
0@PI=JZ% 那么我们就照着这个思路来实现吧:
fIg~[VN" Fo[=Dh*AqU !3Me
6&$O template < typename Cond, typename Actor >
8qQrJFm|3* class do_while
+%RB&:K7, {
q| 7$@H^* Cond cd;
]k.'~Syz Actor act;
QDJ:LJz\ public :
w`r)B`!g template < typename T >
1 :d,8 struct result_1
:s'hXo {
LuW^Ga"E typedef int result_type;
,Taq~ } ;
?{*/VJl$ .LHzaeJCX do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Y]Y]"y$1 rpO>l template < typename T >
nfzKUJY typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
DANndXQLH {
07tSXl5! do
b_j8g{/9 {
t+Rt*yjO act(t);
dsUY[X-<6 }
aXO|%qX while (cd(t));
/0I=?+QSo return 0 ;
~`Xu6+1o }
xK C{P{: } ;
@Tg +Kt eMV@er| 8|iMD1 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
sz+Uq]Mn 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。
VyL|d^'f_ 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。
J?N9*ap) 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。
o@g/,V $ 下面就是产生这个functor的类:
s.G6?1VXlY jW!)5(B[A K+s
xO/}h template < typename Actor >
8cyC\Rs class do_while_actor
0ge^pO\Z {
d8Kxtg
Y Actor act;
qo" _w%{ public :
z("Fy do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
0al8%z9e@ GcYT<pwN6 template < typename Cond >
:Y ;\1J<b1 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
6$^dOJ_" } ;
H0 .,h; }8cX0mZ1j $1$T2'C~+ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
;BMm47< 最后,是那个do_
rCa2$#Z z7P]g
C$\ =q-HR+ class do_while_invoker
Rr>h8Ni < {
X}gnO83 public :
4C{3>BE template < typename Actor >
edy6WzxBcm do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
oPA
[vY {
fCxF3m(O return do_while_actor < Actor > (act);
Z'I0e9Jw }
j,/t<@S> } do_;
`F<[\@\d5 b_JW3l 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
U\Hd?&`9gz 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
SZm)`r\A 最后来说说怎么处理break和continue
W=k%aB?p 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。
Ly$s0.! 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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