一. 什么是Lambda
rFcz0 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
7 @\i5 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,
8XV RRk 5XT^K)' Xcfd]29 WBKf)A^S class filler
Bor_(eL^ {
UDZ0ne0- public :
y?cN void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
XFTqt] } ;
[qY yr w\[l4|g` =LY`K# 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:
XR VZU~ZV U6|T<bsOl 6wT ])84 He8]Eb for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
RU#}!Kq ,^n&Q'p3 `3? HQ2n 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
*Dq ++ 7f3,czW Uufig)6 6jm?d"9 二. 战前分析
9%21Q>Y?b 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。
A*:|d~ 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
|<3x`l-` n>,GmCo FS)#
v for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
%R?WkG /* --------------------------------------------- */
G2y1S/ vector < int *> vp( 10 );
,K@[+ R! transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
IP{$lC /* --------------------------------------------- */
WqM| nX sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
.>r3ZwrE' /* --------------------------------------------- */
/Q)I5sL@E int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
9fs-|E[5 /* --------------------------------------------- */
"~.4z,ha for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
/~".GZ&29 /* --------------------------------------------- */
[\eVX`it for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
WB_BEh[>j nC[aEZ7 }pf|GdL 6&;GC<].(y 看了之后,我们可以思考一些问题:
2[(~_VJ 1._1, _2是什么?
#^]vhnbN 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
w
oIZFus 2._1 = 1是在做什么?
/TPtPq<7:# 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
cK\
u Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
Iw.!*0$ ^>ir&$ .hG*mXw> 三. 动工
}6.@ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
'nM4t hQY`7m>L 5rbb
,* ))Z>$\<: template < typename T >
$+n6V2^K)7 class assignment
Nc4;2~XwRp {
"9c=kqkX T value;
}Md;=_TP public :
@q>Hl`a assignment( const T & v) : value(v) {}
(57!{[J template < typename T2 >
6YNL4HE? T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
<>{m+=gA } ;
w$9LcN 9`N5$;NzY $fg@g7_: 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
'n-y*f 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
*n EkbI/
UsFn! !+ n }A!aC 3Y2~HuM class holder
f4Y)GO<R] {
'n,V*9 public :
T{3nIF template < typename T >
^O+ (eA7E assignment < T > operator = ( const T & t) const
1,;X4/* {
"t.`/4R2w return assignment < T > (t);
9ZJ 8QH }
-%yrs6 } ;
\_8wU'7 J>}J~[ap\J iI IXv 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
7:<w)Al! MHK|\Z&e7 static holder _1;
E(PBV Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
gk%@& TB/ \\FT.e6 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
R);Hd1G 而不用手动写一个函数对象。
ZKrLp8l\ _2!8,MX O9sEaVX w]0@V}}u$o 四. 问题分析
PVo7Sy!'H 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。
y'K2#Y~1e 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。
K"0IW A 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
m [B#k$ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
qcj {rG18 下面我们可以对这几个问题进行分析。
4KM-$h,4O u
S1O-Q> 五. 问题1:一致性
n:%4SZn 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
GXtK3YAr 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
*5%vU|9b gw]%:
WeH struct holder
K($l>PB,y@ {
UZyg_G6 //
U)/.wa> template < typename T >
UTD_rQ T & operator ()( const T & r) const
m2j&0z {
kFn/dQ4| return (T & )r;
R~\R>\ }
dHc\M|HCC } ;
}/cReX,so MiT0!6Pg 这样的话assignment也必须相应改动:
0gd`W{YP (pxH<k=Ah template < typename Left, typename Right >
PI9,*rOy class assignment
q+?<cjVg {
8xPt1Sotq[ Left l;
0k]ApW Right r;
0q}i5%m7 public :
x-BU$bx5 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
[,o:nry'a template < typename T2 >
bA^uzE T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
)1s5vNVa } ;
g#5R||r Qs&;MW4q 同时,holder的operator=也需要改动:
pbH!u+DF R#T-o,m template < typename T >
'`>%RZ] assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
(95|DCL {
)~
(*q return assignment < holder, T > ( * this , t);
8 A>OQR }
.shi?aWm }y(t')= 9 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
n7[nl43 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Na0^csPm LV:L0D7y return l(rhs) = r;
;uBGB
h< 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
V*vQNPey 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
_.5{vGyxr gIB3DuUo template < typename Tp >
Rl?1|$% class constant_t
.?Eb{W)^br {
<ToS& const Tp t;
x3+
-wv public :
E7X6RB b constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
=H{<}>W' template < typename T >
~74Sq'j9Wt const Tp & operator ()( const T & r) const
)D8op;Fn {
<Lb LMV return t;
,6^<Vg }
be+-p } ;
t&?jJ7 (&8 /~,*DH$) 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
MCE@EFD`\ 下面就可以修改holder的operator=了
!tq]kKJ3: EyK!'9~a template < typename T >
F_@B ` , assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
oCT,v 0+4O {
a*p|Ij return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
A$2
;Bf }
\uZpAV)5 =M1}HF,7>l 同时也要修改assignment的operator()
h8/tKyr8( 6,q0F*q template < typename T2 >
L?ZSfm2< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
aE0R{yup Z 现在代码看起来就很一致了。
:!Ci#[g xP\s^]e 六. 问题2:链式操作
3EY Ed39E 现在让我们来看看如何处理链式操作。
uO4
LD}A 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
@|A!?} 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
zY/Oh9`=v 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
%oiF} > 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
q
4Pv\YO p&I>xu8fl template < typename T >
!SuflGx,q struct result_1
8Yc-3ozH {
M4Cb(QAVP typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
w6Gez~8 } ;
H!Gw@u]E < }K9 50 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
4L>8RiiQE; YWU@e[ template < typename T >
UXji$|ET6 struct ref
#pZeGI|'J {
"]jN'N(. typedef T & reference;
g@ J F } ;
6n/=n%US template < typename T >
G-i2#S struct ref < T &>
XOX$uLm {
Kz
b-a$ typedef T & reference;
BcQUD?LC` } ;
2MB>NM<xO O-[YU%K3? 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
xJw"
8V< Yt*NIwWr template < typename T >
V=fu[#<@Ig typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
<mP_K^9c {
,eTdQI; return l(t) = r(t);
pS-o*!\C. }
\>4>sCC 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。
8\E=p+C 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
8Y% BO}IN# 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
}+lK'6 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
auIW>0?} _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
E9k%:&]vd +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Xgh%2;: 最后的布局是:
>=rniHs=?7 Add
m.6uLaD"!} / \
B^M
L}$ Divide 5
!p ~.Y+ / \
g<~ODMCO?W _1 3
StR)O))I 似乎一切都解决了?不。
wmK;0 )|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。
+R$;LtR 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
rx]Q,;" OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
3bLOT#t 6_8y Q template < typename Right >
X`Lv}6}xT assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
{>64-bU Right & rt) const
_;BNWH {
e?XGv0^qu return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
~6u|@pnI }
(.z0.0W 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
!}`[s2ji XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
bQ?Vh@j(M 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
nJgN2Z 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
&B+_#V=X@ 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
pxbuZ9w2Q 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
,o
`tRh< 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
Q[!?SSX% P$O@G$n template < class Action >
INCanE`+ class picker : public Action
H11@ DQ6 {
2*-qEUl1 public :
j9%vw.3b picker( const Action & act) : Action(act) {}
Vn^8nS // all the operator overloaded
C-Y7n5 } ;
B( wi+; ye
{y[$#3 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。
dDYor-g> 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:
{v3@g[:| wxG*mOw template < typename Right >
ccW{88II7w picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
"LZv\c~v,% {
@a]`C
$6 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
rG B*a8 }
T< <N U"n ;[,#VtD Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
iqTmgE- 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
x}7Xd P.2$ *u34~v16, template < typename T > struct picker_maker
)B^T7{ {
,ce$y4%( typedef picker < constant_t < T > > result;
S.fb[gI] } ;
aXD|XE% template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
]"vpCL {
`b5pa `\4 typedef picker < T > result;
=co6.Il } ;
QJH~YV\% @%As>X<3t 下面总的结构就有了:
T
"t%>g functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
#|} EPD9$ 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。
A@ G%*\UZ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
z`y^o*qc] 至此链式操作完美实现。
n\4sNoFI oSs~*mf k`,>52 七. 问题3
WNV}@ 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。
h\OMWJ~ h Qbz}x template < typename T1, typename T2 >
#6Fc-ysk: ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+zsB ~Vz {
P?YcZAJT* return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
,tHV
H7[ }
2xpI|+a% hW-?j&yJ? 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:
0\yA6`}! N/N~>7f template < typename T1, typename T2 >
,CQg6-[ struct result_2
b*"%E,? {
.OSFLY#[? typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
:^992]EBEj } ;
xU;;@9X ]*vv=@"`e 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< p KAO\ 这个差事就留给了holder自己。
uBfSS\SX| 4:Id8rzz '/QS
sZR template < int Order >
YS+|n%? class holder;
qO}Q4a+ template <>
0}I aWd^4 class holder < 1 >
<e@+w6Kp'7 {
)TzQ8YpO} public :
MI\35~JAN template < typename T >
j)b[7% struct result_1
swLrp
74 {
NNP ut$. typedef T & result;
6_kv~`"t Z } ;
?_nbaFQK3 template < typename T1, typename T2 >
;HoBLxb P
struct result_2
/mCE= {
~"nF$DB typedef T1 & result;
?n(OH~@$i } ;
3
G_0DS template < typename T >
q1?}G5a? typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
fv/Nf" {
^c| _%/ return (T & )r;
cogIkB&Ju }
Dbl+izF3 template < typename T1, typename T2 >
}ej>uZVe< typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
HvzXAd {
]+A%37 return (T1 & )r1;
cK.z&y0] }
@A'@%Zv- } ;
6W[~@~D= d J>~ template <>
F<TIZ^gFP class holder < 2 >
1V.oR`&2E {
Yhte&,D" public :
z"P/Geb:O template < typename T >
yQ0:M/r;0 struct result_1
L Iz<fB {
ir|c<~_= typedef T & result;
gVNoC-n) } ;
-nXlW template < typename T1, typename T2 >
{B-*w%}HU struct result_2
#/B g5: {
2Gh&h( typedef T2 & result;
$b(CN+# } ;
T~L&c template < typename T >
RdBIbm typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
_\na9T~g {
+z4E:v return (T & )r;
S5V:H Rj{? }
+PS
jBO4! template < typename T1, typename T2 >
T'{9!By,P typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
YjH~8= = {
@VPmr}p:{ return (T2 & )r2;
V';l H2 }
h+ud[atk. } ;
0` .5gxm v&bG`\ ! n*Uk<_WA 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
;tSAQ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
hJsP;y:@Lm 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
+IO>% J\P6 return l(i, j) = r(i, j);
em'ADRxG+ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
K{{_qFj@<y U(#JC(E-# return ( int & )i;
4hODpIF return ( int & )j;
P#7=h:.522 最后执行i = j;
H>A6VDu 可见,参数被正确的选择了。
I}m20|vv r*]pL< ;0Pv49q N-]/MB8 A4cOnG,
八. 中期总结
fjVy;qJ32S 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
8'HS$J;C 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
"J`&"_CyZ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
7oWMjw\ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
-~|{q)!F JD~;.3$/k (XQuRL<X *Ud(HMTe {VL@U$'oI S k~"-HL| 九. 简化
{PcJuRTHB 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。
1(Ta*"(0Ip 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
[YfoQ1 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:
$Sgf jm 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
0(D^NtB7 +-*/&|^等
q8?kBKP 2. 返回引用。
^,acU\}VqP =,各种复合赋值等
6(Pan% 3. 返回固定类型。
rNii,_ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
S3E,0%yo+) 4. 原样返回。
3}0\W.jH operator,
UJ)pae 5. 返回解引用的类型。
qW0:q.
operator*(单目)
fkBL`[v)4 6. 返回地址。
" B#|C' operator&(单目)
2Wz8E2. 7. 下表访问返回类型。
CWn\KR operator[]
N1c=cZDV 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
0=j }` operator<<和operator>>
1cLtTE cqS :Zq OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
dAh.I3 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
2 |s ohF mL{P4a 1xf template < typename Left >
9-KhJq% struct value_return
`@~e<s`j {
EKwQ$?I template < typename T >
OSgJj MQ struct result_1
K}~$h,n {
9%/hoA) typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
"|SMRc } ;
m&UP@hUV- liKlc]oM template < typename T1, typename T2 >
N:1aDr; struct result_2
2Je$SE8 {
Bt+^H6cb typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
BG>Y[u\N } ;
@I_cwUO } ;
:xh{SsW@ WRh5v8Wz0 V]=22Cxi'~ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
SepjF {f/qI` 下面我们来剥离functor中的operator()
3[YG
BM( 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Hq3|>OqC2Q zC?'Qiuh* return l(t) op r(t)
*;7y5ZJ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
yk+ 50/L return op l(t)
B VBn.ut return op l(t1, t2)
&OMlW_FHR return l(t) op
`zd,^.i5~ return l(t1, t2) op
*FS8]!Qg return l(t)[r(t)]
fqNh\~kja return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
H|9t5
cG|fau<G 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:
pu-HEv}]a| 单目: return f(l(t), r(t));
-;""l{ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Ss3p6%V/ 双目: return f(l(t));
"F
F$Q#) return f(l(t1, t2));
Ox3=1M0 下面就是f的实现,以operator/为例
m4:c$5 xL}i9ozZ struct meta_divide
aukcO;oG< {
TCr4-"`r-{ template < typename T1, typename T2 >
#mxOwvJ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
&D,Iwq {
xc^@" return t1 / t2;
qBA)5Sv\V }
~Y 6'sM| } ;
L2}\Ah"[ Nx}nOm 这个工作可以让宏来做:
uP~,]ci7 Od1\$\4Z #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Fmk:[hMw template < typename T1, typename T2 > \
qeZG/\, static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
$?= $F 以后可以直接用
%hB-$nE DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
lriezI 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
rQ*+
<`R} (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。。。)
Q*DT" W/0 Z@~gN5@,M H.5
6 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
,Py\Cp=Dw |G j.E template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
_c5@)I~ class unary_op : public Rettype
B=SA
+{o {
OC! {8MR Left l;
b
74!Zw public :
TWP@\ BQ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
hf`y_H+\7 ,NO[Piok template < typename T >
#MC#K{Xd typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%bcf% 7 {
2&hv6Y1 return FuncType::execute(l(t));
pY&6p~\p }
x[A|@\Z b8!oZ~K template < typename T1, typename T2 >
AD;m[u7 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'5}hm1, {
g *5_m(H return FuncType::execute(l(t1, t2));
3M#x)cW }
}T_"Vg q } ;
P|NGAd l;-2hZ
1^_W[+<S/ 同样还可以申明一个binary_op
]&D dy&V 2Z; !N37U template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
%_ew{ff| class binary_op : public Rettype
FH</[7f;@N {
=CzGI|pb Left l;
9>{fsy Right r;
uh\G6s!4/ public :
>VhZv75 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
S{llpp{E + 149 o2 template < typename T >
?;#Q3Y+ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;X}2S!7Ko {
NG3?OAQTw return FuncType::execute(l(t), r(t));
a>C;HO }
)[eTZg Le83[E*i template < typename T1, typename T2 >
dPO"8HQ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
A":=-$) {
X$xf@|<a return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
KXZG42w }
(YJ2-
X~ } ;
L1_O!EQ I484cR2. !- [ZQ 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
a<*+rGI 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
#@nPB. DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
aP (~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。
0~<?*{~ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
46M=R-7= 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。。。
{^
BZ#)m| 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
xTk6q*NvT^ 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)
b73}|4v 下面是修改过的unary_op
=ZSYg K mR2"dq;U template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
ZYB5s~;eB" class unary_op
2cu2S"r {
LQqba4$ Left l;
.WeSU0XG 8\nka5 public :
},<Y
\
Vh01y f unary_op( const Left & l) : l(l) {}
`4ga~Ch 5k=04=Iyh# template < typename T >
-~sW@u)O struct result_1
T&1-gswr: {
?&6|imPE typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
dM,{:eID } ;
Lcg1X3$G WCaMPz template < typename T1, typename T2 >
o8g]ho struct result_2
zWN]#W` {
Hl}m*9<9us typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
7u1o>a%9 } ;
)MV `'i TJcHqzcUc template < typename T1, typename T2 >
u3cg&lEgT typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;Srzka2 {
+CQIm!Sp return OpClass::execute(lt(t1, t2));
0p,_?3nX }
t|&hXh{ o`~,+6]D template < typename T >
_0&U'/cs typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
I]#x0 ?D {
R{B5{~m>W@ return OpClass::execute(lt(t));
%~dn5t; }
us#ji i.< + >tSO!}[ } ;
!(_qM UHI<8o9 6m9\0)R 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
M VE:JNm 好啦,现在才真正完美了。
+D h?MQt? 现在在picker里面就可以这么添加了:
Qoz4(~I 'Urx83 template < typename Right >
Q2gz\N picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
@Y%i`}T%( {
b\SB return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
UE/iq\a> }
Jk`0yJi$q 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。
%8KbVjn m4 c2WY6k YQ-V^e6 "6WE6zq }vX1@n7T6 十. bind
2 o5u02x 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。
g|{Ru 先来分析一下一段例子
0[-@<w ^j ZGS4P 0$ E`q)vk int foo( int x, int y) { return x - y;}
E7U.>8C bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
qD(dAU bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
J'yiVneMw 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。
^B'N\[ 我们来写个简单的。
XNkZ^3mq 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
]L!:/k,=S 对于函数对象类的版本:
Gr|102 _lZWy$rm% template < typename Func >
ej]>*n struct functor_trait
8sU}[HH*1 {
9{R88f?; typedef typename Func::result_type result_type;
A~wVY } ;
Vdb X4^V 对于无参数函数的版本:
M~djX} #\ ]]V|]}<)m template < typename Ret >
'+\.&'A struct functor_trait < Ret ( * )() >
<w0$0ku {
WTj,9 typedef Ret result_type;
zy@
nBi^ } ;
tQ(gB_ 对于单参数函数的版本:
Kw&t\},8@ 9Z. WR-} template < typename Ret, typename V1 >
+r 8/\'u- struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
JrwR:_+| {
S!.H _=z%p typedef Ret result_type;
f/%QMhM: } ;
52z{ 对于双参数函数的版本:
2!g7F`/B S,^)\=v template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
)\fLS d struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
VK]sK e {
OVU+V 0w1a typedef Ret result_type;
y[I)hSD= } ;
Zf8_ko;|:- 等等。。。
4Y4QR[>IU3 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
"'*w_H0 (2p<I)t template < typename Func >
|lVoL.Z,0 struct func_return
u%I |o s] {
PuGc{kt template < typename T >
#^eXnhj 9 struct result_1
PNhxF C. {
"P@oO,. typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
YuKg|<WO } ;
b*W01ist HMPb%'U~ template < typename T1, typename T2 >
eeu;A,@U struct result_2
!OL[1_-4|K {
kNrN72qg typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
(bo-JOOdY( } ;
t p<wMrq< } ;
%e%VHHO| ERz{, >G? Uy5G,! 最后一个单参数binder就很容易写出来了
0mi$_Ld+ 6Us*zKgW template < typename Func, typename aPicker >
vG'I|OWg class binder_1
~3,k8C"pRq {
8\B]! Func fn;
= &"x6F.` aPicker pk;
l[u=_uaYl public :
&$8YW]1M \zx$]|AQ template < typename T >
4"~l^yK struct result_1
:oO
?A {
iTIYq0u|#R typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
}(/\vTn*1 } ;
^SC2k LI t5;)<N` template < typename T1, typename T2 >
L. DD struct result_2
<tto8Y
j {
20?@t.aMp typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
,4H/>yPw } ;
B&>z&!} gnN"6r1 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
EaKbG> E_-QGE/1 template < typename T >
IaT\ymm` typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ToX--w4 {
PWk\#dJN& return fn(pk(t));
C2C1 @=w }
2Og<e| template < typename T1, typename T2 >
gfJHB3@ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
A~({vb' {
W5,&*mo return fn(pk(t1, t2));
<S3s==Cg }
'Y0h w } ;
lc\{47LwZ B
*%ey? PUmgcMt 一目了然不是么?
V{UY_
e8W 最后实现bind
K5!OvqzG M $f6.j L7]o^p{g}Q template < typename Func, typename aPicker >
i>O8q%BnJ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
4W#DLip9 {
>&ENrvaJ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
?Wc+
J4 }
9yz@hdG /@B2-.w 2个以上参数的bind可以同理实现。
BbiyyRa 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。
G*_qqb{B S~bhh& 十一. phoenix
bYO['ORr@ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
UA|\D]xe )-0+O=v for_each(v.begin(), v.end(),
67XUhnE (
?)T@qn+ do_
6_:I~TTX [
W1521: cout << _1 << " , "
5mS/,fs@ ]
a@J/[$5 .while_( -- _1),
CF
3V)3} cout << var( " \n " )
H32o7]lT )
\t5_V)P );
KY}H- hw.>HT|.N 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:
8
/%{xB^ 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
U>OAtiq JX operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
684|Uuf7 那么我们就照着这个思路来实现吧:
J?EDz, Bgn%d4W;G 8N+T=c template < typename Cond, typename Actor >
no W]E}nN class do_while
0ckmHv {
hNhEA $X5 Cond cd;
YYT#{>& Actor act;
eWNg?*/ public :
{z\K!=X/ template < typename T >
];lZ:gT struct result_1
C<3<,~gI {
Q4hY\\Hi typedef int result_type;
6M.|W; } ;
Mm(#N/ -- FzRO{D do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
7F6B \PUJD,9H template < typename T >
$XTtD UP@
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
m./PRV1$x {
3F@P$4!#l do
8*@{}O## {
PCHspe9!y act(t);
`:;q4zij; }
Y*PfU+y~ while (cd(t));
9$Z0mz k return 0 ;
KMz!4N }
XC)9aC@s } ;
i/%lB <JH,B91 jT=|!,Pn 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
iGu%_-S 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。
flo$[]`.7 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。
w\YS5!P,V 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。
Xs2 jR14` 下面就是产生这个functor的类:
]5c(:T F jt on \9 U`i5B;k}- template < typename Actor >
26rg-?;V^ class do_while_actor
!43!JfD {
NBY|U{.g Actor act;
Ly+UY.v" public :
<3x%-m+p4 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Qk:Lo*! 5M~{MdF|. template < typename Cond >
5b7(^T^K picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
{h7 vJ^ } ;
{:K_=IRZ L^
J|cgmNw q[a\a7U z 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
3-
Kgz 最后,是那个do_
,Gt!nm_ phuiLW{& 2!J#XzR0W class do_while_invoker
sv%X8 {
|l;
Ot=C= public :
'K ?h6?# template < typename Actor >
{fR\yWkt? do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
-[7+g {
})/P[^ return do_while_actor < Actor > (act);
Cdz&'en^ }
iWf+wC| } do_;
0+FPAqX j#5a&Z 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
NZvgkci_(u 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
sN[}B{+ 最后来说说怎么处理break和continue
^Spu/55_ 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。
6VGY4j}:( 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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