一. 什么是Lambda
S] 4RGWn 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
?btX&:j2P 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,
ti<;>P[4 ,!^g8zO b%X<'8z9Z R0yp9icS class filler
_$mS=G( {
PKev)M;C+ public :
k#2b3}(, void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
`uc`vkVZ } ;
#UnGU,J QZ5%nJme_ !MOcF5M 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
PkOtg[Z {\VmNnw /AIFgsaY ?U,Xy xN for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
yn2k!2]&T< m~@Lt~LZs :io~{a#.2\ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
t&C0V|s79$ m xy=3cUi G[ q<P '<wZe.Q! 二. 战前分析
(OG>=h8? 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。
CelM~W$=u 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
$cGV)[KWp@ O_D;_v6Ii+ InG<B,/W? for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
^Uldyv/ /* --------------------------------------------- */
K&&YxX~3 vector < int *> vp( 10 );
?YM0VB,y transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
g:>dF# /* --------------------------------------------- */
n* z;%'0 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
xQ=L2pX /* --------------------------------------------- */
OQ<NB7'n0A int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
<$%Y#I'zX /* --------------------------------------------- */
VKr
oikz@] for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
&RlYw#*1. /* --------------------------------------------- */
8yGo\\=T for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
aVn+@g<. O.?q8T)n82 (k %0|%eR L
~$&+g 看了之后,我们可以思考一些问题:
H"rIOoxf 1._1, _2是什么?
Bs-MoT! 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。
^p~ 3H 2._1 = 1是在做什么?
}& 01=nY 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。
&^ =Y76 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。
p{JE@TM Z15b'^)?9 -PHqD 三. 动工
gjy:o5{vA* 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
q%FXox~b 7=4V1FS6i ld'Aaxl& c6HH%| template < typename T >
;7yt,b5&C class assignment
B=2f-o {
+'D
#VG T value;
Y.o-e)zX public :
ptpu
u=3" assignment( const T & v) : value(v) {}
SG3qNM: g template < typename T2 >
uX,ln(9I*H T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
@,TCg1@QJ } ;
N Z~"2~Hh #]Q.B\\ K-7i4
~ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
=A^VzIj( 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
{ FM:\/ 8KS9!*.iZ ]m""ga @33-UP9o class holder
@RS|}M^4 {
CA ,0Fe3 public :
$g)X,iQu template < typename T >
qgsKbsl assignment < T > operator = ( const T & t) const
4 Yl:1rz {
AlT04H return assignment < T > (t);
rxAb]~MMp }
p"/B3 } ;
sm @Ot~; n&}ILLc #)$@Kvm 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:
qn@:A2ed 2;=xHt static holder _1;
<7sGA{ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
<o\I C?A =Qw`F0t for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
sMAu* 而不用手动写一个函数对象。
+wg|~Lef h L-(.v* $F86Dwd 5J<ghv>\P 四. 问题分析
S%m$LM]NCg 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。
eI*o9k$Qs 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
: w 4Sba3 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
NX:i]t 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
2M+'9+k~ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
k
M' :.QT [P746b_\e 五. 问题1:一致性
)k|_ CW~ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
n6 a=(T 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
8_F 5c@7 69u"/7X struct holder
,_2ZKO/k$ {
:*/`"M)' //
m339Y2%= template < typename T >
-V)DKf"f T & operator ()( const T & r) const
}e* OprF {
X,h"%S<c#H return (T & )r;
<;Bv6.Z }
,L} } ;
pe$l'ur (-U6woB6o 这样的话assignment也必须相应改动:
mVuZ}` !z]2+ template < typename Left, typename Right >
J
M,ndl class assignment
?ydqmj2[F {
ix]t>2r Left l;
.d>TU bR; Right r;
7}e73 public :
$.2#G"| assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
3Rsbi template < typename T2 >
h|j$Jy T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
td#B$$[ } ;
S @MO N8^AH8l 同时,holder的operator=也需要改动:
>ps=z$4j* Xn
1V1sr template < typename T >
Q5H!
^RQm assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
iFy_D {
mew,S)dq! return assignment < holder, T > ( * this , t);
?@i_\<A2 }
AsW!GdIN hc;8Vsa 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。
$Dm2>:Dmt 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
j!:^+F/ 3b2[i,m<L return l(rhs) = r;
lef,-{X- 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。
R6A{u( 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
=k\V~8XZ * Jy'3o template < typename Tp >
ZYy?JDAO class constant_t
|aovZ/b4 {
`'Af`u\R const Tp t;
)E.!jL:g public :
rVE!mi]% constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Pn*+g!` template < typename T >
m["`Op4 const Tp & operator ()( const T & r) const
V_T.#"C4=z {
n@)Kf
A)& return t;
\qAg]- }
n5~7x } ;
N%k6*FBp~ M(alc9tn 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
ju-tx
: 下面就可以修改holder的operator=了
)oRF/Xx`g B8Cic\2 template < typename T >
WDC+Jmlgp assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
4iD-jM_D {
N:]71+ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Wz~=JvRHh }
s?8vs%(l .I"Qu:`` 同时也要修改assignment的operator()
+EZ Lic SCCBTpmf2B template < typename T2 >
*t JgQ[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
gua +-##) 现在代码看起来就很一致了。
GEdWpYKS-` \CP)$0j-&o 六. 问题2:链式操作
ok"v`76~f5 现在让我们来看看如何处理链式操作。
[zO:[i 7 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
9Q<8DMX^ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
WPmH4L>T 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
`m.).Hda 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
=o@CCUKpj 'edd6yTd template < typename T >
RpAqnDX) struct result_1
L|wD2iw {
-_bnGY%, typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
*f[nge&. } ;
G^`IfF-j sw={bUr6G` 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
Li jisE hGPo{>xR template < typename T >
mIK-a{?G struct ref
TzC'xWO
{
Ua>lf8w< typedef T & reference;
&Hb;; Ic( } ;
7*9a`p3w template < typename T >
lTe7n'y^^ struct ref < T &>
KxZO.>, {
`K ,{Y_ typedef T & reference;
L9| 55z } ;
Ho}"8YEXNV Rr'#OxF 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
b) k\?'j 0h[pw template < typename T >
Z`UwXp_s typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
|\?mX=a.y {
s#%$aQ|Fp return l(t) = r(t);
yJCqP= }
wxa?. 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。
u3"0K['3 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
?s=O6D&
Vq'\`$_
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
5r*5Co+ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
eI+<^p_j2 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
iP7
Cku}l +5 调用divide的对象返回一个add对象。
5s=ZA*(sY 最后的布局是:
CFm(
yFk Add
q&/<~RC* / \
>UUcKq1M: Divide 5
pO^PkX / \
Tz\ PQ)! _1 3
64)Fz} 似乎一切都解决了?不。
laRcEXj 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
#Tz$ona 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.n;ika]- 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:
;_o1{?~ z n,y'}, template < typename Right >
"!ZQ`yl assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
HHT_ }_? Right & rt) const
R&>G6jZ?8 {
<G9HVMiP return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
.!fhy[%o:D }
:y/1Jf'2f 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Q[j'FtP% 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。
hA6
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。
z%)~s/2Rs 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。
1JRM@ !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。
rq>}]
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?
}ZQ)]Mr 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:
YUzx,Y>k |fL|tkGEa template < class Action >
mH1T|UI class picker : public Action
N\,[(LbA& {
}McqoZ%F public :
:3J0Q picker( const Action & act) : Action(act) {}
L701j.7" // all the operator overloaded
50s1o{xwc } ;
o1kTB&E4B IhIz 7.| 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。
%DK0s(*w0 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:
(yx^zW7 S!Alno template < typename Right >
q 9e(YX> picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
&d%\&fCm( {
X#ZQpo'h return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
*^ZJ&. }
l}bAwJ? SmpYH@ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Z<wJ!|f 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。
$U_M|Xa y%Q0*
_ template < typename T > struct picker_maker
AiP#wK; {
]u]BxMs typedef picker < constant_t < T > > result;
Y3_C':r } ;
%Z8'h\| template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
w#XD4kwQG {
"{;E+-/
aL typedef picker < T > result;
UmR\2
cs } ;
`rLcJcW %O69A$Q[m 下面总的结构就有了:
8l1s]Kqr 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。
1fK]A*{p 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。
43VBx<" picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
NJNS8\4 至此链式操作完美实现。
_%@dlT? AV>_bw. |p .o ^ 七. 问题3
^xyU*A}D 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。
afw`Heaa2( `WUyffS/! template < typename T1, typename T2 >
&<=?O
a ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
wit
rC> {
HBdZE7.x)3 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
CN{xh=2qY[ }
d-sT+4o} Q$yMU[l) 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
5%_aN_1?ef e=cb% template < typename T1, typename T2 >
K8=jkU struct result_2
Sx0/Dm {
hCOCX_ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
iV$TvD+ } ;
`j1b5&N;7 gTS}'w{ 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?
@*9c2\"k 这个差事就留给了holder自己。
6MD9DqD AoU Pq 2il`'X template < int Order >
o"V+W class holder;
VnYcqeCm template <>
/szwVA class holder < 1 >
A_\`Gj!s% {
68UfuC public :
B? aMX,1 template < typename T >
r)
u@,P struct result_1
*)(S}D\94 {
eJ%b"H! typedef T & result;
\8Hs[H! } ;
q^DQ9B template < typename T1, typename T2 >
]#\De73K struct result_2
:5X^t {
*x & typedef T1 & result;
'ln
o# } ;
(KLhF template < typename T >
EzeU-!|W typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
:I{9k~ {
Ygbyia| return (T & )r;
-N'wKT5 }
A>ve|us$ template < typename T1, typename T2 >
w:pPd;nz0Y typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
6U0BP {
A+MG?k>yg return (T1 & )r1;
WM;5/;bB }
>B<#,G } ;
b['v0x noso* K7 template <>
vdcPpj^d5 class holder < 2 >
B k*Rz4Oa {
VaW^;d# public :
%Z3B9 template < typename T >
6oI/*`> struct result_1
_o T+x%i {
? *v*fs0 typedef T & result;
P6I<M}p } ;
(!PsK:wc
template < typename T1, typename T2 >
%g~&$oZmq struct result_2
sU+8'&vBp {
0v,fY2$c typedef T2 & result;
hD[r6c } ;
AHo }K\O?r template < typename T >
M>Q3;s typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
vGnFX0?h {
25Ro
)5 return (T & )r;
k. NJ+ }
[4hi/60 template < typename T1, typename T2 >
*10qP?0H typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
va:<W H {
)$GCur~ return (T2 & )r2;
Cw"[$E'J }
I)kc[/^j$ } ;
=A*a9c2
N^M6*,F,J 1%C EUE 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> >。
1cc~UQ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Dkx}}E:< 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
BCuoFw) "L;@qCfhO return l(i, j) = r(i, j);
po(pi| 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
$NCR
V:J 'd|!Hr<2 return ( int & )i;
BaWU[* return ( int & )j;
Ai"MJ6) 最后执行i = j;
qW4DW4 可见,参数被正确的选择了。
+\*b?x :7i x`C2 Eg&:yF}?( Uq @].3nf *kpP)\P 八. 中期总结
@u`W(Ow 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:
OFBEJacy 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
}.pqV
X{d 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
%gQUog 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
V'gJtF lQiw8qD &Z3%UOY 8f1M6GK? Bd 0oA
)i kBLFK3i 九. 简化
6"o=`Sq 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。
c&P/v#U_ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
1V9A nzwX 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:
E=CA Wj\ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
MkHkM +-*/&|^等
k<P` 2. 返回引用。
*~YdL7f)J =,各种复合赋值等
/CH]'u^j 3. 返回固定类型。
a0+q^*\d\R 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Uf|uFGb 4. 原样返回。
)o~/yB7 operator,
$f _C~O 5. 返回解引用的类型。
9XYm8g'X operator*(单目)
ce#Iu#qT 6. 返回地址。
3~7!=s\v operator&(单目)
EJ>rW(s 7. 下表访问返回类型。
@/?i|!6 operator[]
b`$qKO 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
B'Jf&v operator<<和operator>>
4:S]n19nq &ds+9A
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。
xJAQ'ANr 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
kI9I{ &J& }!{R;,5/n template < typename Left >
\<(EV,m2 struct value_return
4F9!3[}qF {
D/Ok template < typename T >
_3D9>8tzE7 struct result_1
@87Y/_l {
N UvVhy]{ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
#rF`Hk: } ;
_WvVF*Q"k J}[[tl template < typename T1, typename T2 >
maDWV&Db struct result_2
%gs?~Xl)] {
|pv$],&&: typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
gKl9Nkd!R } ;
Sgv_YoD?- } ;
l*OR{!3H$ -b{<VrZ cD6 ^7QF 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
W7'<Jom|? ']>9/r# 下面我们来剥离functor中的operator()
?}v/)hjp=? 首先operator里面的代码全是下面的形式:
99`w'Nlk {d*OJ/4 return l(t) op r(t)
j5Da53c#^ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
4_iA<}>| return op l(t)
1<1+nGO return op l(t1, t2)
GS=E6 return l(t) op
x>B\2; return l(t1, t2) op
^\Z+Xq1~/ return l(t)[r(t)]
[T,^l#S1 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
eUZk|be #) :.1Z? 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:
8C8S)
; 单目: return f(l(t), r(t));
.{c7 I!8 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
=]-z?O6^` 双目: return f(l(t));
,b&hLht return f(l(t1, t2));
.#bf9JOE 下面就是f的实现,以operator/为例
w&p(/y 7 s{vou struct meta_divide
UO&$1rV {
>V?0#f45@ template < typename T1, typename T2 >
h'};spv static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
B~ i {
]vB\yQE return t1 / t2;
D-LOjMe }
I=#`8deH( } ;
z`t~N NJ.oM E@= 这个工作可以让宏来做:
,8Po
_[ .l_Nf9= #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
&K60n6q{aQ template < typename T1, typename T2 > \
_qf39fM;\ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
/q\e&&e 以后可以直接用
~a[/l DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
bA,Zfsr6# 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
hXth\e\[{` (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。。。)
jzJTV4&zjs mN}szW, N10U&L'w 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
18sc|t 5]LWWjT template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
QK+,63@D\= class unary_op : public Rettype
KzO"$+M {
ap )B%9 Left l;
Uzzm2OS` public :
s$>n U unary_op( const Left & l) : l(l) {}
<^Vj1s :=;{w~D template < typename T >
'7el`Ff typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
jw=PeT| {
GnW MI1$ return FuncType::execute(l(t));
;j/$%lC }
$Y6\m` \H:T)EVy template < typename T1, typename T2 >
J??AU0vh typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$ch`.$wx {
hI!BX};+} return FuncType::execute(l(t1, t2));
eNK
+)<PK( }
.>F4s_6l } ;
=?.oH|&\h uStAZ~b\ Dho6N]86r 同样还可以申明一个binary_op
]$Z:^"JS3 s2G9}i{ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
N$]er'` class binary_op : public Rettype
\\<=J[R.M {
&Q~W{. Left l;
D?1fY!C:r Right r;
ft(o-f7, public :
Xj/z), binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
*"8Ls0! B+`4UfB]Z} template < typename T >
)xyjQ|b typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vHpw?(] {
(?\+ return FuncType::execute(l(t), r(t));
nPXP9wmh4x }
R*D<M3 b^d{$eoH?| template < typename T1, typename T2 >
H"l4b4)N\ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
rvd$4l^ {
h:362&?] return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
xz"60xxY }
v5S9h[gT } ;
YkWHI(p h7"U1'b f(m,! 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
43AzNXWF8 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
"g"a-{8 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
,sAAV%"> 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
@Uez2? 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
TsaQR2J@ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
Z*co\ pW 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
11yXI[ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
yKV{V?h? 下面是修改过的unary_op
'/.Dxib V+ ("kz* template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
!g]5y= class unary_op
Dd5
9xNKm {
4$&l`yWU+ Left l;
/=/Ki%hh )FQ"l{P public :
@=VxWU M-"j8:en unary_op( const Left & l) : l(l) {}
_K~h?
\u lWId
0eNS template < typename T >
eA4:]A" struct result_1
M@A3+v%K {
aDNB~CwZZ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ls
5iE } ;
uPz+*4+ U8Y%rFh1 template < typename T1, typename T2 >
Q[j| 2U struct result_2
!RmVb}m {
j HHWq>=d typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
]u_j6y! } ;
rY_~(?XS 9Lb96K?=> template < typename T1, typename T2 >
nTqU~'d' typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
CjQO5 {
[b3!H{b# return OpClass::execute(lt(t1, t2));
^}=)jLS }
y d97ys `-L?x2)U template < typename T >
dM-cQo: typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1(?4*v@B {
.zO2g8(VR return OpClass::execute(lt(t));
c1'@_Is }
X,|8Wpi= FXof9fa_B } ;
YJ _eE C$y6^/7) YvU%OO-+, 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
cJ96{+ 好啦,现在才真正完美了。
4qOzjEQ 现在在picker里面就可以这么添加了:
!wy _3a i<Vc~!pT template < typename Right >
m@2E ~m picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
\cIN]=# {
gpV4qDXV return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
EjR(AqZY }
Uk?G1]$mL 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。
uYUFxm XQ]K,# i Yr9'2.%Q y*i&p4Y* 2zBk#c+ 十. bind
J6Z[c*W 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。
2Xt4Rqk $ 先来分析一下一段例子
;>J!$B?, F(G..XJQ JmI%7bH@ int foo( int x, int y) { return x - y;}
]" 'yf;g bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
iE~!?N|a3 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
}@r23g% 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
uk):z$x 我们来写个简单的。
KUI{Z I 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
7> Z| K 对于函数对象类的版本:
')uYI;h9 r6DLShP-Ur template < typename Func >
j_8 Y Fz5 struct functor_trait
!vSI"$xd {
B]rdgjz* typedef typename Func::result_type result_type;
s.2f'i+ } ;
2@|`Ugjptl 对于无参数函数的版本:
]EiM~n nQF&^1n template < typename Ret >
Qd}n4KF\ struct functor_trait < Ret ( * )() >
@Kpm&vd( {
;vH2r~ typedef Ret result_type;
0]DOiA } ;
8?yIixhw 对于单参数函数的版本:
.hT>a< O =Z}DGa+ template < typename Ret, typename V1 >
\((iR>^| struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
dfDjOZSL {
I5Vn#_q+b typedef Ret result_type;
`0d0T~ } ;
jl,gqMn"V 对于双参数函数的版本:
/ ;`H ) E)v~kC}7. template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
noZbsI4 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
K.Xy:l*z {
h3MdQlJ& typedef Ret result_type;
:@L7RZ`_ } ;
72<9xNcB!} 等等。。。
x5lVb$!G 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Fy=GU<&AI EmNVQ1w template < typename Func >
Za|7gt];l struct func_return
q*hn5 K* {
m06'T2 I template < typename T >
A2'i~_e struct result_1
4)8k?iC* {
@cDB 7w\ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
fv;Q*; oC& } ;
Hg#tSE
c1H.v^Y5 template < typename T1, typename T2 >
2q?/aw ;Z struct result_2
aHhLz>H' {
?8>a;0 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
=E-x0sr? } ;
XcJ5KTn } ;
pS?D~0Nb (XZ[-M7 GBz?$]6 最后一个单参数binder就很容易写出来了
_J,**AZ~z uo:RNokjJ template < typename Func, typename aPicker >
E?w#$HS class binder_1
&CG94 {
R?wZ\y Ks} Func fn;
@2Z|\ojJ aPicker pk;
iJ>=!Q public :
+t7HlAXB# IFLphm5 template < typename T >
ql?w6qFs] struct result_1
|_53So:g {
)~'UJPK typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
:5kDc"
=Z| } ;
!?,,
ZD 7K"3[. template < typename T1, typename T2 >
zteu{0 struct result_2
]3,'U(!+ {
d6i}xnmC typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
EjPR+m } ;
][
$UN S>lP?2J binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
*l7 `C) P]+B})) template < typename T >
X@~/.H5 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
R@\fqNq {
=ejcP&-V/ return fn(pk(t));
|~9jO/&r }
eaRa+ <#u template < typename T1, typename T2 >
HNZ$CaJh typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
iM .yen_vp {
o$@/@r return fn(pk(t1, t2));
`I7s|9-= }
a~KtH;7< } ;
IADSWzQ@ B>u`%Ry& 8@3=SO 一目了然不是么?
>?+Rtg|${ 最后实现bind
!.h{/37] ruaZ(R[ b: (+d"S template < typename Func, typename aPicker >
f1NHW|_j picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
&v:zS$m> {
JuJW]E Q return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Uw4iWcC }
BA
a:!p ,ei9 ?9J1 2个以上参数的bind可以同理实现。
6*,55,y 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
4K cEJlK5 F=F84_+K 十一. phoenix
ww|fqx? Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
?>7\L'n=5I 0A}XhX for_each(v.begin(), v.end(),
veDv14 (
zlLZ8b+ do_
3Ei^WDJ [
W[jg+| cout << _1 << " , "
\O*ZW7?TJ ]
F2YBkwI
.while_( -- _1),
uGAQt9$>_ cout << var( " \n " )
Rk9n,"xpv )
yz [pF );
aG1Fj[, q}i#XQU 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:
V@0T&# 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
F6vsU:TfB operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
.H|Z3d!Jj 那么我们就照着这个思路来实现吧:
:h@V,m Z z,;XWv? hw"2'{"II template < typename Cond, typename Actor >
33%hZ`/> class do_while
b GSj?t9/ {
wPI!i K@Ro Cond cd;
**P P Actor act;
zd$'8/Cq public :
8 n[(\f: template < typename T >
+.djC3^: struct result_1
k3&68+ {
Bc!<!
typedef int result_type;
cLyf[z)W } ;
%lbvK^ @
2hGkJ- do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
9#[,{2pJr 2-m@- template < typename T >
f['I4 /o typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
l&\y]ZV={ {
WG,Il/ do
W,8Uu1X = {
a[;L+ act(t);
N5 sR }
AXcmN while (cd(t));
pI f6RwH}% return 0 ;
T Tbe{nb }
@Mg&T$ } ;
/%&5Iq\:vA G{?`4=K 0%xb):Ctw 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
")ys!V9 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。
"3_X$`v"! 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。
7OLHY t9 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。
AclK9+V 下面就是产生这个functor的类:
e R[B0;c lOA
EM Y4YZM template < typename Actor >
$,Q]GIC class do_while_actor
)fo0YpE^| {
HH6n3c!:mm Actor act;
E$_zBD% public :
'Rnzu0<lF do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
#^9bBF/ NJJ=ch template < typename Cond >
%,$xmoj9O] picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Sv=e|!3f[k } ;
#n&/v'!\ C}9GrIi Z|KDi
`S 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Lapeh>1T 最后,是那个do_
-[N9"Z, U8aVI /IcGJ&; class do_while_invoker
Q~.t8g/ {
~(*tcs]hY public :
x+~!M:fAc9 template < typename Actor >
P,zQl; do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
/7#MJH5b6 {
:}36;n<[' return do_while_actor < Actor > (act);
{1=|H$wKg }
%4`
U' j } do_;
O\uIIuy {tYY
_BI< 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
E
el* P M 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
%J'/ cmR& 最后来说说怎么处理break和continue
;k0Jl0[} 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。
.dYv.[?hL 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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