一. 什么是Lambda
[1nI%/</> 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Y+?bo9CES! 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,
'*3+'> iMp)g%Ng 2
yP#:T/z \k1Wh-3 class filler
Gcs+@7!b {
Ya9uu@F public :
q]Qgg void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
i]$d3J3 } ;
V7[qf " (Z,,H1L F'j:\F6C; 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:
)edM@beY_ "W+4`A(/l
FxZ\)Y Zo0&<QWj for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
,XA;S5FE Pm?6]] 7 ,+X8?9v 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
c~RIl5j >M1/m=a
II<<-Y6 fRa1m?%s 二. 战前分析
p[uwG31IL` 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。
E?XA/z ! 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
<m(nZ'Zqz2 r\3In-(AT F}01ikXDb' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
lHGv:TN /* --------------------------------------------- */
Xj-3C[8@ vector < int *> vp( 10 );
\:=Phbn transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Sej$x)Q\t /* --------------------------------------------- */
;OKQP~^iH2 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
,Xh4(Gn#b /* --------------------------------------------- */
_+;x4K; int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
_>`0!mG /* --------------------------------------------- */
yQx>h6 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
;:!LAe
/* --------------------------------------------- */
2hpx%H for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
u\E.H5u27 16Xwtn72 ]Pd*w`R 1OGlD+f 看了之后,我们可以思考一些问题:
df:,5@CJ8 1._1, _2是什么?
uyA9`~p=# 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
#* Hhe> 2._1 = 1是在做什么?
gvU6p[ D 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
+.R-a+y3 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
8p211MQ< Z0'3.D,l Rp<Xu6r 三. 动工
rb_G0/R 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
)T3wU~% v[|iuOU 9]YmP8 cQ8:;-M template < typename T >
y1'/@A1 class assignment
53T2w,? {
16+@#d%#p T value;
K7l{&2>? public :
AHA*yC assignment( const T & v) : value(v) {}
.6"7Xxe]< template < typename T2 >
an7N<-? T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
f@}( <# } ;
o+t?OG/0 M)xK+f2_[ )b7mzDp( 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
dG rA18 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
='JX_U`A^F *=
71/&B MJC
Yi<D }"8_$VDcz class holder
+\ySx^vi {
oD 8-I^ public :
5cADC`q template < typename T >
wTW"1M assignment < T > operator = ( const T & t) const
"L)pH@) {
ES~]rPVS return assignment < T > (t);
}n=NHHtJ }
bk?\=4B:E } ;
y,x~S\>+ Gt%kok O>Sbb2q?" 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:
QCo^#- gvJJ.IX]+ static holder _1;
6:!fyia Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
ZJpI]^9| lV
9q;!/1 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
CL*%06QyE 而不用手动写一个函数对象。
'!I?C/49k |l|]Tw w-"&;klV eXd(R>Mx 四. 问题分析
q-Qws0\v. 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。
4_Jdh48-d 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。
c5;ROnTm 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
$>UzXhf}\ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Jc)1} 下面我们可以对这几个问题进行分析。
XJ\q!{;h c`.:"i"k3 五. 问题1:一致性
r &[~/m8zl 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?|
EyeLC6u 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
T82_`u YZ>cE# struct holder
g)9/z {
-0`hJ_( //
n`,Q: template < typename T >
kUt9'|9! T & operator ()( const T & r) const
m&q;.|W {
hF~B&^dd. return (T & )r;
]| yH8 m }
rA`\we) } ;
$ZU(bEUOG H1[aNwLr 这样的话assignment也必须相应改动:
zi
,Rk. ,7(/Il9 template < typename Left, typename Right >
:tqjm: class assignment
l 3K8{HY {
nf4P2<L! Left l;
IMZKlU3 Right r;
'dzp@-\ public :
L@Z
&v'A assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
4.'EEuRw\} template < typename T2 >
+ LwoBn>6 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
D$cMPFa2Nt } ;
*ls6#j@ bwJi[xF 同时,holder的operator=也需要改动:
n@Ag`} CnH
R&` template < typename T >
o
FLrSmY)E assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
1aE/_ {
q UnFEg return assignment < holder, T > ( * this , t);
FQFENq''B }
ej;taKzj pJz8e&wyLM 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。
{yHfE, 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
L\ %_<2 xgz87d/<: return l(rhs) = r;
|^Es6 .~ 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。
2M?lgh4" 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
{nefS\#{ .6NSt template < typename Tp >
hYn'uL^~[ class constant_t
6bNW1]rD {
,[\(U!Z7:% const Tp t;
tZ^;{sM public :
aA`q!s.%A constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
L{f>;[FR template < typename T >
$k ma#7 const Tp & operator ()( const T & r) const
Wu( 8G {
mM*yv return t;
SN(=e#ljE }
noA\5&hqW } ;
)6&\WNL-x pT@!O}'$ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
\&5@ yh 下面就可以修改holder的operator=了
LG#w/).^ dV{Hn {( template < typename T >
DA$Q- assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
^Nw]'e3 {
Jche79B return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
o%%x'uC }
=h::VB}Lv &ZN'Ey? 同时也要修改assignment的operator()
0:'jU >iH).:j template < typename T2 >
zm+4Rl( T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
]B3FTqR{i 现在代码看起来就很一致了。
vvAk<[
NP`s[ 六. 问题2:链式操作
15o.j!S 现在让我们来看看如何处理链式操作。
_c8.muQ< 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
82za4u$q# 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。
3:joSQa 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。
M/a/H=J 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
C;q}3c*L _(`X .D template < typename T >
mN{ajf)@ struct result_1
B"m:<@ " {
Kxc$wN< typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
O2]r]9sh* } ;
=6<w'> ;b?+:L 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:
1qj%a%R >zg8xA1zL template < typename T >
&]6K]sWJK{ struct ref
Kn#xY3W6 {
$&=;9=" typedef T & reference;
&n]Z1e}5 } ;
rtL9cw5 template < typename T >
f=_?<I{ struct ref < T &>
IHbo w0' {
~hz@9E]O typedef T & reference;
7e4tUAiuU } ;
SKSAriS~ A
Ok7G?Y 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
h0GdFWN 92aDHECo template < typename T >
4 uy @ { typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
9Ir~X|}\iL {
y-<PsP-I return l(t) = r(t);
\kV7NA }
df4^C->: 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
Wytvs*\` 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
.l( r8qY# 2x`xyR_Q.R 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
%*5g<5 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
udEb/7ZL _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
nhP~jJn +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Ec*--]j*c 最后的布局是:
jO&f*rxN Add
oa&US_ / \
!v5sWVVR Divide 5
i. u15$ / \
vQBY1-S _1 3
TFJ{fLG 似乎一切都解决了?不。
ZU|V+yT 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。
p21=$?k!; 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
+A'q#~yILa OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
o
>Rw}R S0.- >"L template < typename Right >
4('0f:9z+ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
#>E3' 5b Right & rt) const
L^5&GcHP0 {
MOp=9d+N~ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
^i`3cCFB< }
lk*0c{_L 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
7dufY
} } XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
f>s#Ngvc 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
)WP]{ W)r 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
(}*\ { 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
ui.QYAYaV 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
PtRj9TT 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
[NCXn>Z nj~$%vmA template < class Action >
uGP[l`f|FQ class picker : public Action
]} 5I>l {
d6t)gG*5 public :
d739UhKC picker( const Action & act) : Action(act) {}
D y`W5_xSz // all the operator overloaded
[Q7->Wo|S: } ;
r21?c|IP 6:|!1Pg5 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。
Xa{~a3Wy 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@ Tj}xa ~>N`<S template < typename Right >
7GBZA=J picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
AMh37Xo {
/@9-!cL return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
B%%.@[o, }
r/N[7*i fB;&n Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
X\b}jo^96 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。
E(aX4^]g CU#L *kz template < typename T > struct picker_maker
vI
pO/m.3 {
Eonq'Re$ typedef picker < constant_t < T > > result;
%mK3N2N$ } ;
Kf:2%_DB template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
L<f-Ed9| {
i#L6UKe:Q typedef picker < T > result;
,GdxUld } ;
vO}qjw $:%*gY4~76 下面总的结构就有了:
=,&u_>Dp 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。
q=P
f^Xp 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。
fap|SMGt picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
th.M.jas 至此链式操作完美实现。
~u_K&X #W>x\ /p"U 七. 问题3
;el]LnV!O 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。
'P@=/ #t"9TP template < typename T1, typename T2 >
[=XZza.z ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+O|_P`HBoI {
]}nu9z< return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
v
t^r1j }
EHH|4;P6 IT8B~I\OY 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:
QT`fix{ Nbgp_:{ template < typename T1, typename T2 >
$se !8s" struct result_2
Y;fuh[# {
Am2*- typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
'4af
], } ;
}U2[? .LX?VD 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?
PRMZfYc 这个差事就留给了holder自己。
21.YO]Et !&@2 1P5*wNF template < int Order >
~ GNyE*t/Y class holder;
jIKBgsiF/ template <>
w+Ad$4Pf" class holder < 1 >
^%-NPo< {
)URwIe{ public :
#o"tMh!f template < typename T >
]a8eDy struct result_1
}'u3U"9) {
wh9L(0 typedef T & result;
fW(; } ;
|d5ggf.w template < typename T1, typename T2 >
DKR<W.!*t struct result_2
3)dP7rmZ {
A8J?A#R*{q typedef T1 & result;
TV<Aj"xw } ;
JFe4/
V template < typename T >
L%f-L.9`u typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
!5NGlqEF# {
`Rrr>vj return (T & )r;
)#C_mB$-# }
.Xi2G@D template < typename T1, typename T2 >
$\+"qs) typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
9-B@GFB;8 {
5qGGu.$Ihi return (T1 & )r1;
?b5H
2W }
Q<dba12 } ;
)ukF3;Gt nz>K{( template <>
CK=ARh#|
class holder < 2 >
fa"\=V2S {
'\@WN]
public :
^[0"vtb template < typename T >
STw oYn struct result_1
Ac
J>$L) {
QJQJR/g typedef T & result;
$]Jf0_ } ;
iFSJ4 W( template < typename T1, typename T2 >
FbmsN)mv!% struct result_2
N_0pO<<cs {
HXyFj typedef T2 & result;
Jlz9E|*qV } ;
ssPI$IRg! template < typename T >
TKd6MZhT typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
GZ
<nXU> {
hw*1g m return (T & )r;
G#|Hu;C6" }
$Vsy%gA< template < typename T1, typename T2 >
9?$RO[vo typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
IEc>.J|T& {
(ZS/@He return (T2 & )r2;
Jb9F=s+ }
~+=E"9Oo } ;
UUGe"]V^g: 9Eu #lV sLZ>v 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> >。
8sH50jeP 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
B O]=vH 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
v"/TmiZ dok)Je return l(i, j) = r(i, j);
JS PW>W" 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
brfKd]i 22|"K**3J| return ( int & )i;
"U*5Z:8?9 return ( int & )j;
Psp^@ 最后执行i = j;
.N!{ U 可见,参数被正确的选择了。
6W$rY] h! QE3ryD ?3Pazc]+| rtus`A5p Jl_~_Z 八. 中期总结
R2CQXhiJ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
Fav^^vf*1 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
ljuNs@q 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
d-h"JZ9 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
%EWq2'/5 X5 j=C] 3T?f5+@I x^X$M$o,l 4T%cTH:.9N p&\K9hfi 九. 简化
*<xrp*O 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
qF'~F`6 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
6< >SHw 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
A=y"x$%-_ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
"9ue76 +-*/&|^等
-Uri|^t 2. 返回引用。
%Ci^*zb =,各种复合赋值等
^4 8\>-Q\ 3. 返回固定类型。
DFc [z"[ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
VXwPdMy*L 4. 原样返回。
iE=P'"I operator,
P:^=m*d 5. 返回解引用的类型。
^aHh{BQ% operator*(单目)
`R0Y+#$8h 6. 返回地址。
ikIzhUWE operator&(单目)
1AT'S;` 7. 下表访问返回类型。
C.(
yd$, operator[]
c|Y!c!9F 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
V_f`0\[x operator<<和operator>>
m:3J!1 m!:.>y 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。
[%?y( q 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
]L8q ~~q}cywBk template < typename Left >
n/ AW?' struct value_return
,VWGq@o% {
?@DNsVwb template < typename T >
R6<4"?*r struct result_1
JhJLqb@q {
9n 6fXOC typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
OX^3Q:Z= } ;
;`X~ k|7K SOj`Y|6^: template < typename T1, typename T2 >
6__K#r struct result_2
r0{]5JZt/ {
f?maa5S typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
yd*3)6= } ;
JGgxAd{L } ;
fI]b zv; qtY
m!g ="3,}qR 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Uouq>N />F.Nsujy 下面我们来剥离functor中的operator()
Hk9U&j$ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
T>F9Hs W /AR]dcL@76 return l(t) op r(t)
OpQ8\[X+ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
KuXkI;63J> return op l(t)
H`el#tt_ return op l(t1, t2)
NnOI:X { return l(t) op
gc,Ps return l(t1, t2) op
L
{qJ-ln: return l(t)[r(t)]
H;y}-=J+ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
!.-.#<<_a )8'jxiGs 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:
4|f}F 单目: return f(l(t), r(t));
`)tA
YH return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
HTR1)b 双目: return f(l(t));
H#Q;"r 3 return f(l(t1, t2));
M BVOfEMj 下面就是f的实现,以operator/为例
|7c`(. nh0&'hA struct meta_divide
agT7=hX]. {
yC"Zoa6YZ template < typename T1, typename T2 >
Y&GuDLUF static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
IN_gF_@% {
C{&)(#*L return t1 / t2;
K'Spbn!nC }
Ue! Q. " } ;
v20~^gKo=m P7r4ePtLk{ 这个工作可以让宏来做:
t3>$|}O]t s5AgsMq #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
x8/us template < typename T1, typename T2 > \
h[Mdr static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
=fWdk\Wv 以后可以直接用
vi|Zit DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
|_nC6; 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
n_P(k-^U* (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
}p{;^B *8UYS A~v yoU2AMH2D^ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
1R^4C8*B @ef$b?wg template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
RH~sbnZ)F class unary_op : public Rettype
(yGQa5v {
2GUupnQkD Left l;
aTClw<6} public :
Kj!Y K~~ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
OL9]*G?F T V;BNCg template < typename T >
S&01SX6 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
)Mi'(C; {
&k+*3.X return FuncType::execute(l(t));
2d~LNy }
blp=Hk BKZ v9 template < typename T1, typename T2 >
,R~eY?{a typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.YC;zn^ {
d$[8w/5Of return FuncType::execute(l(t1, t2));
BSDk9Oc }
7E\gxQ(vU } ;
WgPgG0VJE u~}%1 _:%U_U 同样还可以申明一个binary_op
!0Nf9 Mj'lASI template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
HamEIL-l. class binary_op : public Rettype
4#h?Wga {
+5-fk>o Left l;
ZpWu,1 Right r;
i@6wO?Tv public :
$3 vhddO binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
>%h7dC3h R,b59,&3/ template < typename T >
EzpwGNfz } typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!qaDn.9 {
{+\'bIV[ return FuncType::execute(l(t), r(t));
Fx5ZwT
t }
bg1un@%!l 8f-:d] template < typename T1, typename T2 >
Mciq-c) typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~},~c:fF? {
:d({dF_k;p return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Q"'V9m7
i }
zDd5cxFdZ } ;
OHhs y|W I+~bCcgPi eJ:Yj
~X`< 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
NQR^%<hU 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
pns+y DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
1MV@5j 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。
T`Ro)ORC# 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
ob]dZ 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。。。
?[|hGR2L 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
`#U ]iwW! 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)
DM'qNgB7 下面是修改过的unary_op
}!=U^A) 97 S? ;T template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
C#$6O8O class unary_op
P\T| [%E' {
5&*zY)UL Left l;
+;6) <tW:LU(! public :
`*d{PJTv K%PxA#P} unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Gh=<0WaF= ?} X}# template < typename T >
kXEtuO5FUM struct result_1
B0"0_n7- {
HT&p{7kFm typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
$l#{_~
"m7 } ;
h"8QeX:(( VWD.J template < typename T1, typename T2 >
V Y_f = struct result_2
1vsu[n {
K
plM['uF typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
JaFUcpZk$ } ;
eQ\jZ0s;p 6y9C@5p}B template < typename T1, typename T2 >
u?Z
<n: typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9N1#V
K {
[9HYO return OpClass::execute(lt(t1, t2));
117c,yM0 }
\=Nm5: &D)2KD"N template < typename T >
0#
l#,Y6#I typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
J[6VBM.Y {
/ISLVp%H return OpClass::execute(lt(t));
Q ]0r:i=
. }
W]@6=OpH )^";BVY } ;
KqK9X W\NG>t 7$#rNYa,z 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
ke^d8Z. 好啦,现在才真正完美了。
%i3{TL 现在在picker里面就可以这么添加了:
h(|;\ ~ Zd+> template < typename Right >
=+4 _j picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Hh@2 m\HA {
"4RQ`.SR return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
o"\{OX }
p>&S7M/9 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
i3d y LGfmUb-{] iU XM(] >+SZd7p 9 R 十. bind
aH 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
CdNih8uG 先来分析一下一段例子
^6#-yDZC@ I5Q~T5Ar 5v+L';wx[T int foo( int x, int y) { return x - y;}
1xIFvXru bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
T$IUKR bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
~ttKI4 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。
wcl!S { 我们来写个简单的。
8UYJye8 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
j)BQMtt&U 对于函数对象类的版本:
xRB7lV* ivD^HhG template < typename Func >
s|E%~j[9 struct functor_trait
E^82==R {
W.p66IQwL& typedef typename Func::result_type result_type;
U&s(1~e\ } ;
pW7kj&a_. 对于无参数函数的版本:
G\):2Qz!| `^zQ$au'u template < typename Ret >
Z7oaQ\fR struct functor_trait < Ret ( * )() >
fSr`>UpxC {
]Cr]Pvab{ typedef Ret result_type;
}I)z7l. } ;
-? Ejbko 对于单参数函数的版本:
,uO?;!t LjCykk template < typename Ret, typename V1 >
g&XhQ.aa struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
[*tU}9 {
l)H9J]
typedef Ret result_type;
g/6nwa
} ;
(<n>EF# 对于双参数函数的版本:
=<TO" #]igB9Cf)w template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
&jFKc0\i@ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
}.OxJ=M {
h>.9RX & typedef Ret result_type;
o:4CI } ;
Z+Xc1W^ 等等。。。
OK.-]()! 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
1-/4Y5?} Y6+k9$h template < typename Func >
c9|I4=_K struct func_return
zQn//7#-G {
O8iu+}]/6 template < typename T >
XA?WUR[e struct result_1
`k!UjO72 {
(%.</|u typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
EtJD'& } ;
GgT=t)}wu 48;~bVr} template < typename T1, typename T2 >
')r D?Z9 ^ struct result_2
b6]e4DL:R {
e`vUK.UoW typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
{;\%!I } ;
(5>{?dR)| } ;
3JTU^ -S< 9W$mDw6f V!\n3i?i 最后一个单参数binder就很容易写出来了
w9'H.Lq q;KshpfRMD template < typename Func, typename aPicker >
^fG`DjA) class binder_1
vrQFx~ZztH {
!\3}R25 Func fn;
o%$<LaQG5 aPicker pk;
= >P_mPP= public :
|HNQ|r_5S p
FXd4* template < typename T >
MwN1]d|6 struct result_1
HK^a:BI {
<n f=SRZ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
9DmSs=A } ;
dy'X<o^?W P"2Q&M_/ template < typename T1, typename T2 >
1`nc8qC struct result_2
AUu5g {
>c&4_?d&,A typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
K90D1sD } ;
{jrZ?e-q t7sUtmq
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
~>.awu+o| neK*jdaP template < typename T >
EUJ1RhajF typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
kbD*=d}3{ {
&Jrq5Q C return fn(pk(t));
,>:XE@xcp }
|dW2dQ template < typename T1, typename T2 >
wVlSjk typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
fMgcK$ {
=%:JjgKc*t return fn(pk(t1, t2));
t%0r"bTi }
:v|r= #OI } ;
](]*]a4ss $:xF)E -WQ_[t9l 一目了然不是么?
uPM8GIvZX. 最后实现bind
O_qu;Dx! sj#{TTW *7)S%r,? template < typename Func, typename aPicker >
X}_QZO=z picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
8}ii3P y {
H9.oVF^~ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
aE%eJ)+K }
_G_ &Me0 g%@]z8L 2个以上参数的bind可以同理实现。
fQ2!sV 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。
GZxglU,3T 2nG{>,#C:O 十一. phoenix
41P4?"O Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
i=,B88ko WHZe)|n for_each(v.begin(), v.end(),
FSI]k: (
$71i+h]_ do_
3s88#_eT [
2&zn^\%" cout << _1 << " , "
olUqBQ&ol ]
#fJ/KYJU .while_( -- _1),
CpBQ>!CW cout << var( " \n " )
~}hba3&b;# )
'iMHAP;N );
d=Rk\F'^J vE^h}~5U 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
vHZX9LQU0+ 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
Rfkzv=<"X operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
TmRrub 那么我们就照着这个思路来实现吧:
'LtgA|c= Ek gZxT_& G2U5[\ template < typename Cond, typename Actor >
!UUmy% 9 class do_while
J)#59a {
hX{g]KE> Cond cd;
+?4*,8Tmmz Actor act;
V{ 4i$' public :
9Bbm7Gd template < typename T >
+ MOe{:/6 struct result_1
E.5*Jr=J {
!#cKF6% typedef int result_type;
FFD*e-i } ;
GU;TK'Yy? jSUAU}u!M do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
'91u q o O{|C&A template < typename T >
)<H
91:. typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
's56L,^: {
H|UV+Q0, do
te! ]9rR {
,6cbD act(t);
-KJ}.q>upq }
` $QzTv while (cd(t));
3:02`;3 return 0 ;
6T}
CPDRq }
'&_y*"/c } ;
oHc-0$eMKY 3 cV+A]i )cv0$ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
`-9*@_-=M 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。
j?Jd@(*y$ 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。
(e bBH 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。
FrAqTz 下面就是产生这个functor的类:
9;xL!cy .:|#9%5 0NuL9 template < typename Actor >
~L4*b*W class do_while_actor
Wq[=}qh~ {
47(1V/r Actor act;
e&FX7dsyy public :
Jnu}{^~ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
TQbFI;\ `o^;fcnG template < typename Cond >
{Vt^Xc picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
ECE{xoc } ;
mPw56> z9);e8ck l/y
Kc8^< 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
4%#V^??E 最后,是那个do_
&EbD.>Ci ;s!ns N an[3vKb class do_while_invoker
;#6<bV {
6\S$I5 public :
nIN%<3U2 template < typename Actor >
YiQeI|{oN do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
0.{oA`5N {
#%=vy\r return do_while_actor < Actor > (act);
e{rHO,#A> }
8wH41v67F } do_;
zDGg\cPj9 \3js} 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
\4`saM /x 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
%RT6~0z 最后来说说怎么处理break和continue
J!TK*\a2 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。
`)(
<g 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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