一. 什么是Lambda
ul$YV9[\ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
7)Rx- 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
1(**JTe <ctn_"p Z }Ik{tUS$ >_$DKY>$` class filler
nn_j"Nu {
#ab=]}2W_g public :
Mb(aI!;A void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
N5=;
PZub } ;
-3<5,Q{G+ =/rIXReY w(9.{zF|vQ 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:
eOQUy+ kEE8cW3 \}e1\MiZ dEp?jJP$; for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
}X3SjNd q U/oncC5 !s]LWCX+| 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
?b~V uo j9za)G-J ]64mSB *_z5Pa`A 二. 战前分析
NVMhbpX6 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?5kO-[ 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
\S@;>A<J '%`Wy@ D/Y .'P:j for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
.sA?}H#wb /* --------------------------------------------- */
-zd*tujx vector < int *> vp( 10 );
u9FXZK7 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
gC#PqK~ /* --------------------------------------------- */
'Z+~G sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
z2&SZ.mk /* --------------------------------------------- */
+?~'K&@ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
u4=j!Zb8} /* --------------------------------------------- */
|wZ8O}O{E for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
F}A@H<? /* --------------------------------------------- */
O=#FpPHrdw for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
g`!:7|&,_ {@9y%lmrh 0=;jGh}|i ++:v O 看了之后,我们可以思考一些问题:
'@u/] ra: 1._1, _2是什么?
9(Vq@.;Z`j 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。
/}Y>_87 2._1 = 1是在做什么?
[BHf> 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。
Mrp'wF
D 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。
8Z!+1b k|,pj^ 2@o_7w98 三. 动工
FG-w7a2mn 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Nf>1`eP 02} &h A}sb2P $L.0$-je4 template < typename T >
ZN|DR|cUY class assignment
qbkvwL9 {
@M?N[LG T value;
A:1O:LB=! public :
ky#d` assignment( const T & v) : value(v) {}
nv(Pwb3B template < typename T2 >
N
G1]!Vz5 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
dfe 9)m> } ;
hq/\'Z&!+P pK#Ze/! SG8H~]CO) 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
hNXPm~OK\ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
YZf<S: [SgP1>M r:y*l4 86~HkHliv class holder
/!UuGm {
phUno2fH public :
0yXUVKq3 template < typename T >
Zbxd,|<| assignment < T > operator = ( const T & t) const
-Xkdu?6Eh {
y>u+.z a| return assignment < T > (t);
gy _86y@ }
8<k0j&~J } ;
J1Mm,LTO jcN84AaRFI MwL'
H< 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:
`pN"T?Pk mUzNrkG(G static holder _1;
Y*O7lZuF% Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
S)z
jfJR BN@*CG for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
&TSt/b/+W 而不用手动写一个函数对象。
-[v:1\Vv R5G~A{w0 Y*3qH] bmc1S 四. 问题分析
7(eWBJfTo 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。
Fg?Gx(g4 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。
qI<6% ^i 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
,v$gQU2 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
X}_}`wIn 下面我们可以对这几个问题进行分析。
(80]xLEBL 31wact^ 五. 问题1:一致性
=+97VO(w]G 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
NDU,9A.P 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
C+,;hj #18H
Z4N struct holder
m1VyYG {
._=Pa)T //
6
EE7<& template < typename T >
[Zl T & operator ()( const T & r) const
Et%s,zeA{2 {
x';6 return (T & )r;
<[?oP[ j }
9C$b^wHd } ;
8=T;R&U^M pQ*9)C 这样的话assignment也必须相应改动:
U#+S9jWe E$34myOVf template < typename Left, typename Right >
iquB]z' class assignment
e\ k=T} {
7<AHQ<#@ Left l;
&m`1lxT Right r;
P`5@$1CJ public :
\)DP(wC assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
f$iv+7<B^ template < typename T2 >
FsY}mql T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
6/T
hbD-C } ;
mmAikT#k j.sxyW?3 同时,holder的operator=也需要改动:
$/5Jc[Ow yVUA7IY template < typename T >
`z-4OJ8~ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
]/HSlT= {
g[44YrRD return assignment < holder, T > ( * this , t);
kG
&.| }
kW4/0PD X(?.*m@+TB 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
d[w 'j/{ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
B1JdkL 3h 0lF[N.!\9 return l(rhs) = r;
5 r"`c 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
0MF[e3)a 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
v6HBO#F'V{ iT%aAVs template < typename Tp >
Va\dMv-b class constant_t
qWGnIPk {
n(/(F` const Tp t;
x$J1%K* public :
_,=A\C_b@ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
@~U: |h template < typename T >
X7?p$!M6;B const Tp & operator ()( const T & r) const
9loWh5_1Z {
|zKe*H/ return t;
4Ucg<Z&% }
g6IG>) } ;
'49&qO5B 7qA0bUee5 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
cTHS Pr?< 下面就可以修改holder的operator=了
xpx=t71Hq Tw)nFr8oF] template < typename T >
`Ff3H$_* assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
KIC5U50J {
m(s(2wq"f return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
75r>~@)* }
VljAAt Ha@'%<gFe 同时也要修改assignment的operator()
sk\U[#ohH 1% ]|O template < typename T2 >
1LZ?!Lw T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
(#BkL:dg 现在代码看起来就很一致了。
e Pq(:ih a57Y9.H`o 六. 问题2:链式操作
xM8}Xo 现在让我们来看看如何处理链式操作。
fB:9:NX 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。
hq6fDRO/4 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。
|o6
h:g
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。
BDNn~aU#m 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
P_B# -/ ;y*mP template < typename T >
zu5'Ex`gQa struct result_1
h
+.8Rl {
^&zwO7cS typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
,G!M?@Q } ;
P(_D%0xKm &dh%sFy 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:
n`2d 81eDN6
M\ template < typename T >
3xxQL,FV struct ref
pzbR.L}'D {
(8TB*BhQ_ typedef T & reference;
NKvBNf|D } ;
dFS>uIT7X template < typename T >
+(x^5~QX struct ref < T &>
O%H_._#N` {
l9lBhltOH typedef T & reference;
Bq.@CxK } ;
T1m"1Q gS _)( 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
vp?87h t
9&xk?%{ template < typename T >
((Ak/ qz typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
;&q}G1 {
I@+h|
n return l(t) = r(t);
j2c -01} }
S_/9eI~X 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。
<`i"5`J 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
15+>W4v |!E>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
dqnH7okZ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
y >r7(qg _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
n$
$^(-g@) +5 调用divide的对象返回一个add对象。
lqn7$ 最后的布局是:
B8UtD Add
veAg?N<c
p / \
k{;"Aj:iL Divide 5
&PVos|G / \
7yD=~l\Bbs _1 3
M$~3`n*^ 似乎一切都解决了?不。
$m,gQV~4 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。
cjAKc|N J 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。
T6h-E^Z 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:
."&,_F id<i|
template < typename Right >
SNV~;@(h assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
)Fx"S.Ok Right & rt) const
9] fhH {
M(|Qvh{Q6 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
v".q578
0B }
fft FNHP 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
JQ=i{ 9iJ 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。
_x&;Fa% 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。
%tul(Z~<1 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。
[Oen{c9A 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。
%KHO}gad1 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?
8@]*X,umc 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:
W^npzgDCo :,gnOfV= template < class Action >
6w(Mb~[n class picker : public Action
+KgoL a {
ZUP\)[~ public :
M #'br<] picker( const Action & act) : Action(act) {}
x=T`i-M // all the operator overloaded
ma9q?H#X } ;
[ -"o5!0< gNF8&T 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。
F1) B-wW 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_ M+akqy^ rqW[B/a{ template < typename Right >
.Uq?SmK picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
59mNb:< {
<6QG7i return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
uMVM- (g% }
%|E'cdvkX nfpkWyI u{ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
`q|&;wP. 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。
6(awO2{BP N`XJA-DE template < typename T > struct picker_maker
56gpAc {
g?`g+:nug typedef picker < constant_t < T > > result;
.w2QiJ } ;
Go~bQ2*'(/ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
BC*vG=a {
(uW/t1 typedef picker < T > result;
qcMVY\gi } ;
i; Cs,Esnf pm$2*!1F( 下面总的结构就有了:
K*iy ^} 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。
,<?iL~> % 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。
d\aKGq;8C picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
u>c\J|K_V 至此链式操作完美实现。
9rXbv4{ w}+#w8hu x{4Rm,Dxn 七. 问题3
8 2qf7` 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。
NbOeF7cq+ j1_ E^ template < typename T1, typename T2 >
j,%@%upM ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
xw_VK1 {
r>73IpJI return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
M
S
3?#b }
2WQKj9iyN
_Gs*4: 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:
@(>XSTh9 Gt#Jr!N~ template < typename T1, typename T2 >
#vrxhMo struct result_2
qu]ch&"?U {
b`"E(S / typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
1HQh%dZZ } ;
?#8',: r~cmrLQa 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?
#qkokV6` 这个差事就留给了holder自己。
ZeewGa^r $YZsaw HQHFD0hv template < int Order >
KHwzQ<Z3 class holder;
AA][}lU:5 template <>
z _qy> class holder < 1 >
~\= VSwJ {
[A$5~/Q{U1 public :
&v!=\Fig4 template < typename T >
pR_cI]{=SA struct result_1
FTM(y CN {
Jf\lnJTyU8 typedef T & result;
hZGoiWC } ;
d:/8P985 template < typename T1, typename T2 >
W: Rs 0O struct result_2
.G}E {
D|8vS8p typedef T1 & result;
m-f"EFmP } ;
A
?"(5da. template < typename T >
_&S?uz m typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
TDI8L\rr {
.7kVC return (T & )r;
3aDma/ }
-_314j=`/ template < typename T1, typename T2 >
+QHhAA$ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
u{3KV6MS {
UWusSi3+LG return (T1 & )r1;
pixI&iQ }
:JN3@NsK } ;
yqBu7E$X Iy,)>V%iZV template <>
D^TKv;%d class holder < 2 >
xv%}xeEV {
RV($G8U public :
k[zf`x^ template < typename T >
?.Kl/8ml struct result_1
zh4o<f:- {
snK9']WXo typedef T & result;
Tl1?5 } ;
~]yqJYiid^ template < typename T1, typename T2 >
my} P\r. struct result_2
L`Ic0}|lzy {
Z7f~|} typedef T2 & result;
d@l;dos), } ;
K3Xy%pqR# template < typename T >
*Z0}0<
D@Z typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
@+2Zt% {
V2y[IeSQ return (T & )r;
P `oR-D }
D=OU61AA template < typename T1, typename T2 >
(*;u{m= typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
jG^~{7# {
zeua`jQ return (T2 & )r2;
y7w>/7q }
^{Vm,nAQqs } ;
stDn{x. Zn^E \GWq0z& 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> >。
+X?jf.4 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
`C()H@; 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
.DX#:?@4@Y [Dt\E4 return l(i, j) = r(i, j);
z7K?rgH 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
NKGCz|-
9 D H.ljGb return ( int & )i;
3dM6zOK return ( int & )j;
2MC\~"L< 最后执行i = j;
49#-\=<gt 可见,参数被正确的选择了。
iKK=A.g 3a5H<3w_ givK{Yt<B 'Oc8[8 @2u<Bh}} 八. 中期总结
J)-owu; 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:
7]^Cg;EtM: 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
QxkfP %_g 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
:C&?(HJ&r 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
i3~!ofTb ;'Y?wH[ -@73" w/ cn#a/Hx yO($KL+ Z5U~g? 九. 简化
tyDtwV| 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
d-*9tit 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
J^XH^`' 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
2Fh_ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
lAGxE-B^a" +-*/&|^等
5bAXa2Vt 2. 返回引用。
WDX?|q9rCt =,各种复合赋值等
f^]AyU;F: 3. 返回固定类型。
55I>v3 w 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
lt*k(JD 4. 原样返回。
g PfaiVY operator,
:Hd<S 5. 返回解引用的类型。
m<yA]
';s operator*(单目)
ufJFS+? 6. 返回地址。
<hea%6 operator&(单目)
0g+@WK6y 7. 下表访问返回类型。
AVJk operator[]
tL5Xfd?u 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
}/LYI operator<<和operator>>
I*ej_cFQ^ Zu$f[U)X 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。
)FP|}DCxQ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
0L1P'*LRU
%pt$S~j template < typename Left >
X1-s,[j' struct value_return
?yz%r`;r {
w(yU\
N template < typename T >
08f~vw" struct result_1
1_t Dp&UO {
.
9
NS typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
!69^kIi$ } ;
ZMe| fn 3 x'30 template < typename T1, typename T2 >
X+3)DE\2 struct result_2
) &9=)G {
N!v@!z9Mu typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
ArEpH"}@ } ;
`8-aHPF- } ;
6?lg
6a/eO rNAu@B rEf\|x=st: 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
"tark' 4Rm3'Ch 下面我们来剥离functor中的operator()
W>~%6K>p 首先operator里面的代码全是下面的形式:
v Y\O=TZT |x4yPYBL return l(t) op r(t)
9JtvHUkO return l(t1, t2) op r(t1, t2)
N|j.@K return op l(t)
RmQt%a7\{ return op l(t1, t2)
LJ)) return l(t) op
e.+)0)A- return l(t1, t2) op
@Otc$hj return l(t)[r(t)]
KCu6:)6' return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
^ZlV1G;/W@ Rf^cw}jU 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
""+*Gn7^8 单目: return f(l(t), r(t));
pd1m/: return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Psa8OJan 双目: return f(l(t));
kziBHis! return f(l(t1, t2));
a(~YrA%~ 下面就是f的实现,以operator/为例
u
s0'7|{q >2:S v1T struct meta_divide
c 2@@Rd~M {
##_Za6/n template < typename T1, typename T2 >
C]H <L#)ZU static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
v6VhXV6$| {
8_m9CQ6 i return t1 / t2;
tb{{oxa,k }
QT$1D[> } ;
c #!6 GN9_ZlC 这个工作可以让宏来做:
9/M!S[N9 ?>8zU;Aj #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
#[W[|m template < typename T1, typename T2 > \
UT~2}B9fc static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
713M4CtJ 以后可以直接用
qlJOb}$ I DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
lnWiE}F 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
[8P2V (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。。。)
gk1S"H orHD3T%& 5r<(Z0 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
j*u9+. 0_
\ g template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
h /QP=Zd class unary_op : public Rettype
ug,|'<G+ {
P`
F'Nf2U Left l;
Bqi2n'^O2 public :
]M(f^ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
9u @h` FBAC9}V" template < typename T >
} XU:DE typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-ikuj {
:"^<
aLj return FuncType::execute(l(t));
PL$F;d }
j2 ^T:q[ l&Ghs@>Kl template < typename T1, typename T2 >
"T%'Rp`j| typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
p.] .M"A {
AV4HX\`{P0 return FuncType::execute(l(t1, t2));
cu^*x/0, }
5{0>7c|. } ;
eKz~viM' n E0~Y2 /7@2Qc2 同样还可以申明一个binary_op
8ysK VF eJGos!>* template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
XHM"agrhSQ class binary_op : public Rettype
W+
'}O< {
7B\(r~f`t Left l;
J<#`IaV Right r;
SzlfA%4+GR public :
64' ]F1p0 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
!TL}~D:J K('lH-3wS template < typename T >
51opP8 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
d 4\E {
K_|~3g return FuncType::execute(l(t), r(t));
P&3/nL$9N }
s|j<b#<xQ &9_\E{o%] template < typename T1, typename T2 >
<o7#?AcPu typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
yXV|4 {
(g/X(3 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
5[2.5/ }
'#i]SU&* } ;
AOx3QgC^NO FT/5 _1i $%%>n^?? 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
hAr[atu87 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
!8@rK$DB DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
{/A)t1nL 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。
nuO3UD3 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
$jed{N7Y 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
3).o"AN 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
:n4:@L<%H 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
+>:}req 下面是修改过的unary_op
-V
u/TT0 )=E~CpKV template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
,J(5@8(>a class unary_op
T$^>Fiz{Se {
$#7J\=GZ+ Left l;
4%fN\f ]6BmCh public :
*Qg5Z ZE8/ m") unary_op( const Left & l) : l(l) {}
&[ u6oAR X`3vSCn template < typename T >
B>|U-[A struct result_1
8gbm "! {
QI#*5zm typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
|pH*
CCA } ;
{ 0%TMiVf ~0F9x9V template < typename T1, typename T2 >
:#\B {)( struct result_2
(' Ko#3b {
`$V[;ld(mz typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
du'}+rC } ;
CaYos;Pl MLt'YW^ template < typename T1, typename T2 >
U +*oI * typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Z6R:
rq {
N*
] i G~ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
B)"#/@!bHH }
6L8tz8 mS:j$$]u template < typename T >
Sj0 ucnuHi typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<E[HlL {
^%5~; return OpClass::execute(lt(t));
J+@MzkpK }
5X `w&(]m +f
X}O9 } ;
H-_^TB D/S>w(= M9Nk=s! 3 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
qIDWl{b< 好啦,现在才真正完美了。
{b|3]_-/ 现在在picker里面就可以这么添加了:
yE.495 )l#%.Z9 template < typename Right >
:Hzz{' picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
(:?5 i` {
GJC!0{8; return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
<V$Y6(uMs }
8tLT'2+H# 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
{=bg5I0|a ]&C:> FDF3zzP0 <.r ]dCf qe5tcv}u 十. bind
stg30>< 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
>'} Y1_S5 先来分析一下一段例子
[y|^P\D q GpP, C#U<k0R int foo( int x, int y) { return x - y;}
z^gQ\\,4 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
ka5#<J7<p bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
}uF[Ra 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
?W[J[cb 我们来写个简单的。
Qp kKVLi 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
V3>f*Z)xn 对于函数对象类的版本:
s[G|q5n Wl&
>6./{ template < typename Func >
<XQN;{xSa struct functor_trait
?G$Om {
'Q:i&dTg typedef typename Func::result_type result_type;
r6d0x } ;
k4qLB1&, 对于无参数函数的版本:
z5XYpi_;[ _M8G3QOx template < typename Ret >
:3KO6/+ struct functor_trait < Ret ( * )() >
r{t.c?/ {
MV"E?}0 typedef Ret result_type;
@sc8}"J]# } ;
<i\UMrD]`: 对于单参数函数的版本:
?^%YRB& k$e D(cW$ template < typename Ret, typename V1 >
81GQijq struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
>_;kT y, {
6gj]y^} typedef Ret result_type;
|av*!i5Q } ;
oLgg 对于双参数函数的版本:
Km6Ub?/7o A",eS6 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
]b4pI*:$I struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Ik`O.Q.} {
F(Lb8\to\M typedef Ret result_type;
5;IT64&] } ;
_PK}rr?"7O 等等。。。
$Y8>_6%+T 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
]Nnxnp @GN(]t&3 template < typename Func >
<Q2u)m' struct func_return
kCj`V2go {
$ q%mu template < typename T >
z-n>9 struct result_1
<+V-k| {
jCU=+b= typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
\Dn&"YG7 } ;
z%OuI 8"' R=!kbBK>\ template < typename T1, typename T2 >
r?fH
&u struct result_2
h/,R{A2mO {
u@<Pu@?xm typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
:lUX5j3 } ;
!\QeBd+ } ;
wk" l[cH> 3(1]FKZtt b6 $,Xh 最后一个单参数binder就很容易写出来了
T!MZ+Ph`F d; 9*l!CF template < typename Func, typename aPicker >
iJFr4o/R class binder_1
hT?6sWa {
a
"R7JjH Func fn;
/+>)"D6' aPicker pk;
ZTN(irK public :
&|)hCJu $j57LY|r template < typename T >
js~tKUvg struct result_1
F "!agc2! {
\Ke8W,)ew typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Yl$X3wi } ;
m;dm|4L^ Sa L"!uAk template < typename T1, typename T2 >
+}P%HH]E/p struct result_2
<"<Mbbp {
85'nXYN{d typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
*P`v^& } ;
xdPcsox~ YQ;
cJ$ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
N1%p"( f0vJm template < typename T >
UEzsDJu typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
g6WPPpqus {
X2qv^G, return fn(pk(t));
HN{z T& }
~8TF*3[}[ template < typename T1, typename T2 >
sI'a1$ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
D}-o+6TI? {
%;7.9% return fn(pk(t1, t2));
z5'ZN+ }
X/l;s } ;
o+NMA
( mb&lCd^- @dl8(ILk' 一目了然不是么?
-OrR $w|e 最后实现bind
o]<jZ_|gB N>0LQ
MI 6JhMkB^h template < typename Func, typename aPicker >
ld.7`) picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
joqWh!kv7U {
uMvb-8 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
g5i#YW }
[]zua14F6 8'_ 0g[s 2个以上参数的bind可以同理实现。
/prYSRn8 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
Z0$] tS Z0-ytODII 十一. phoenix
&R,9+c Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
1_uvoFLk tmO`|tn& for_each(v.begin(), v.end(),
%t*[T (
~h!
13! do_
*:g_'K"+ [
Fi4UaJ3K cout << _1 << " , "
zPR8f-U vw ]
7NJFWz! .while_( -- _1),
X P;Bhz3j cout << var( " \n " )
OUI6
ax\[ )
g\Ak;03n );
9C/MRmv` v>H=,.`0\ 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:
D<bI2 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
$e
}n operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
l'6d4
DZ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
!77NG4B )MSZ2)( =xL )$DTg) template < typename Cond, typename Actor >
_7"5wB?|+ class do_while
/aY pIMi9} {
8.QSqW7t Cond cd;
>zs5s Actor act;
jAC78n,Fi@ public :
d]SYP template < typename T >
Q =#I9- struct result_1
9pLg+6O {
hi|! typedef int result_type;
c7K!cfO:{N } ;
E"qFXA> ;JT(3yK4>p do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
7&U&E| 6S1m<aH6 template < typename T >
_Zc4=c,K typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
O,s. D,S {
P|xG\3@Z do
O)]v;9oER {
Xgat-cy'DA act(t);
[/|zH'j: }
=sgdkAYwP while (cd(t));
q/PNJ#< return 0 ;
^A9M;q }
p=Y>i 'CG } ;
;b0NGa(k 7 ^$; <+v{GF#R 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
IRW^ok.'b! 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
V5p0h~PK 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
jVWK0Zba 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
qf#)lyr<D6 下面就是产生这个functor的类:
},@``&e W\cjdd ,SUT~oETP template < typename Actor >
)d`mvZBn1 class do_while_actor
Da.G4,vLh {
-SCM:j%h Actor act;
~F!,PM/ public :
H:QhrL+7_ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
V
'.a)6 skg|>R,kE template < typename Cond >
n V&cC picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Bp? } ;
MYdO jcN `<frgXu64 [f/I2 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
F<|t\KOW 最后,是那个do_
B^v8,;jZT 8sOQ9 O;uG?.\ class do_while_invoker
,$lemH1d {
i=S~(gp public :
"ju'UOcS/ template < typename Actor >
iE].&>w do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
9902+pW {
vB'>[jvA| return do_while_actor < Actor > (act);
zM#sOg }
H t(n%;< } do_;
j5$GFi\kB =r2]uW9 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
I/6)3su% 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
9+=gke 最后来说说怎么处理break和continue
$IQw=w7p 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。
U/ od~29 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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