一. 什么是Lambda
$TtCVR 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
?o$6w(]'' 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
b)(#/}jMkD @G^]kDFM{ ;S"^O
AM \A*#a9" class filler
c_x6FoE;L {
POfvs] public :
;gTdiwfgZ= void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
<tMiI)0% } ;
sKB])mf] zPWG^ >1T=Aw2Z. 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
C]K@SN$ iE':ur<` )}9Ef"v| ^,
q\S for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
i|*(vH&D. XWo:~\ -wvrc3F 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
NwIl~FNK zIf/j k J1YP-: yDWzsA/X 二. 战前分析
zK(9k0+s 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。
(ST/>")L 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-,vX15S y+_GL=J tcSn`+Bu_` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
+IK~a9t /* --------------------------------------------- */
7]@vPr;: vector < int *> vp( 10 );
gnlGL[r| transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
A/lxXy}D /* --------------------------------------------- */
[53rSr sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
F +D2
xN@ /* --------------------------------------------- */
1mwb&j24n3 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
<QQgOaS`2 /* --------------------------------------------- */
ea3AcT6 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
H\W60|z9 /* --------------------------------------------- */
BR8z%R for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
.<gAa" y;keOI! $T8Ni!#/C <oS2a/Nd 看了之后,我们可以思考一些问题:
|t1D8){! 1._1, _2是什么?
~=aGv%vX
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。
Q 6{2@ 2._1 = 1是在做什么?
eA$9)K1GO 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
J~V`"uo Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
2.p7fu =Jg5J5 h2`W~g_ 三. 动工
}at8b ^ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
/~{8/u3 Vx;f/CH3! Bbz#$M!: .!\y<9 template < typename T >
1RY}mq class assignment
?9mFI (r~ {
1t+]r:{ T value;
2/PaXI/Z public :
~j^HDHY@ assignment( const T & v) : value(v) {}
usZmf=p-r template < typename T2 >
,v4Z[ ( T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
X4!`
V? } ;
;-~Wfh+ ~QJD.'z ?y>xC|kt 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Se9I1~mX 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
yeFt0\=H $u|p(E:* /FJAI KXL]Qw FN class holder
y>'^<xk {
OthQ)&pqX public :
cR[)[9} template < typename T >
W#$ pt>h) assignment < T > operator = ( const T & t) const
Sir7TQ4B {
DM/J,q return assignment < T > (t);
Qf6]qJa| }
,}2M'DSWa } ;
x|<rt966A >:4}OylhM tQ< ou, 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:
=SA@3)kHH IVzJ| static holder _1;
pFXDo4eH Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
9w[7X"#n 68V66:0 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
SouPk/-B80 而不用手动写一个函数对象。
k?0yH$)'t ,)hUL/r6 s4Lqam! E)H:
L- 四. 问题分析
K%P$#a 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。
iK#5HW{ 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。
51;V#@CsQ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
X@:pys 8@ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
9n]zh- 下面我们可以对这几个问题进行分析。
mg[=~&J^ PEW^Vl-6q 五. 问题1:一致性
P#\L6EO. 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?|
-^=gQ7f9 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
~b+4rYNxU_ }o0R`15dA struct holder
i64a]= {
"1$OPt5 //
{(U?)4@ template < typename T >
~'m
GGH2 T & operator ()( const T & r) const
a)^f`s^aa {
B4bC6$Lg return (T & )r;
*>h"}e41 }
U=\ZeYK. } ;
x[U/
8#f& G&)A7WaC 这样的话assignment也必须相应改动:
H{
p &%+}bt5 template < typename Left, typename Right >
T~J6(," class assignment
GKu@8Ol-wu {
Z@>hN%{d+g Left l;
m{9m.~d Right r;
\< <u public :
1q0DOf]!T assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
d@#!,P5` template < typename T2 >
bccJVwXv T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
<f%JZ4p* } ;
y/k6gl[` IeLG/ fB 同时,holder的operator=也需要改动:
R$X1Q/#md Q#Q]xJH template < typename T >
N`1:U
4} assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
>p [|U`>{ {
%W~Kx_ return assignment < holder, T > ( * this , t);
jku_0Q0*? }
vQ>x5\r5O_ oXRmnt 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
X|^E+
`M4 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
G7yCGT)vQ lyNa(3
return l(rhs) = r;
?
acm5dN 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
f=]+\0MQ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
DygMavA. Q*&>Ui[& template < typename Tp >
e`
Z;}&
, class constant_t
.I$Q3%s {
^\Tde*48 const Tp t;
P+ONQN| public :
`[3Iz$K= constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
_U( b template < typename T >
-CtLL_ I const Tp & operator ()( const T & r) const
,l^; ZE {
_TfG-Ae return t;
|=L~>G }
jq:FDyOAW } ;
3B!lE(r%J Cx2s5vJX4p 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
{G&*\5W 下面就可以修改holder的operator=了
$"1Unu&P ~Mbo`:>(4v template < typename T >
=)5O(h assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
1wP#?p)c {
Q ]]}8l2 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
<@6K( }
0$NcxbM S
L<P`H| 同时也要修改assignment的operator()
OFJ49X Kq#\P template < typename T2 >
>a7OE=K T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
8dgI&t 现在代码看起来就很一致了。
!2R~/Rg Ss6mN;&D 六. 问题2:链式操作
QxZYy}2 现在让我们来看看如何处理链式操作。
<9z2:^ 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。
7s@%LS 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。
WP[h@#7< 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。
4>eY/~odq] 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
!)gTS5Rh: B64L>7\>` template < typename T >
,<R/jHZP9 struct result_1
AdB B#zd {
soh)IfZ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Z^ynw8k" } ;
eH,r%r, Z BjyQ4h 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:
hr3RC+ y 2f>G template < typename T >
%\Dvng6$ struct ref
Gu[G_^> {
jo-jPYH T typedef T & reference;
-kFEVJbUyc } ;
WO$9Svh8 template < typename T >
VqGmZ|+8 struct ref < T &>
x&}pM}ea {
8CCd6)cG typedef T & reference;
<%w)EQf4m } ;
qd$Y"~Mco [Q+8Ku 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
F]o&m::/K SNqw2f5 template < typename T >
[ u7p:?WDW typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
F/,K8<|r> {
4)MKYhm return l(t) = r(t);
=)_9GO }
v0uDL7 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。
-OV:y],- 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
6[3oOO:uo ?pSb,kN}' 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
1./uJB/ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
(ndXz _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
p1~u5BE7O +5 调用divide的对象返回一个add对象。
2kMBe% 最后的布局是:
`w/:o$& Add
S:!gj2q9| / \
c#o(y6 Divide 5
%c+`8 wj / \
12l-NWXf _1 3
NqyKR&; 似乎一切都解决了?不。
[R
V_{F:' 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
,36AR|IO) 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
Mn$w_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:
K+2k}Hx6J 1,UeVw/ template < typename Right >
I
ACpUB assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
V9aGo# Right & rt) const
U`YPzZp_ {
99W-sV return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
7G6XK }
)@lZ~01~d 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
y[QQopy4: 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。
NQBa+N 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。
W)F<<B, 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。
JF{yhx,+p 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。
U~9Y9qzy, 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?
%#5\^4$z|N 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:
Dsq_}6l{ K>%}m, template < class Action >
+5:Dy,F= class picker : public Action
~V#MI@]V~ {
U|tUX)9O public :
aqL#g18 picker( const Action & act) : Action(act) {}
9Q\CJ9 // all the operator overloaded
4wLN#dpeEy } ;
iYbp^iVg GM]" $ 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。
%Xe#'qNq) 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:
Std?p{
i FXLY*eRk template < typename Right >
TpnJm%9`)t picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
</xz
V<Pi {
RP!!6A6: return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
#fB&Hv #s7 }
U(xN}Y? 8w,+Y]X<P[ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
9Yu63s ia 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。
~!V5Ug_2
qW~Z#Si template < typename T > struct picker_maker
>WYiOXYv {
6t zUp/O typedef picker < constant_t < T > > result;
^a>3U l{ } ;
eXs^YPi template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
~rnbuIh {
C8^h`B9z&I typedef picker < T > result;
r'|V z*/h } ;
L@mNfLK kmNa),`{s 下面总的结构就有了:
h=?V)WSM 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。
PhUG}94 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。
uGXN ciEp` picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
=2Vs))>Y 至此链式操作完美实现。
mGZJ$ | m-xnbTcQ 5Z8Zb. 七. 问题3
+qPpPjG; 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
,\){-H/n E&;[E template < typename T1, typename T2 >
C0f<xhp?j ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\@\r`=WgB {
w^Mj[v# return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
2SjH7
' }
p :v'"A} EN,PI~~F 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:
c >O>|*I kdgU1T@y. template < typename T1, typename T2 >
g4eEkG`XTS struct result_2
5{z muv: {
\C{Dui)F typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
=D>,s)}o3; } ;
QD8.C=2R -RLY.@'d-M 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?
ol[sX=5 * 这个差事就留给了holder自己。
UO1WtQyu,H o"kVA;5<G `j#zwgUs template < int Order >
g3 6:OK" class holder;
cVV @MC template <>
%#_"Ie class holder < 1 >
Pv#Oea? {
(&Kv]-- public :
m{v*\e7P template < typename T >
5SB!)F] struct result_1
R^p'gQc$
{
2uCw[iZM typedef T & result;
}]<Ghns } ;
xmM!SY> template < typename T1, typename T2 >
'VMov struct result_2
iH`Q4 {
*dAQ{E(rO typedef T1 & result;
9 HiH6f^5 } ;
3BZa}Q_ template < typename T >
VYR<x QA typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
L2sUh+'| {
`i2:@?Kl9 return (T & )r;
+UM%6Z=+ }
VxP cC+ template < typename T1, typename T2 >
t6,bA1*5y typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
8mm]>u$ {
+nIjW;RU return (T1 & )r1;
< NRnE8: }
iJ&jg`"=F } ;
P
Nf_{4 OGR2Y template <>
g7UZtpLTm class holder < 2 >
4\_~B{kzZ {
k4E2OyCFoJ public :
'+s ?\X4VC template < typename T >
R9&3QRW| struct result_1
+QW|8b {
'=WPi_Z5:C typedef T & result;
FUO 9jX } ;
q\$k'(k>35 template < typename T1, typename T2 >
m ?e::W struct result_2
C>:,\=y% {
c:[8ng 2v typedef T2 & result;
J+(B]8aj } ;
Pf:;iXH? template < typename T >
w paI}H# typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
6 uTFgSqZ {
mB5Sm|{ return (T & )r;
ufi:aE=} }
L%`MoTpKq template < typename T1, typename T2 >
n~Yr`5+Z typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
rj
] ~g {
$~,J8?)(z return (T2 & )r2;
2CF5qn}T }
FokSg[)5 } ;
*UZd!a) !{+a2wi 1\X_B`xwD 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
.
#FJM2Xk 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Y2TXWl,Jk 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
H[Q3M~_E /8? u2
q return l(i, j) = r(i, j);
h
J H 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
LTTMxiq[* iBt<EM]U/ return ( int & )i;
]~@uStHn return ( int & )j;
Ve ipM 最后执行i = j;
RxA:>yOPn 可见,参数被正确的选择了。
v&)G~cz 0t?g! YD,<]q% +Ym#!" @b9qBJfQ 八. 中期总结
7NMy1'-q 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
}3/|;0j$ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
6n:oEXM> 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
ILIv43QKM( 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
A
D%9;KQ8 vhGX& xqpq|U z^o7&\: tPb<*{eG %w;wQ_ 九. 简化
j%)@f0Ng 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。
GOUO 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
"
V4@nv 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:
8wLGmv^ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
j6dlAe +-*/&|^等
wD92Ava
2. 返回引用。
"#.L\p{Zy =,各种复合赋值等
+TC##}Zmb 3. 返回固定类型。
Rjn%<R2nW 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
!q1XyQX 4. 原样返回。
E^B3MyS^^ operator,
)
S-Fuq4i4 5. 返回解引用的类型。
:0kKw=p1R operator*(单目)
Fu>;hx]s 6. 返回地址。
T[- %b9h> operator&(单目)
;qs^+ 7. 下表访问返回类型。
>-j([% operator[]
@GWlo\rM6^ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
TPA*z9n+B operator<<和operator>>
[M2xF<r6t |F +n7 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。
_LFABG= 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
i8!err._ XZ"oOE0= template < typename Left >
TMD*-wYr struct value_return
uBw[|,yn2* {
c27Zh=;Tj template < typename T >
' L-h2 struct result_1
kvN<o-B {
Xb@dQRVX typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
+bk+0k9k5 } ;
xD9ZL {8556> \~ template < typename T1, typename T2 >
ybv]wBpM: struct result_2
>@EwfM4[e {
}_D{|!!!T typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
nT7]PhJ } ;
j>3Fwg9V } ;
bsc#Oq] [W99}bi$ \j4!dOGZ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
d*$x|B|V @QDUz>_y 下面我们来剥离functor中的operator()
j:$Z-s 首先operator里面的代码全是下面的形式:
L7"<a2J C'PHbo: return l(t) op r(t)
lNMJcl3 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
2RdpVNx\y return op l(t)
tILnD1q return op l(t1, t2)
CdKs+x&tZ return l(t) op
TA+#{q+a return l(t1, t2) op
| Pqs)Mb] return l(t)[r(t)]
ypNeTR$4 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
; hU9_e CoV@{Pi 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
.uB[zJc 单目: return f(l(t), r(t));
C't%e return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
6n/KL 双目: return f(l(t));
;x&3tN/I return f(l(t1, t2));
Hp@cBj_@P2 下面就是f的实现,以operator/为例
M"foP@ Mo]iVj8~ struct meta_divide
_MTvNs {
q)PSHr=Z template < typename T1, typename T2 >
yMOYTN@] static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
D>kkA|> {
_)~|Z~ return t1 / t2;
xR;z!Tg) }
)>]SJQ!k } ;
@h5 Q?I m|[cEZxHB 这个工作可以让宏来做:
PPh1y;D !q8A!P4|' #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
0Qg%48u template < typename T1, typename T2 > \
;1k_J~Qei static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
2|`~3B)# 以后可以直接用
:(I=z6 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
NJKk\RM@7 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
akQb%Wq (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
V3_qqz}`r 5;[0Q Xm6M s<z6 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
c70B `Mo%)I<`= template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
G~NhBA9 class unary_op : public Rettype
8g/r8u~ {
YGi_7fTyc= Left l;
7A public :
AI .2os* unary_op( const Left & l) : l(l) {}
>Lz2zlZI *T{KpiuP template < typename T >
Ds\f?\Em typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
aX~'
gq> {
efh 1-3f return FuncType::execute(l(t));
%Jn5M(myC }
6,]2;' ?#__# template < typename T1, typename T2 >
C|rl",& typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
w$Mb+b$ {
$'lJ_jL return FuncType::execute(l(t1, t2));
K$M,d-
`b }
& aF'IJC } ;
dTVM
!= jw]IpGTt ,7e 2M@=
同样还可以申明一个binary_op
'eoI~*}3WQ YC}$O2 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
v=H!Y"; class binary_op : public Rettype
87nsWBe {
sk. rJ Left l;
[oH,FSuO!2 Right r;
z<BwV
/fH} public :
cH7D@p} binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
^9kdd[ t*Wxvoxk template < typename T >
gOk^("@ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
n6*;
~h5 {
q5w)i return FuncType::execute(l(t), r(t));
/h@rLJ)o> }
@HXXhYH %;G!gJeE
template < typename T1, typename T2 >
yNQ 9~P2 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
N?Ss/by8Sg {
Os1y8ui return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
S[uHPYhlA }
m$$98N } ;
ix}*whW=U Q1'D*F4 <lLk(fC 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
O0"&wvR+5 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
i)e)FhEY6 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
O11.wLNH 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。
v aaZ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
upH%-)%' 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。。。
/XW,H0pR 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
2qkC{klC^M 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)
4U:+iumy2 下面是修改过的unary_op
?rV c} 7h/{F({r= template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
o=(>#iVM class unary_op
[ \Aor[( {
Z8Clm:S Left l;
gClDVO [h2V9>4: public :
@KYmkxW -OP5v8c
f unary_op( const Left & l) : l(l) {}
YuDNm}r[ ts0K"xmY\c template < typename T >
RbNRBK!{ struct result_1
d_Vwjv&@/" {
({x<!5XL typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
w@2LFDp } ;
b;Im +9& v]27+/a$c template < typename T1, typename T2 >
? 5
V-D8k struct result_2
`24:Eg6r {
N,_ej@L8 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
yc 5n } ;
'lNl><e- 7f
td2lv template < typename T1, typename T2 >
X]*W + typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
B[MZPv) {
Bj7\{x,? return OpClass::execute(lt(t1, t2));
-nT+!3A8 }
z95V 7E efP2 C\ template < typename T >
J0|}u1?l typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
wGQ{ {
Dl/_jM return OpClass::execute(lt(t));
73(T+6` }
"$8<\k$LGT et ]*5Y6 } ;
bvR*sT#rg U^0vLyqW^5 .< vg[ 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
7\U1K^q 好啦,现在才真正完美了。
/ADxHw`k 现在在picker里面就可以这么添加了:
{UZli[W1 h?YjG^'9 template < typename Right >
TJ5{Ee GV picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
A?|cJ"N {
:7>Si% return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
1,`x1dcO!A }
%dT%r=%Y 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。
Pjb9FCA' P [nWmY |2 wff? xD?{Hw>QT# /9w}[y*E 十. bind
|H_)u 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。
PewPl0 先来分析一下一段例子
d8RpL{9\7 p
go\(K0 8rp-XiW int foo( int x, int y) { return x - y;}
_@prv7e bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
o>`/,-! bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Sc~kO4 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。
sqZHk+<% 我们来写个简单的。
A# M 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
S s`0;D1 对于函数对象类的版本:
e<^4F%jSK kyo ,yD template < typename Func >
V!U[N.&$ struct functor_trait
lIFU7g {
G[>-@9_b typedef typename Func::result_type result_type;
/l$noaskX } ;
Z|?XQ-R5 对于无参数函数的版本:
V_W=MWs&+ (kuZS4Af template < typename Ret >
wbS++cF< struct functor_trait < Ret ( * )() >
610k#$ {
^&rbI,D typedef Ret result_type;
z:G9Uu3H( } ;
N~ozyIP, 对于单参数函数的版本:
-5ec8m8 Y)
t}%62 template < typename Ret, typename V1 >
.CpF0 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
YYvs~?bAy {
6Rf5 typedef Ret result_type;
oV!9B -< } ;
5~"=Fm<uD 对于双参数函数的版本:
zm .2L 86I* template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
0?h .X=G struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
(_08?cN {
`WW0~Tp3 typedef Ret result_type;
O46/[{p+8 } ;
Elq8WtS 等等。。。
4QVd{ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Cp* n2 8Z!ea3kAT template < typename Func >
K/,lw~> struct func_return
Le'\x`B {
j&mL]'Zy template < typename T >
PYf`a`dH struct result_1
A{o{o++ {
v:0i5h&M typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
-/qrEKQ0U? } ;
FTenXJ/c dCK-"#T! template < typename T1, typename T2 >
^9RBG#ud struct result_2
g0U
?s {
z} \9/` typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
rN~`4mZ } ;
By_Ui6:D } ;
e.GzGX D?'y)]( R`&ioRWj 最后一个单参数binder就很容易写出来了
J?<L8;$s7 u~kwNN9t3 template < typename Func, typename aPicker >
p{J_d,JH class binder_1
E)E! {
F1=+<]! Func fn;
"J1ar.li aPicker pk;
>g2B5KY public :
WI,=?~- 80EY7#r@w template < typename T >
#50)D wD struct result_1
8(D}y\ {
yBj)#m5! typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Td
>k \< } ;
_2Z3?/Y +*DX(v"BH template < typename T1, typename T2 >
3$cF)5V f struct result_2
-DnK)u\@ {
hrD6r=JT<~ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
q':wSu u } ;
k#(cZ dL`
+^E> binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
,f+5x]F?m 9gg,Dy template < typename T >
Mg$9'a"[\ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"/?qT;<$) {
0d ->$gb return fn(pk(t));
sriz
b }
JY+[ template < typename T1, typename T2 >
? ^CGJ1 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
72zuI4& {
A%1=6 return fn(pk(t1, t2));
MGzF+ln^U }
V2,WP } ;
C#&6p0U u&x K>7 ([-=NT}Aq 一目了然不是么?
o
z{j2% 最后实现bind
syf"{bBe =>
=x0gsgj ,`zRlkX template < typename Func, typename aPicker >
i)i)3K2 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Ekme62Q>u {
#L0I+ K,K\ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
K, 5ax@ }
/AW>5r] B7MW" y 2个以上参数的bind可以同理实现。
\cP'#jZz 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
}GDG$QI]K& !nq\x8nU 十一. phoenix
0Zh
_Q Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
8M9\<k6 ^&H=dYcV>/ for_each(v.begin(), v.end(),
k)V%.Eobf (
U]0)$OH5e do_
\]A;EwC4C [
_vV&4> cout << _1 << " , "
AsLjU#jn ]
M%s$F@ .while_( -- _1),
TrU@mYnE cout << var( " \n " )
je4&'vyU )
D!a5#+\C );
q{/Jw"e vfUfrk@D~ 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:
Gc!8v}[7J 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;7qNwYO operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
%*c|[7Z~V 那么我们就照着这个思路来实现吧:
c dbSv=r dMmka -QPWi2:k template < typename Cond, typename Actor >
u7&'3 ef class do_while
5MY}(w {
cC^C7AAq^ Cond cd;
;kW}'&Ug Actor act;
F ssEs!# public :
UX`DZb+^ template < typename T >
#6sC&w3 struct result_1
*P R_Y=v% {
.l=*R7~EU typedef int result_type;
Z/= %J3f } ;
LDEW00zL `uZv9I" do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Rgfhs[Z }K80G~O2< template < typename T >
^Lmc%y typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
C'czXZtn {
2{B(j&{ do
]p&< nK, {
(}1v^~FXj act(t);
p;=kH{uu }
),Ho( %T\ while (cd(t));
A1QI4.K return 0 ;
j'Y"/< }
04PoBv~g } ;
.k,Jt+ )ko{S[gG pl x/}ah8 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
M2E87w 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。
#} ~p^ 0 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。
).}k6v[4) 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。
,0uo&/Y4L 下面就是产生这个functor的类:
[AX"ne#M* [TK? P0 /witDu7 template < typename Actor >
I\rZk9F class do_while_actor
::OFW@dS {
i<wU.JX&h Actor act;
B >u,) public :
D<bU~Gd,P do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
.D,?u"fk| hK39_A- template < typename Cond >
W`u$7k]$ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
=Etwa } ;
|5~wwL@LW7 f']sU/c= ri<'-w i 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
?D(FNd 最后,是那个do_
}or2 $\>m L+L"$ `Ixs7{&jU class do_while_invoker
#K#Mv/ {
`xX4!^0Hm public :
Xvu) template < typename Actor >
P
0Efh?oZ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
$35,\ZO> {
VXkAFgO return do_while_actor < Actor > (act);
KIKq9 * }
nEd
M_JPv } do_;
umm \r&]A *"ykTqa
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
L8:]`MQ0 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
chO'Q+pw 最后来说说怎么处理break和continue
y)p$_.YFF 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。
EItxRHV5 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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