一. 什么是Lambda
,YRBYK: 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
JsEnhE}] 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,
=&PO_t5)z hqV_MeHv' @u`m6``T <pM6fI6BD class filler
:;\xyy}A {
Gp=V%w\FDW public :
fi%lN_Ev? void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
>^SQrB } ;
BZIU@^Q_Y[ +0%Y.O/{ 0}M'> 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:
EyHL& jI~$iDdOfs ]2{]TJ@B ,+X:#$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
>1HXC2 Y }"[/BT5t I8|"h8\ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
>
w SI0N MRT<hB )1 QOA 9A87vs4[ 二. 战前分析
aGAr24]y 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。
r.c:QY$ 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
;p87^: x6ayFq= 5Q: %f for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
&da:{ /* --------------------------------------------- */
'j!n
vector < int *> vp( 10 );
]W5p\(1g transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
A\v53AT /* --------------------------------------------- */
dF5y'
R' sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
|io)?`pj /* --------------------------------------------- */
-Rx;"J.H int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
^}`24~|y /* --------------------------------------------- */
B~b
='jN for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
uMRzUK`QK /* --------------------------------------------- */
40z1Qkmaey for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
yCkX+{ki P 6({wx 7~;)N$d\ xrI9t?QaCb 看了之后,我们可以思考一些问题:
d%K{JkD- 1._1, _2是什么?
ca5;Z@t$S 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。
`i+2YCk 2._1 = 1是在做什么?
)`6OSB 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。
[.6bxK 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。
B
]sVlbt M.bkFuh ?}= $zN 三. 动工
~_IQ:]k 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
riRG9c | 7r2p+LP[ #w8.aNU+] 50a';!H template < typename T >
=(~Zm B\ class assignment
/82E[P"}6R {
~Q5]?ZNX T value;
b5ul|p public :
J*m7
d4^ assignment( const T & v) : value(v) {}
r%NzKPW' template < typename T2 >
F`,Hf Cb\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Nq|y\3] } ;
SR_-wD Tt=;of{ %a:T9v 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
@Vy Ne(U 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
l}k'ZX 4 Z,"YMUl' F?ps?
e j`K0D65 class holder
,?`kYPZ {
ly6dl public :
[Dmf.PUe template < typename T >
fwh/#V-i assignment < T > operator = ( const T & t) const
R<%{I) {
^:,wk7 return assignment < T > (t);
ooP{Q r }
o 9(x\g } ;
j8]M}Q$ P>$+XrTE Om_ "X6 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:
hh2&FI ]z| 2 static holder _1;
MXjN./ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
K@/dQV%Z )-Z*/uF^ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Y kvEQ= 而不用手动写一个函数对象。
:nfy=*M# ~yV?*"Hi 1=ZQRJW0B 1^ go)(Mx 四. 问题分析
}lCQ+s! 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。
bH :C/P<x 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。
5+j):_ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
&JD^\+7U: 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Qz_4Ms<o 下面我们可以对这几个问题进行分析。
s
OLjT34 UIU6rilB 五. 问题1:一致性
8@|{n`n] 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?|
\< a^5' 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
T)Q_dF.N 6Q{OM:L/;. struct holder
mS49l {
!DV0u)k( //
N P5K1: template < typename T >
.q!i
+0 T & operator ()( const T & r) const
H+@?K6{h {
~:|V,1 return (T & )r;
|cC&,8O:{ }
m Ph=bG } ;
"?FBbJ
VuN#j<H 这样的话assignment也必须相应改动:
NbCIL8f] P
m&^rC; template < typename Left, typename Right >
5H|7DVG class assignment
6E(..fo:" {
` .]oH1\ Left l;
nT(AO-Ue^ Right r;
@X9T" public :
+Fh,!` assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
3II*NANeg template < typename T2 >
I :bT"N T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
^upd:q } ;
,f<J4U:Y jM-5aj[K 同时,holder的operator=也需要改动:
H
]!P[? ;lt8~ea template < typename T >
uD[T l assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
09{ s' {
,DEcCHr, return assignment < holder, T > ( * this , t);
563ExibH }
KuL+~ "|R75m,Id 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。
OI3j!L2f 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
OKk"S_` `DM)tm3&m return l(rhs) = r;
d#W^S[[ 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。
h`( VMf'# 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
s0Z)BR # }r;=<mc,O template < typename Tp >
'MNCJ;A@V class constant_t
&5G@YQD1e {
"D
KrQ,L const Tp t;
Md8<IFi9]Q public :
P8;1,?ou constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
A]drNFE template < typename T >
QXO~DR1 const Tp & operator ()( const T & r) const
T[c-E*{hR {
.C5JQO return t;
Lr=^0 }
~dP\0x0AB } ;
#B#xSmak 2uV5hSHYe 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
]v?jfy 下面就可以修改holder的operator=了
AS[j)x! CC3M7|eO3 template < typename T >
\+0l#t$ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
I[w5V;>* {
8!@}\6qM return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
*O\lR-z!k }
wm9wnAy ;:>q;% 同时也要修改assignment的operator()
<P@O{Xi+K ! CJ*zZ* template < typename T2 >
3UKd=YsJ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Q}a(vlZ 现在代码看起来就很一致了。
Z%=A[`5] 5w+&plIJ 六. 问题2:链式操作
c~OvoTF, 现在让我们来看看如何处理链式操作。
@D `j 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。
H<P d& 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。
hb
%F"Q 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。
@O-\s q 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
&] xtx>qg< )r)ZmS5O template < typename T >
8#o2 qQ2+ struct result_1
\w(0k^<7 {
;qr?[{G typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
6':Egh[; } ;
w ykaf 6UL9+9[C 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:
FV,aQ# Dca,IaT' template < typename T >
H0.A;` struct ref
%Z,n3iND {
Z+[W@5q typedef T & reference;
f/4DFs{ } ;
iun_z$I<+Z template < typename T >
t~) g)=> struct ref < T &>
4Tx.| {
o)DO[ typedef T & reference;
UIht`[(z } ;
:Gx5vo Y>~jho 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
{Ve`VV5E pK"Z9y& template < typename T >
!@y/{~Gu typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
[X8EfU} {
#v9+9X`1L return l(t) = r(t);
=qL^#h83y }
2~B5?(g 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
ugTnz$ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
vL^ +X`.td y=[{:
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
h(4\k?C5 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
jpoNTl' _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
rls{~ZRl +5 调用divide的对象返回一个add对象。
u]ps-R_$G 最后的布局是:
+4rd
N\. Add
UdA,.C0 / \
oJ/=&c Divide 5
sBqOcy / \
VwK7\jV _1 3
Ai5+ ;8z+ 似乎一切都解决了?不。
K\s<<dRa 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
-dfs8 [i 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
j#Lj<jX!xR OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
FP*kA_z$ FT-=^VA\ template < typename Right >
}n'W0Sa assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
[
q[2\F?CE Right & rt) const
,Tk53 " {
zqZ/z>Gf return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
NmF8BmIj }
.f>7a;V?} 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
{eQijW2Z3 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。
lQm7`+ 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。
8LXK3D}?3 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。
)V*`(dn'zm 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。
?U1Nm~'UZ 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?
T1x67 b
u 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:
CJs
~!ww {G<1. template < class Action >
[qkc6sqo class picker : public Action
(XFF}~>B. {
}nO%q6|\V public :
2+g'ul` picker( const Action & act) : Action(act) {}
}jdmeD: // all the operator overloaded
Cn5;h(r } ;
iWW
>]3Q F}1._I`- 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。
v#: ?:< 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:
e#F3KLSL` 6BEDk!
template < typename Right >
MIWc
@.i2 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
>xsY"N&1i' {
s|TO9N)pO return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
}"v#_vJfz7 }
>}JEX]V x {Dw?6TP Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
'SrDc'? 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。
4nh0bI N1 HYY+Fv5 template < typename T > struct picker_maker
Q|2*V1"r<2 {
t"e %'dFv typedef picker < constant_t < T > > result;
U^qS[HM } ;
Z,M2vRj"qT template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
:/t_5QN {
8|5+\1!#/) typedef picker < T > result;
6Lg#co}9 } ;
3 +`,'Q9 fRkx ^u
P 下面总的结构就有了:
6k<3,`VV| 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。
x;LO{S4Z 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。
b5f+q:?{ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
-mLu!32I< 至此链式操作完美实现。
'UZ i>Ta $*Wa A`(U &h=f 七. 问题3
fGe"1MfU 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。
W2M[w_~QE %dhrXK5 template < typename T1, typename T2 >
1'dZ?`O ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;sz _W%-;@ {
Xr88I^F; return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
:&2%x }
1Oak8 \G R"\(a 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:
L6ypn)l cFuQ>xR1 template < typename T1, typename T2 >
?MFXZ/3(ba struct result_2
Q7/Jyx| {
;<xPzf typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
lEb H4 g } ;
$~?)E;S
^v:XON< 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
Ay%]l| Gm 这个差事就留给了holder自己。
nB5^ C+mPl +}w D}-HWJQA3 template < int Order >
P*hYh5a class holder;
bQI.Qk template <>
w6^TwjjZ$ class holder < 1 >
9[`\ZGWD {
f2v~: u public :
(#>Q#Izr template < typename T >
,jD-fL/: struct result_1
.f!:@fX>= {
G%h+KTw typedef T & result;
7; ?7q } ;
f3:dn7 template < typename T1, typename T2 >
RK)ikLgp struct result_2
|I|,6*)xg {
KxfH6:\RB typedef T1 & result;
9C5F#(uY } ;
^W^Y"0y9` template < typename T >
?iHcY, typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
r'XWt]B+[ {
T?`Ha\go return (T & )r;
zn|O)"C }
vB5mOXGN q template < typename T1, typename T2 >
[?g}<fa typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
pK/RkA1 {
`/WOP`'zM return (T1 & )r1;
r "\<+$ 7 }
$:onKxVM } ;
XSx'@ qH 0$U\H>r template <>
x_/H class holder < 2 >
2_Cp}Pj {
Lg2PP#r public :
WW7E*kc template < typename T >
oB'5': struct result_1
th0>u.hJ {
c]ga)A( typedef T & result;
ww'B!Ml>F } ;
^nQJo"g\ template < typename T1, typename T2 >
d/YQ6oKU struct result_2
h_g"F@ {
{~ w! typedef T2 & result;
"ZmxHMf } ;
`H^
H#W template < typename T >
b8$%=Xp typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
1WY$Vs {
VwXR,( return (T & )r;
2t=&h|6EW }
2{g&9 template < typename T1, typename T2 >
{WeRFiQ?- typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
jX t5.9 t {
N2u4MI2 return (T2 & )r2;
$ylxl"Y }
(;HO3Z".q$ } ;
)k `+9}OO !yKrA|w1 QP@@h4J^ 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> >。
Ku3NE-) 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
7CX5pRNL 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
a@?ebCE ma`sv<f4-! return l(i, j) = r(i, j);
NG4@L1f% 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
SF[Z]|0gs 9G6auk.m.O return ( int & )i;
gDH|I;! return ( int & )j;
E
<r;J 最后执行i = j;
~4ijiw$ 可见,参数被正确的选择了。
>R\@W(-g` Nvd(Tad HEK?z|Ne Y`xAJ#=
,i i}))6 八. 中期总结
_e|-O>#pl 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:
B5;94YIN 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
&kH7_Lz 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
oL9ELtb]s 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Kf6D$} 2D3mTpw Ka"1gbJ| oV~S4|9: wFBSux$ 4@M}5WJ7 九. 简化
owO&[D/ 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。
p\]rxtm 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
1}CJ& 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:
h?GE-F 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
2k`Q+[?{q> +-*/&|^等
j?!/#' 2. 返回引用。
dmMrZ1u2 =,各种复合赋值等
gLbTZM4i 3. 返回固定类型。
)_Iu7b 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
;y>}LGG 4. 原样返回。
$^#q0Yx operator,
>vuR:4B 5. 返回解引用的类型。
g_"B:DR operator*(单目)
J^pq< 6. 返回地址。
F}5skD= operator&(单目)
%V-Hy ;V 7. 下表访问返回类型。
C{V,=Fo^ operator[]
;9uDV-" 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
}7qboUG e operator<<和operator>>
\F7NuG:m, YD5mJ[1t"2 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
os+]ct 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
,Fu[o6x<^
w4UJXc template < typename Left >
!nF.whq struct value_return
pq]>Ep {
m2F+6G template < typename T >
TZObjSm_v struct result_1
lhF)$M {
!@
)JqF. typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
2W)KfS } ;
Wtflw>- @^b>S6d" template < typename T1, typename T2 >
u4[rA2Bf8E struct result_2
m!Aw,*m+* {
=%;TVJk*a typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
}y%mG&KSz } ;
<I2~>x5db } ;
v0%FG9Gk 7+P-MT 08nA}+k 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
b.xG' (i]0IYMXy* 下面我们来剥离functor中的operator()
z+Ej`$E{lD 首先operator里面的代码全是下面的形式:
{=P}c:iW iDlg>UYd return l(t) op r(t)
q9(hn_X@/ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
1_)Y{3L return op l(t)
sTi3x)#xB return op l(t1, t2)
tSunO-\y return l(t) op
V:1_k"zQ return l(t1, t2) op
:U'Oc3l#Y return l(t)[r(t)]
c+UZ UgP return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
gyv @_}Y3 RM!VAFH
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:
WAb@d=H{+> 单目: return f(l(t), r(t));
F\+!\b*lP return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
ov'C0e+o 双目: return f(l(t));
+`.,6TNVlY return f(l(t1, t2));
pA@BW:# 下面就是f的实现,以operator/为例
va;fT+k= s&-dLkis{u struct meta_divide
VCUsvhI {
AH#Dk5#G template < typename T1, typename T2 >
(KphAA8 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
6
$+b2&V {
p@+D$ return t1 / t2;
eg>]{`WQ }
oD%B'{Zs4 } ;
;VgB! Yg]!`(db 这个工作可以让宏来做:
Kd3EZo. HhB'
^) #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
w?M` gl8r template < typename T1, typename T2 > \
>jm^MS= static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
x)e(g}n 以后可以直接用
U5H5QW + DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
qmbhx9V 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
oMF[<Xf (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。。。)
1K{hj% h%U,g
9_ bVds23q 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
]bAw>1,NVD ":01M},RA template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Yr 1k\q class unary_op : public Rettype
?4lEHef {
bU_P@GKB Left l;
S| l%JM^ public :
gnZc`)z unary_op( const Left & l) : l(l) {}
#80r?,q A{\!nq_~N template < typename T >
||rZ+<
typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
eu?DSad {
NE-c[|rq return FuncType::execute(l(t));
42,K8 }
cu"ge]}, Wvwjj~HP2} template < typename T1, typename T2 >
jxDA+7 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3>G"&T{ {
{tF)%>\# return FuncType::execute(l(t1, t2));
e&F=w`F\ }
vA0f4W 8+ } ;
Rc`zt7hbJ z6bIv} #|acRZ9
} 同样还可以申明一个binary_op
-o`|A767 m~vEandm template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
78FK{Cr class binary_op : public Rettype
Cg%}= {
w:@W/e*9N Left l;
9lSs;zm{Q Right r;
?YhGW
public :
hbTJXP~~? binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
fBct%M 3 _l&.<nz template < typename T >
*vIC9./ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
z]=jer {
=}YaV@g<f return FuncType::execute(l(t), r(t));
JS0957K }
.Wvg{ S- !v]~ut !p template < typename T1, typename T2 >
_Wo(;'. typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
j9$kaEf {
8jU6N*p/ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
{$)pkhJ }
+cx(Q(HD\ } ;
2)jf~!o)Z MHAWnH8 #i[V{J8.p 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
7>yb8/J 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
?
-`8w
_3 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
y_f^ dIK*= 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。
7N[Cs$_] 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Xm[Cgt_? 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。。。
Y .\<P*iO 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
d0N/!; 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)
$ D(q 下面是修改过的unary_op
zZ{(7Kfz _:?b-44 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
jMQ7^(9- class unary_op
A>QAR)YP {
-bQi4 Left l;
Zi ;7.P qL VyxX5Lrj public :
F=~LVaF/_ g9:V00^< unary_op( const Left & l) : l(l) {}
c"^g*i2&0 xX2/uxi8 template < typename T >
F}=O Mo:. struct result_1
;v>+D
{s {
K&/!3vc typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
!yf7y/qY } ;
XFWo"%}w mA0|W#NB template < typename T1, typename T2 >
-3&mgd struct result_2
+{"w5o<CO {
]`_eaW?Ua typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
I"r[4>>B>0 } ;
*aS[^iX?s EMMp4KKOx+ template < typename T1, typename T2 >
CGJ>j}C typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Tlz~o[`& {
r>x>aJ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
%3 VToj@`> }
1agI/R t Ai?B jo template < typename T >
SoL"M[O typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
h&m4"HBL_ {
$o>6Io|D return OpClass::execute(lt(t));
L s(l }
udGZ%Mr_ qq[Enf|/y } ;
Ai.^~#%X Bz*6M T{mIkp< 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
Cw]bhaG
g 好啦,现在才真正完美了。
ThJ`-Ro 现在在picker里面就可以这么添加了:
^<QF*! k|[86<&[ template < typename Right >
geEETb}+y picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
$'
>|r] {
Ts
1 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
yc3i> w` }
W)fh}|.5 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
DyPb]Udb: QN OA66 K{[N.dX( u^]Z{K_B I=}pT50~9 十. bind
1\ab3n 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
)5U2-g#U 先来分析一下一段例子
DYaOlT(rE |n+
`t?L^ ~U`|+
5 int foo( int x, int y) { return x - y;}
'v'=t<wgl bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
l\1_v7s bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
&1,{.:@e 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
WiCJhVF3 我们来写个简单的。
Qvhz$W[P> 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
7F
1nBd 对于函数对象类的版本:
uEcK0>xp "| W``&pM template < typename Func >
i4r8146D[ struct functor_trait
UA}N {
|t&gyj typedef typename Func::result_type result_type;
+U*:WKdI? } ;
fD ?w!7f-1 对于无参数函数的版本:
Jw)-6WJ!uO }@Ou]o template < typename Ret >
<CY<-H struct functor_trait < Ret ( * )() >
dEG1[QG {
TC^fyxq typedef Ret result_type;
T +~
_D } ;
7=[/J*-m 对于单参数函数的版本:
R?H[{AX &(YNz9L template < typename Ret, typename V1 >
5Int,SX struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
V[baGNe {
=Z}=n S?4 typedef Ret result_type;
,1|0]: } ;
8/`ij?gn 对于双参数函数的版本:
<)ltvo( T~b6Zu6 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
#CTHCwYo struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
/eNDv(g)M {
=%oQIx typedef Ret result_type;
rhA>;9\ } ;
"%]vSr 等等。。。
ZIikDih1 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
A,#a?O6m +o^sm '$ template < typename Func >
{2MS,Ua{ struct func_return
9,G94.da {
?_+8K`B template < typename T >
Kuy0Ci struct result_1
P*.0kR1n {
56T{ JTo typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
2L|)uCb } ;
LGPPyKNx LQ3J$N template < typename T1, typename T2 >
(|U|>@ struct result_2
dId&tTMmC {
1@{qPmf^ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
J!@`tR- } ;
:zLeS- } ;
W:* {7qJ 66%4p%#b4 \1mTKw)S 最后一个单参数binder就很容易写出来了
zaMKwv}BR J1gLT $ template < typename Func, typename aPicker >
,%EGM+ class binder_1
h1jEulcMtq {
e<1)KqG Func fn;
+je{%,* aPicker pk;
@]xHt&j public :
Zia<$kAO ~5sH`w~vQ template < typename T >
c&;Xjy struct result_1
FvT;8ik:3 {
&NB"[Mm:@ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
L|N[.V9 } ;
q$BS@
i*2l4 template < typename T1, typename T2 >
(4oO8aBB struct result_2
#xBh62yIuP {
2(iv+<t typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
u RPvo}!=1 } ;
%% A==_b .}x:yKyi@ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
P2>Y0"bY \YrvH template < typename T >
odNHyJS0 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=%ZR0cWPoI {
fNaboNj[ return fn(pk(t));
E{W(5.kb;i }
]?A-D,!( template < typename T1, typename T2 >
+L\bg|; typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
! j-JMa? {
Egr'IbB return fn(pk(t1, t2));
)W.Y{\D0 }
32Jl|@8,g } ;
S1G3xY$0 H!vX# U9]&~jR 一目了然不是么?
nMU[S+ 最后实现bind
i$W
E1- KmE<+/x~? <9yB& ^ template < typename Func, typename aPicker >
#)
bqn|0l picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
fOkB|E] {
+ 3%i7 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
gi5Ffvs$ }
?Y|*EH C:$pAE( 2个以上参数的bind可以同理实现。
TB(!*t 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
VaLl$w f%cbBx^; 十一. phoenix
IM9P5?kJ
? Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
SlojB ^% V^ 5Z9! for_each(v.begin(), v.end(),
w;(B4^? (
kV:C=MLI do_
0f3C;u-q- [
HC\\w-`< cout << _1 << " , "
k}$k6Sr" ]
l5fF.A7TT .while_( -- _1),
nk^-+olm cout << var( " \n " )
bdz&"\$X )
:MbD=sX );
QB|D_?] rN5;W 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:
JwMFu5 @ 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
KM jnY2 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
BLQD=?Q 那么我们就照着这个思路来实现吧:
h(H b+7g TVEFZ\p<A
Jk3V]u template < typename Cond, typename Actor >
!-Br? class do_while
j~VHU89 {
`.F+T)G Cond cd;
SdOE^_@: Actor act;
U)y~{E~c34 public :
[V _?`M template < typename T >
JHIXTy__ struct result_1
3PU'd^ {
'p:L"L}Q? typedef int result_type;
aq<QKnU } ;
P|{Et=R`1 qs'ggF1 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
b"QeCw#v`> ]53'\TH template < typename T >
ajMI7j^G typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
PquATAzQA {
@E5}v do
1ps_zn( {
x.-d>8-!]c act(t);
V|mz]H#| }
.7Lv while (cd(t));
n`af2I2 return 0 ;
gdVajOAu }
GtNGrJU } ;
;V"(! 'd J 8""}7D $bv l.c 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
~PAbtY9}U 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
ZUxlk+o9d 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
!ii'hwFm$ 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。
oHI/tS4
_ 下面就是产生这个functor的类:
]psx\ZMa e:H9! SuU %x2 template < typename Actor >
b$Ch2Qz0q class do_while_actor
6a\YD{D] _ {
dxI t.h Actor act;
2E
X Rq public :
6
SosVE>Z do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
q|fZdTw !NfN16 template < typename Cond >
Rf.b_Y@O picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
[6Nw)r(a( } ;
zLHE; 7/$s!pV A"8"e* 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
b!ea(D!: 最后,是那个do_
6bW:&IPQ; :$ "L;" dfoFs&CSKh class do_while_invoker
`!$I6KxT {
:x<'>)6 public :
kW=GFj)L template < typename Actor >
r+WY7'c do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
>S:>_&I`I {
CN"hx-f return do_while_actor < Actor > (act);
ugI9rxT]Kv }
Xu8_ <% } do_;
h&4f9HhS= -n `igC 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
HRY?[+ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
$SmmrM 最后来说说怎么处理break和continue
=1}Umn|ZLS 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。
C'c9AoE5> 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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