一. 什么是Lambda
'UKB
pm/ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
*np|PyLP: 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,
B'yrXa|P 4P5wEqU.< 5Ml}m k,J?L-F class filler
4{& {
Qpc>5p![3 public :
D]REZuHOI void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Mtlj I6 } ;
o/#e
y j~0hAKHG lDzVc`c 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!cx%[ li?Gb1 W=/B[@3' tFCeE=4% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
lK0coj1+ coBxZyM 1} 2_p/1Rs 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
"#%T*c{Tf0 |ONOF }N NyUwFa tQ"PCm
二. 战前分析
F/h)azcn 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。
Z q)A"'Y 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
Bs*s8}6 n$>H } #q O\?ei+(H7 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
SrxX-Hir /* --------------------------------------------- */
9S}PCAA; vector < int *> vp( 10 );
_kfApO)O transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
q%l<Hw6{z /* --------------------------------------------- */
b1+Nm sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
/>$kDe /* --------------------------------------------- */
q-H]Hxv int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
G|V ^C_: /* --------------------------------------------- */
gyIPG2d for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
b.F2m(e2 /* --------------------------------------------- */
aE+E'iL for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
]M.ufbg uq '(?@R5a TA*49Qp 'sC{d&c 看了之后,我们可以思考一些问题:
LYT0 XB)A 1._1, _2是什么?
^(%>U!<<%, 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。
.[7m4iJf 2._1 = 1是在做什么?
Kgcg:r: 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。
`C3F?Lch 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。
~be&T:7. `#~@f!'; aDs[\' 三. 动工
>PTq5pk 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
wx<DzC lw7wvZD 0 }q/VH57 Q"KH!Bu%P template < typename T >
|yS4um(w class assignment
|m ~| {
0@2%pIq\ T value;
s`TfNwDvU public :
_:T\[sz5 assignment( const T & v) : value(v) {}
18~j>fN template < typename T2 >
C)`/Q( ^ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
rz4S"4 } ;
:E.mU{ *fl1
=Rfr !JJY(o 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
"p<f#s} 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
+K&ze:-Z hsi#J^n{ =fm/l-P@ Mv_4*xVc class holder
0&<{o!>k {
O\xUv public :
3?C$Tl2G8 template < typename T >
>LLFe~9`g assignment < T > operator = ( const T & t) const
h)sc-e {
G'! Hc6OZ return assignment < T > (t);
w(VH>t }
7p|Pv;wp| } ;
y2)~ljR /@q_`tU $L(,q!DvH 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:
F<oJ 4!D!.t~r static holder _1;
a&j
H9 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
=VDN9-/. pDW .Pav for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
VF;%Z 而不用手动写一个函数对象。
+3VY0J j
$L %h^; "|Z Bp9
u6R 四. 问题分析
a93Aj 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。
(g5T2(_6L 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。
6ZX{K1_q 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
PM,I?lJ , 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
V;9.7v 下面我们可以对这几个问题进行分析。
233jT@Z }6`#u:OZ 五. 问题1:一致性
y/E%W/3 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?|
q^EG'\<^ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
/1Ndir^c y "gYv struct holder
s(-$|f+s {
x-cg df //
L_Om<LO2 template < typename T >
=ayl~"bW T & operator ()( const T & r) const
lRn>/7sg$ {
b16\2%Ea1 return (T & )r;
zK?[6n89f }
$5(co)C } ;
%-> X$,Q
: T=9+ 这样的话assignment也必须相应改动:
6~j6M4* 7h0LR7 template < typename Left, typename Right >
[8![UcMq class assignment
8KN0z< {
^C_ ;uz Left l;
(zte 'F4 Right r;
2e#hJ-/`- public :
kk&
([xqU assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
("ql//SL template < typename T2 >
SK#;/fav6 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
*$Bx#0J8 } ;
R FWJ ZN" #Mrof9 同时,holder的operator=也需要改动:
L`3x0u2 0;KjP?5 template < typename T >
1)w^.8f assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
`|+!H.3 {
uL`_Sdjw return assignment < holder, T > ( * this , t);
m>DBO|` }
DOyYy~Q v:|_!+g: 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。
)$XcO] 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
274F+X ?31#:Mg6g+ return l(rhs) = r;
h:[%' htz 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。
G*JasHFs 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
^,*!Qk<c :;HJ3V; template < typename Tp >
t,Ss3 class constant_t
7M7sq-n5z {
"MOM@4\ const Tp t;
]?M3X_Mq public :
K+p7yZJ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
f@rR2xZoQ
template < typename T >
}Ox5,S}ra const Tp & operator ()( const T & r) const
LR%]4$ /M {
k>SPtiAs return t;
!59u z4 }
=~yRgGwJ } ;
lf-1;6nyk" y<|8OTT 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
9#cPEbb~ 下面就可以修改holder的operator=了
,%6!8vX sQwRlx template < typename T >
Tmjcc( assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
h6`v%7H? {
]O]6O%.ao return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
G
LU7?2`t }
WCRGqSr4
+`=rzL"0I7 同时也要修改assignment的operator()
~+
[T{{ @kBy|5 template < typename T2 >
~)vq0]MRg T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
oR[-F+__ 现在代码看起来就很一致了。
yI$KBx/]n 3e,"B
S)+ 六. 问题2:链式操作
F}MjZZj(U= 现在让我们来看看如何处理链式操作。
29z$z$l4 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。
E &G]R! 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。
\3q Z0 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。
!A":L0[7n 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
&Zy%Zz rJtpTV@. template < typename T >
[SJ3FZ< struct result_1
#7v=#Jco {
Qv1<)&Ft< typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
pm` f?Py } ;
oDW)2*8yF r|av|7R 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:
D qu?mg;L ;T hn C>U template < typename T >
B5v5D[ o5 struct ref
@5}(Y( @ {
0H!J typedef T & reference;
-RI&uFqOI } ;
,)?!p_*@: template < typename T >
4m1@lnjp struct ref < T &>
\uG^w(*) {
yo^M>^P\N typedef T & reference;
*jC Hv } ;
>v#6SDg e5
N$+P" 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
'"C& dia 6v?tZ&,
G template < typename T >
5D+rR<pD}" typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
z#HNJAQ#| {
b]5/IT)@O return l(t) = r(t);
mlLx!5h= }
R+r;V ]-/ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
{&TP&_|H 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
9s4>hw@u br;~}GR_h 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
.C|dGE?, _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
__%){j6 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
3;?DKRIcX +5 调用divide的对象返回一个add对象。
GahIR9_2 最后的布局是:
l3N '@GO Add
'r'+$D7 / \
Rt.2]eZEJ Divide 5
|\FJ / \
\ORE;pG _1 3
6DVHJ+WTV 似乎一切都解决了?不。
?G>E[!8ev 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。
;q?WU>c{? 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。
F]GX;<` 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:
Ve\.7s sq_
yu( template < typename Right >
eNDc220b assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
dnzZ\t>U Right & rt) const
TUN6`/" {
O[+\` 63F= return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
vyBx|TR }
+!/pzoWpE 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
BD2Gv)?g 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。
d1}cXSQ1T 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。
>)t-Zh:n 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。
|U`ASo 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。
-&h<t/U 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?
/lLG|aAe 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:
&SMM<^P. $Zn>W@\ template < class Action >
:Qu.CvYF class picker : public Action
oM!zeJNA {
Bo4iX,zu public :
/u~L3Cp( picker( const Action & act) : Action(act) {}
RDxvN:v // all the operator overloaded
?$@E}t8g\ } ;
D\Fu4Eg t vp kc; 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。
8vx#QU8E/ 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:
xf3;:soC R-6km Tex> template < typename Right >
QE6L_\l picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
J9);( {
J\?d+}hynX return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
vhrURY. }
b"(bT6XO! $Yj4&Two< Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
*5mJA -[B+ 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。
T5eJIc3a" H,(4a2zx template < typename T > struct picker_maker
LHMA-0$ ?) {
Mk/ZEy q^ typedef picker < constant_t < T > > result;
U]Fnf?( } ;
Va$JfWef template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
s+9b. {
0Wb3M"#9< typedef picker < T > result;
Of;$
VK' } ;
Na.)!h_Kn' b
v4 下面总的结构就有了:
&4m;9<8\ 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。
MtG~O;?8 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。
rT'<6]` picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Ubv_a 至此链式操作完美实现。
Zr|\T7w 3 T^@P.zX `aL4YH-v 七. 问题3
iza.' Mm~ 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。
FTh/1"a /t04}+,e^ template < typename T1, typename T2 >
l(3\ekU! ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
l8 XY {
CTZ#QiNP return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
to#T+d.(v }
x8Nij:K# i}kMo@ 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:
{^@qfkZz^ G3D!ifho.# template < typename T1, typename T2 >
qb PC5v struct result_2
<-xu*Fc {
+ooQ-Gh typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
L8cPNgZ
} ;
+IM6 GeH XBos^Q 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?
71G00@&w9D 这个差事就留给了holder自己。
+~?K@n -O6\!Wo=- aFDCVm%U| template < int Order >
h5ZxxtGU class holder;
^ oh%Ns template <>
u4~(0 class holder < 1 >
nE"0?VNW$ {
M7gM#bv>L public :
wb6$R};? template < typename T >
e:(~=9}Li struct result_1
U/:x<Y$ tj {
A[ N>T\ typedef T & result;
F
<.} q|b } ;
m@y_Wt template < typename T1, typename T2 >
4(p,@e31 struct result_2
:snn-e0l {
}>m3V2>[ typedef T1 & result;
N4wMAT:h } ;
C<hb{$@ template < typename T >
\2AXW@xE typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
TmdRB8N {
0@2pw2{Ru return (T & )r;
hJ0m;j&4y }
fZt3cE\ template < typename T1, typename T2 >
&:Sb$+z typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
23gJD8i8 {
}9>X M return (T1 & )r1;
&>z}u&oF }
Bk8 '*O/) } ;
J!*Pg< Zq>}SR template <>
BXX1G class holder < 2 >
9p9-tJfH. {
R,ddH[3 public :
q
pFzK template < typename T >
Gq^#.o] struct result_1
ai~JY[ {
!GBGC|avE typedef T & result;
b6gD*w< } ;
ZUUfn~ORc template < typename T1, typename T2 >
Y\ G^W8 struct result_2
:@q9ll`6u {
Y^CbpG&-vC typedef T2 & result;
p$&6E\#7 } ;
k<\]={|= template < typename T >
`-)Fx<e typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
o)IcAqN$H {
vh6#Bc)i%w return (T & )r;
h}$]3/5H }
&<%U7?{~ template < typename T1, typename T2 >
w\3'wD! typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
7`6JK {
IXmO1*o@ return (T2 & )r2;
9TILrK }
"ktC1y1 } ;
b{Kw.?85 %]@K}!)2 DwC8?s*2H 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> >。
2\=cv 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
T+|V;nP. 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
o'nrLI(t 5s2334G return l(i, j) = r(i, j);
\ |9KOulr 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
7c Gq.U hDs.4MZC` return ( int & )i;
aXefi'!6 return ( int & )j;
1eDc:!^SD 最后执行i = j;
ICgyCsZ, 可见,参数被正确的选择了。
/A) v$Bv= >}ozEX6c2 U%na^Wu U-EX)S^T[{ 0\y@etb:mf 八. 中期总结
c{t[iXDG 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
_A.?:'- 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
U"v}br-kb 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
_"`U.!3* 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
GcPhT md/Z[du:' uz+b p
}bTI5 cnOk wp,z~raaS 九. 简化
:B'}#;8_
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
:1wMGk 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
?y{C"w!
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
N{G+|WmQ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
UI:{*N**Z +-*/&|^等
eMvb*X6 2. 返回引用。
; (+r)r_ =,各种复合赋值等
b\w88=| 3. 返回固定类型。
:/IcFU~)M 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
(&$|R\W. 4. 原样返回。
1XO*yZF operator,
Mr(~
* 5. 返回解引用的类型。
Yn}_"FO' operator*(单目)
9c=_p'G3Fw 6. 返回地址。
K/u`Wz~A operator&(单目)
SS;QPWRZ 7. 下表访问返回类型。
?WX&,ew~ operator[]
Zh.fv-Ecp 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
n]@+<TA<uA operator<<和operator>>
<nj[=C4v 0PnW|N0 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。
~R cd 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
z~xN]= ?Ib/}JST template < typename Left >
h tn2` struct value_return
t?]6>J_V {
%Ys>PzM template < typename T >
#?i#q%q struct result_1
y=\jQ6Fc {
[j0I}+@4H typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
%f&(U/ } ;
morI'6N |pp @ template < typename T1, typename T2 >
HJ5m5':a struct result_2
lq_W;L {
dTaR8i typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
j78xMGKO } ;
h& (@gU`A } ;
2`vCQV Q[p0bD: Md
{,@ G 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
G6eC.vU]j xM;gF2 下面我们来剥离functor中的operator()
asW1GZO 首先operator里面的代码全是下面的形式:
FV$= l
% tb0XXEE return l(t) op r(t)
@6$r|:]G- return l(t1, t2) op r(t1, t2)
$#@4i4TN- return op l(t)
9MLvHrB; return op l(t1, t2)
;?2vW8{p< return l(t) op
AEnS_Q return l(t1, t2) op
Oyq<y~} return l(t)[r(t)]
;.W0Aa return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
[`fq4Ky "\BP+AF 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
Whd4-pR8 单目: return f(l(t), r(t));
}C7tlA8,7 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
s80_e 双目: return f(l(t));
/@RnCjc' return f(l(t1, t2));
uU.9*B=H9 下面就是f的实现,以operator/为例
B;;D(NH e|Sg?ocR struct meta_divide
].dTEzL9X {
y=vH8D]%X template < typename T1, typename T2 >
e^Xij Id. static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
AD?DIE(v {
q 8=u.T return t1 / t2;
0uU%jN$ }
4&ea*w } ;
k #*|-? YF>t {| 这个工作可以让宏来做:
C3@.75-E F` I-G~e #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
r$v?[x>+K template < typename T1, typename T2 > \
[k'Ph33c static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
c(#`z!FB 以后可以直接用
d;<n [)@ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
rY!uc! 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
DAu|`pyC% (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
j|`{
1`' 4nl>&AV z}bnw2d] 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
fSqbGoIQ 3Gp4%UT& template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
w ^<Y5K class unary_op : public Rettype
)i_FU~ LRq {
:LBe{Jbw Left l;
q<yH! public :
(C-z8R
Z6 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
($S{td; t^CT^z template < typename T >
o~-X7)] typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
BXfaqYb;Q {
"j a0,%3 return FuncType::execute(l(t));
Ve8! }
==XP}w)m 9)l_(*F template < typename T1, typename T2 >
y9*H typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7t04!dD} {
oo Z-T>$ return FuncType::execute(l(t1, t2));
%UQ?k:aWp| }
~o/^=:* } ;
,\IqKRcYU xu:m~8% g
Go 同样还可以申明一个binary_op
rp'fli?0e tt^ze|*&t template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
,K9UT#h class binary_op : public Rettype
`C*!de]Y% {
f<w*l<@ Left l;
VNYLps@4H Right r;
@Qs-A^. public :
1=;QWb6 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
m|]^f;7z }a9C/t3 template < typename T >
p_z"Uwp typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
sRZ:9de+ {
zDl, bLiJ return FuncType::execute(l(t), r(t));
"q`%d_ }
EkL\~^ nUd\4;J# template < typename T1, typename T2 >
Vd?v"2S(9 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
m_(hCY=Q$ {
i52R,hz return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
fjWh}w8 }
gNqV>p } ;
2YN`:" FvJSJ.;E, b}4/4Z. 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
n21$57`4 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
*.*:(7` DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
DO\EB6xH>% 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。
J7\q#] ? 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
ltrSTH,kL 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。。。
eurudl 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
2T3DV])Q 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)
MJG%HakK0 下面是修改过的unary_op
KB"iF}\P0 $0*47+f template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
MzG ryM- class unary_op
&!a2%%1#N {
WsV3>=@f Left l;
) ,hj7 \Zv =?\ public :
dI!/:x v$i%>tQ\ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
# 0!IUSa "B}08C,? template < typename T >
w+37'vQ struct result_1
9(l'xu X {
{T.Vu]L80 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
->hxHr`!%a } ;
m6x. "jG Yy)a,clZ*$ template < typename T1, typename T2 >
`_'Dj> struct result_2
3kQ ^f=Wd {
>slN:dr0: typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
gk z#kiGF } ;
LgNNtZ&F 4:@|q:DR template < typename T1, typename T2 >
"r
V4[MVxt typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0w['jh|, {
z=p return OpClass::execute(lt(t1, t2));
4LjSDgA }
oPy zk7{ ]R{"=H' template < typename T >
+2}(]J=- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,&?q}M {
tlERis return OpClass::execute(lt(t));
y|Y3,s }
1Kh?JH 7h]R{ _ } ;
Kk9 8FI0] ;0!Wd 9,5II0N L 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
62x< rph 好啦,现在才真正完美了。
&&]!+fTZ\( 现在在picker里面就可以这么添加了:
$M`;." sYA-FO3gh template < typename Right >
is?&%VY picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
_<a)\UR {
j$|C/E5? return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
r65NKiQD }
3Gl]g/ 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。
otSPi7|k C5 5n Kg`x9._2 ]0i2]=J&, pmyM&'#Id 十. bind
Au._n,< 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。
+@uC:3jM 先来分析一下一段例子
^Ai_/! " .r| vz6tU? &E &iaw! int foo( int x, int y) { return x - y;}
\ui^
d bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
4D8y b|o bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
6J-}&U 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。
!;aC9VhSU 我们来写个简单的。
$ XsQ e 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
IaTq4rt 对于函数对象类的版本:
"$IwQ j' *p template < typename Func >
K^vp(2 struct functor_trait
z){UuiUM+= {
!-RpRRR[Co typedef typename Func::result_type result_type;
%H}Y]D~R } ;
~R@m!'Ik 对于无参数函数的版本:
:/[YY?pg- :
|*,Lwvd template < typename Ret >
sHTePEJ_h struct functor_trait < Ret ( * )() >
w52HN;Jm {
DYKV54\ue typedef Ret result_type;
eAYW%a } ;
~`>26BWQz 对于单参数函数的版本:
:z} _y&] ~<aeA'>OA template < typename Ret, typename V1 >
HjK<)q8b struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
?*R^?[ {
?3TK7]1V: typedef Ret result_type;
(bFWT_CChz } ;
i)= 89?8 对于双参数函数的版本:
7x7r!rSe, txfwLqx template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Pv-V7`{ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
lzy$.H"W {
DET!br'z5 typedef Ret result_type;
VtzmY } ;
!+45=d 5 等等。。。
YNJpQAuSn) 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
YTjuSV CAFE}| template < typename Func >
aH PSnB& struct func_return
uCP6;~Ns {
YaVc9du7 template < typename T >
1yaIV+_y/ struct result_1
~\:j9cC {
FSwgPIO> typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
gjegzKU } ;
Y\g90 rI^~9Rz template < typename T1, typename T2 >
aC8,Y$>?E` struct result_2
u};]LX\E {
$|cp;~ 1 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
&Rl3y\
r } ;
[5p7@6:$u } ;
KG-k$glD ^8-~@01.`_ \,%o>M' 最后一个单参数binder就很容易写出来了
QVG0>,+}$ ;c
m wh< template < typename Func, typename aPicker >
spU!t-n67 class binder_1
J'\eS./w|
{
W#Hv~1 Func fn;
QK3j_'F=E aPicker pk;
IQlw 914
public :
3dxnh,]&@ yrE,,N%I template < typename T >
w-'D*dOi struct result_1
_5U%'\5s {
'e<HP Ni) typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
D#/%*| } ;
Wq{d8|)1 {80oRD2=Q template < typename T1, typename T2 >
r8
Zyld_@ struct result_2
x^#6>oOR {
(w#slTFT typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
5y[b8mur } ;
"x.6W! ~^%0V<*-} binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
K?FX<PT [aWDD[#j~ template < typename T >
iFwyh`Bcg typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
YM`:L {
){Ciu[h return fn(pk(t));
38*'8=Y#> }
$&xuVBs template < typename T1, typename T2 >
||'i\X|[ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
N[a ljC-R {
Gdf1+mi return fn(pk(t1, t2));
XAQ\OX# }
%TW%|"v } ;
C"U[ b%
rTP5-4 HeT6Dv 一目了然不是么?
Msv*}^> 最后实现bind
/jZaU` yUD_w ~}7$uW0ol template < typename Func, typename aPicker >
\tiUEE|k picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
g:uvoMUD {
WbC0H78] return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
9zoT6QP4 }
-TK|Y" {8!ZKlB 2个以上参数的bind可以同理实现。
{?@t/.4[W3 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。
;o-\. =l TbKP8zw{ 十一. phoenix
"}'8`k+d Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
g+ >=C ;gxN@%}@ for_each(v.begin(), v.end(),
xZ.~:V03\t (
}@rg5$W do_
9S:{ [
v+!y;N;Q
cout << _1 << " , "
fCt^FU ]
/RJ6nmN@} .while_( -- _1),
DD12pL{QA cout << var( " \n " )
zz(!t eBC )
;NiArcAS! );
p4m^ ~e O8K@&V p 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
wMH[QYb<* 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
S s@u,`pr operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Xmap9x 那么我们就照着这个思路来实现吧:
] ?DDCew Q(~3pt 3W7;f! template < typename Cond, typename Actor >
TIcd
_>TW class do_while
ZQ,fm`y\ {
#dva0%-1 Cond cd;
~w
Zl2I Actor act;
.-SDo"K.h public :
d] b~)!VW template < typename T >
I! h(` struct result_1
'}U_D:o.b {
Zdv.PGn typedef int result_type;
u-AWJc+F . } ;
p{iG{ @k=cN>ZMc do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
D+@-XU<Lp< CCbkxHMf|! template < typename T >
W4)kkJ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0Y2\n-`z {
g\ErJ+i do
XIr{U5$<6 {
2Pbe~[ act(t);
Q)x?B]b- }
vOos*& while (cd(t));
RL?u n}Qa return 0 ;
u]
F70C^~ }
Ni+3b } ;
I#"t'=9H L8K0^~Mk 4`'8fe/" 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
[8,PO 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。
O0@w(L- 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。
'M~BE\ 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。
Ze-MAt 下面就是产生这个functor的类:
NJn&>/vM aQ(`6DQv Z} c'Bm( template < typename Actor >
_LJ5o_-N class do_while_actor
Hu<p?mF# {
BX@pt;$ek7 Actor act;
q>^hoW2$C public :
@bY('gC, do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
@O@fyAz {SF[I template < typename Cond >
J&A;#<qY picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
M-{*92y&
| } ;
}X=87ud w+q?T %oAL 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
g(mxhD!k 最后,是那个do_
zL9VR;q ~}h^38 ~_'0]P\ class do_while_invoker
Y.q>EUSH {
o[o:A|n public :
7N>oY$&) template < typename Actor >
M{]e5+ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
{I`B[,* {
Xc\*9XV: return do_while_actor < Actor > (act);
kt:)W])V }
plK=D#) } do_;
OQ6sv/ V/J>GRjw 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
O~.U:45t 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
d4%dIR) 最后来说说怎么处理break和continue
s0r"N7~ 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。
([Ebsj 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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