一. 什么是Lambda
|]OI)w* 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Uy$?B"Z 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
8LlWXeD9 {Lvta4}7( D__*?frWpW {y|j**NZ class filler
n)rSgzI {
^%/d]Zwb public :
b+THn'2 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
8-q4'@( } ;
3Oe\l[?$; @BqSu|'Du, kDWvjT 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:
,/..f!bp sT>l ?L %>,Kd6bdg rq^VOK|L for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Z|zT%8.8N J\\o#-H T$4Utd5[z' 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
01o,9_|FL V Rz9;=m 4|KtsAVp{ >('Z9<|r: 二. 战前分析
D<xDj#Z~1 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
G":u::hR 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
` MXGEJF <_-8)abK IHj9n>c)[ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
r~T3Ieb /* --------------------------------------------- */
41\V;yib vector < int *> vp( 10 );
?.,2EC=+ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
w(nQ:;oC /* --------------------------------------------- */
Y !AQ7F sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Yx<wYzD /* --------------------------------------------- */
m/NXifi8l int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
A]OVmw /* --------------------------------------------- */
*@[+C~U for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
6q~*\KRk /* --------------------------------------------- */
/w:~!3Aj0+ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
oCuKmK8 G1/ aTPmW]w6 1#^r5E4 看了之后,我们可以思考一些问题:
n }4L q^$ 1._1, _2是什么?
_u8d`7$*% 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
"9!CsloWhz 2._1 = 1是在做什么?
Z+C&?K 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
GsC4ty Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
ri1:q.:I] TS;?>J- [^A>hs* 三. 动工
p`3$NCJN 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
*\F,?yU l*n4d[0J *]* D^' +AL(K: template < typename T >
+U,>D+ class assignment
2f.4P]s`T {
o'p[G]NQ1o T value;
&!O~ f public :
!7aJfs2 assignment( const T & v) : value(v) {}
\UBQ:+3 template < typename T2 >
'@eH)wh@m) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Y(P<9m: } ;
k^r-~q+NV# KVCj06}j gD/% l[ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
6O'6,%# 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
cY[qX/0~ F9C3i ;n=A245W\ ob"yz } class holder
_hs\"W {
D``>1IA] public :
5 _
a-nWQ template < typename T >
j-wz7B assignment < T > operator = ( const T & t) const
JM Ikr9/$ {
S*?x|&a return assignment < T > (t);
RaLc}F)9 }
6T{SRN{ } ;
z+%74O"c 2Jc9}|, dX5|A_Ex 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:
5mB'\xGO2 z7um9g static holder _1;
TeWpdUCO Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
$(eqZ<y ?<-ins for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
oY0`igH 而不用手动写一个函数对象。
f3HleA&& xEvm>BZi
T&~7*j(|e xl;0&/7e 四. 问题分析
9!|+GIjn 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
@mId{w z 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
B5fF\N^ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
2@#`x"0 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
_=RK 下面我们可以对这几个问题进行分析。
1#
X*kF Bwg\_:vq 五. 问题1:一致性
Gmp`3 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
uV+.(sjH 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
%t<ba[9F UV8K$n< struct holder
ZMI
vzQYI {
N"rZK/@} //
%H'*7u2 template < typename T >
Q XV8][ T & operator ()( const T & r) const
qb1[-H {
u#`FkuE\} return (T & )r;
;f)o_:(JJ }
E5F0C]hq } ;
iHL`r1I! t`y*oRy 这样的话assignment也必须相应改动:
[W2GLd] cJ!C=J template < typename Left, typename Right >
CxRhMhvP class assignment
Y;6%pm $ {
7O.{g Left l;
1I -LGe[Q Right r;
+F3`?6UXz public :
hCKx%&[^7 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
JOm6Zc template < typename T2 >
{r2fIj~V T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
KL\]1YX } ;
a#G]5TZ Ps_q\R 同时,holder的operator=也需要改动:
S|?Ht61k &b7i> () template < typename T >
F_&bE@k assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Oe[qfsdW {
.a *^6TC. return assignment < holder, T > ( * this , t);
j}$Up7pW
}
4%L-3Ij ^HasT4M+x 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
l`A4)8Y@ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Lb}
cjI: 4]/i0\Vbam return l(rhs) = r;
)mb RG9P 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
XU19+mW=P 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
=YRN" ^#A[cY2eM template < typename Tp >
*b
>hZkObn class constant_t
r9d dVD {
t@O4!mFH const Tp t;
9M$N>[og public :
ko%B` constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
$ZOKB9QccC template < typename T >
(66DKG const Tp & operator ()( const T & r) const
1KtPq, {
c&JYbq return t;
>&3ATH;&( }
OK^0,0kS3 } ;
bb^$]lT' P.;S6i
n 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
)"o+wSI1 下面就可以修改holder的operator=了
^3:DeZf!u |rbl sL2?Z template < typename T >
;y{VdT assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
:9Vd=M6, {
-=A W. Zo return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
;dh8|ujh }
X)TUKt KZxA\,Y'5 同时也要修改assignment的operator()
_,i+gI[ 5@{+V!o, template < typename T2 >
Mn=5yU T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
+.b@rU6H 现在代码看起来就很一致了。
)5Bkm{v3 BOQeP/> 六. 问题2:链式操作
_2,eS[wP 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Hw "UJP 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"uYKIZ 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。
pM i w9} 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。
F}lgy;=h 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
E(&GZ QE G2,r%|7ta template < typename T >
Ph&fOj=pFb struct result_1
Sp]i~#q_' {
C;jV{sb9c typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Q#i^<WUpg } ;
_ x.D< n=X ,OQ!lI_`R 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:
XT|!XC!| weOzs]uc template < typename T >
&z\]A,=Tc struct ref
WSY&\8 {
-|DSfI#j typedef T & reference;
Q l$t } ;
r12{XW?~ template < typename T >
Pj!{j)-tS struct ref < T &>
/~LXY<-( {
ecH-JPm' typedef T & reference;
ClH aR } ;
QxGQF| /I'n] 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
?]=fC{Rh lK?
Z38 template < typename T >
#f'(8JjY typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Y"uFlHN&i {
Jb~ -)n2 return l(t) = r(t);
!vQ!_|g1 }
1@ j>2>i 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
G=8w9-Ww 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
aqb;H 'F J9LS6~
7 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
4pF U` g= _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
m\lSBy6 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
,qRSB>5c +5 调用divide的对象返回一个add对象。
?[W(r$IaE 最后的布局是:
RTSR-<{z Add
{}3kla{ / \
bmAgB}Ior Divide 5
sK:,c5^ / \
{I|k@ _1 3
xX'Uq_Jv 似乎一切都解决了?不。
gKZ{ O 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。
!40t:+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。
$p4aNC OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
WRAW%?$ sQ^>.yG template < typename Right >
2`* %NJ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
&F}1\6{fL Right & rt) const
er5}=cFZ {
!v2,lH return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
ucj )t7O }
qD\%8l.]Z 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
2t { Cpw 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。
#{0DpSzE5 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。
2H<? 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。
|Z;wk& 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。
^+[o+ 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?
u,F d[[t 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:
4Uf+t?U9 i&,U);T template < class Action >
~,e!t.339 class picker : public Action
P&aH6*p1 {
>*} qGk public :
3i(k6)H$4 picker( const Action & act) : Action(act) {}
SEchF"KJQF // all the operator overloaded
BHmA*3? } ;
W7A'5
n @L!{zY 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。
l7{hq}@;cC 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:
+>qBK}` )O- x1U template < typename Right >
%FFw!eVi picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
@\l>
<R9V {
Re1@2a> return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
-e(2?Xq9 }
N0RFPEQ~ , m|9L{ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
,.FTw,< 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。
&up/`8 z% /ww7H template < typename T > struct picker_maker
hqD;<:. {
>q &ouVE typedef picker < constant_t < T > > result;
*A\NjXJl~ } ;
SA>;]6)`( template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
xdo{4XY^*W {
^y6Pkb
P typedef picker < T > result;
MF\n@lX } ;
jX&&@zMq !CBx$1z 下面总的结构就有了:
Mty]LMK 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。
(+]k{ 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。
GPx S.& picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
uWnS<O 至此链式操作完美实现。
['km'5uZ^ j|G-9E oZCi_g 5i 七. 问题3
g41Lh3dj 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。
gy =`c MS@ ` 4EOy:a
template < typename T1, typename T2 >
z~
u@N9M ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!RcAJs' {
,O~2
R return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
C-Fp)Zs{0 }
'*,4F' j[U0,] 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?R.SBr,' _TPo=}Z template < typename T1, typename T2 >
jATU b- struct result_2
H4:TYh {
6$6NVq typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
ESrWRO
f9 } ;
X3m?zQbhv *Ra")(RnDK 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?
n&C9f9S 这个差事就留给了holder自己。
Y!7P>?)`,X k(qQvn Wq9s[)F"Z template < int Order >
?^ErrlI_ class holder;
#P9VX5Tg template <>
!F<?h e<U class holder < 1 >
Awh"SUOh0 {
=h_gj > public :
&\X;t|
template < typename T >
{H+?DMh struct result_1
m~U{ V9;* {
QNJG}Upl typedef T & result;
#wjBMR% } ;
0&nF Vsz template < typename T1, typename T2 >
654%X(:q struct result_2
;Z`)*TRp4 {
kTk?[BK typedef T1 & result;
H);'\]_'x } ;
<C>i~<`d template < typename T >
_(z"l"l=$ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
R]Yhuo9,&n {
A zle ;\l` return (T & )r;
}1W$9\% }
5?fk;Q9+\ template < typename T1, typename T2 >
>@L
HJ61C typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
K`X2N {
ww,c)$ return (T1 & )r1;
*"CvB{XF&Z }
;Pa(nUE@ } ;
%xfy\of+Nk $KKaA{0- template <>
>eTlew<5 class holder < 2 >
@ubz?5 {
j%}Jl public :
0\#Q;Z2 template < typename T >
I7~|!d6 struct result_1
;9PM?Iy[ {
0|ps), typedef T & result;
itF+6wv~ } ;
tAA7 template < typename T1, typename T2 >
@,MdvR+a struct result_2
jyGVb no` {
=eqI]rVj^ typedef T2 & result;
'/H(,TM } ;
2jW>uk4/i template < typename T >
&FrB6y typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
ja;5:=8A5 {
&XsLp&Do2 return (T & )r;
y2R=%EFh6 }
]K7 64} template < typename T1, typename T2 >
vVYduvw typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
0'hx w3# {
T]|O/ return (T2 & )r2;
lAk1ncx }
uB1!*S1f } ;
X^Y9T`mQ} 42CMRGv 6Qb)Uq3}] 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
U_- K6:tr 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
5S]P#8 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
l~YNmmv _ XQOprIJ
U return l(i, j) = r(i, j);
SSLshY~d 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
^qx\ e$R a{*'pY(R0$ return ( int & )i;
Z5Ihc%J^ return ( int & )j;
_)E8XyzF 最后执行i = j;
rhTk}2@h 可见,参数被正确的选择了。
! |h2&tH {,FeNf46 rO$>zdmYHs mzB#O;3= eH955[fVd4 八. 中期总结
q"D
L6 >j 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
sGls^J) 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
+)JqEwCrq 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
|u ;BAb 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
/JeqoM"x W<91m* :5M}Iz7 M5kHD]b ^3|$wB= bM^A9BxD 九. 简化
s66XdM 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。
}8M`2HMFR 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
jL+}F /~r 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:
'uACoME@ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
0a6@HwO +-*/&|^等
0^.4eX:E_ 2. 返回引用。
+N$7=oGC =,各种复合赋值等
/v)! m&6]> 3. 返回固定类型。
}r~l72
` 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
'Y{ux> 4. 原样返回。
wT~;tOw~ operator,
%4|}&,%%r 5. 返回解引用的类型。
^Pg
YP operator*(单目)
,XG|oo- 6. 返回地址。
M(zY[O operator&(单目)
q4GW=@eD 7. 下表访问返回类型。
DgT.Lku? operator[]
$;i$k2n: 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
60%~+oHi~ operator<<和operator>>
Usf"K*A dh;Mp E 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。
#D/ }u./ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
uU(G_E ? :.[5(' template < typename Left >
|vDoqlW struct value_return
ws2j:B {
ENXW#{N.v template < typename T >
a-A+.7 struct result_1
cw]>a&d {
K'5sn|) typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
mz$Wo *FB } ;
=R;1vUio vYR=TN=Z4
template < typename T1, typename T2 >
,cy/fW struct result_2
_Kl{50}] {
bOSYr<R& typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
mGpkM?Y" } ;
0SCW2/o8 } ;
(zJ$oRq Pv %vx U KT;C RO> 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
2@m(XT
( v8[ek@ 下面我们来剥离functor中的operator()
-?w v}o 首先operator里面的代码全是下面的形式:
%Di7u- x ds$ \vSd return l(t) op r(t)
:KV,:13`D return l(t1, t2) op r(t1, t2)
'x,GI\;? return op l(t)
E}b>7L&w return op l(t1, t2)
XJlDiBs9=Q return l(t) op
YNgR1:l return l(t1, t2) op
9 CK\tx& return l(t)[r(t)]
E0)mI)RW. return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
gvc'
$9% v>y8s&/ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
@t;O"q'| 单目: return f(l(t), r(t));
?9zoQ[ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
sx( l 双目: return f(l(t));
z^!A/a[[! return f(l(t1, t2));
j&[3Be'pQ 下面就是f的实现,以operator/为例
J'&B:PZObB ??zABV struct meta_divide
)-9w3W1r {
mam5G!$ template < typename T1, typename T2 >
Ro'4/{}+ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
^I'Lw {
)>/j&>% return t1 / t2;
^tg6JB;s }
d%_78nOh" } ;
Qk~0a?#y5 $-fj rQ 这个工作可以让宏来做:
0bPJEEd {F(-s"1;xO #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
;!0.Kk
4 template < typename T1, typename T2 > \
dW{o+9 nw static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Xs%R]KOwt 以后可以直接用
=JbdsYI( DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
B=q)}aWc 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
Jp.3KA> (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。。。)
>xU72l#5 lN)Y gB{]yA"(' 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
^Z-.[Y $ gr6 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
B'KXQa-$O class unary_op : public Rettype
9o_ g_q {
qrM{b= Left l;
QSn;a 4f public :
[TbG55 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
zqvRkMWc M vSYunI template < typename T >
HoIKx_ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
s;-78ejj7 {
+YQ~t,/ return FuncType::execute(l(t));
FU]8.)`G }
hk7(2j7B liugaRO8J template < typename T1, typename T2 >
oieQ2>lYh typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~.4W,QLuD {
u"#6_-0y return FuncType::execute(l(t1, t2));
o&hKg#nO83 }
*3.yumcv{L } ;
Z/NGv 1C}pv{0:& A"\P&kqMV 同样还可以申明一个binary_op
f 74%YY ~C/Yv&58 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
qL%.5OCn( class binary_op : public Rettype
vR%j#v|s {
]5o0 Left l;
_A;vSp.` Right r;
eN<>#:` public :
7,W]zKH binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
;<bj{#mMv "o^bN 9= template < typename T >
nl)_`8= typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
C;d|\[7Z {
NRHr6!f> return FuncType::execute(l(t), r(t));
,u?wYW; }
>}dTO/ ]HJ{dcF template < typename T1, typename T2 >
Lo|NE[b:G typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
S{^6iR {
0$xK return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
B91S
h` }
Pp1zW3+Q } ;
{(m+M ibZt2@GB)I pPi YPfs 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
TZ&4 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
pW*{Mx DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
vi[#?;pkF 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
1R'u v4e 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
3:]{(@J 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
Gsds!z$ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
q:`77 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)
pgz:F#> 下面是修改过的unary_op
klK-,J ot|N;=ZKo template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
MO));M) class unary_op
Lf,CxZL5 {
'L>&ZgLy Left l;
Cbgj@4H F:[7^GQZ{ public :
ou<S)_|Iu N`,7 FI} unary_op( const Left & l) : l(l) {}
HZQDe& fnLR
template < typename T >
+ >T7Q`64 struct result_1
vh9kwJyT {
b{~fVil$y typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Gt^|+[gD } ;
Wphe%Of ewb*?In template < typename T1, typename T2 >
ntrY =Y struct result_2
8Zcol$XS' {
n~1tm typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
MuDFdbtR } ;
io1S9a(y ;yk9(wea}" template < typename T1, typename T2 >
@wd!&%yzO typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
E/"YId `A {
~pHJ0g:t return OpClass::execute(lt(t1, t2));
O{lIs_1.Z }
a~8:rW^ /[\6oa template < typename T >
52>[d3I3 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4mEzcwo' {
>X;xIyRL return OpClass::execute(lt(t));
=]=B}L` }
fp.!VOy tP}Xhn` } ;
Xtuhc dzu[ Hnfvo*6d.e T6sr/<#<( 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
kVV\*"9y 好啦,现在才真正完美了。
fC=fJZU7$ 现在在picker里面就可以这么添加了:
<T(s\N5B= =}~NRmmF template < typename Right >
I["F+kt^^ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
e(?:g@]-r {
6?53q e return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
GLo\q:5A }
0L!er%GM 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。
4fu'QZ(} $a`J(I z[WC7hvU fm3(70F\ 8# 6\+R 十. bind
?F!EB4E\y} 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
.i
MnWW 先来分析一下一段例子
5,F;j<F Bj;\mUsk 2~vo+ng int foo( int x, int y) { return x - y;}
<\>+~p, bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
@)9REA(U bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Jb(DJ-& 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
f&6w;T= 我们来写个简单的。
99J+$A1 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
PPUEkvH
W 对于函数对象类的版本:
q $t&|{ mG0L !5 template < typename Func >
aML#Z |n struct functor_trait
dVvZu% DFp {
9OPK4- typedef typename Func::result_type result_type;
v2IEJ } ;
5iP8D<;o5 对于无参数函数的版本:
bBA$}bv )J;ny!^2 template < typename Ret >
6a7vlo struct functor_trait < Ret ( * )() >
[m~b[ZwES {
fr8Xoa%1= typedef Ret result_type;
H":/Ckok } ;
q_-ma_F#s 对于单参数函数的版本:
7*+Km'=M YkSuwx@5_q template < typename Ret, typename V1 >
ZH\0=l) struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
@/9>=#4c {
:_>\DJ'> typedef Ret result_type;
L_E^}^1! } ;
xcHen/4X 对于双参数函数的版本:
I!61 K )X7e$<SU* template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
:M@MmpPh struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
64?Pfir6 {
`+oV/:Q3 typedef Ret result_type;
b2G2 cL-( } ;
g4Y) Bz 等等。。。
iOl%-Y 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
' Q\ @19 *U
M!( template < typename Func >
>H$;Z$o*( struct func_return
o1e4.-xI {
3 sl=>;- template < typename T >
kmIoJH5 struct result_1
{nTG~d {
]y.Rg{iv typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
wjL|Z8 } ;
oBb?"2 ~9 4 ^4d9?c template < typename T1, typename T2 >
]Qd{ '}+ struct result_2
dl:-k r8 {
it~Z|$ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
5bXHz5i } ;
:]yg } ;
`Uv)Sf{ DTPay1]6 8}bZ[ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
-H`\?
R J6DnPaw-G template < typename Func, typename aPicker >
X R4 )z class binder_1
[$^A@bqk {
s\_l=v3 Func fn;
^,+nef?= aPicker pk;
c!mG1lwD. public :
<8f(eP\*F }~rcrm. template < typename T >
/oFc03d struct result_1
vmvFBzLR {
m#*h{U$ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
("OAPr\2dw } ;
vm|!{5l:=y W,DZ ;).% template < typename T1, typename T2 >
eI0F!Yon struct result_2
MO-!TZ+6 {
_AprkI_ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
mGO>""<: } ;
`YU=~xQ 2yvVeo&3 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
#\LZ;&T'N Nl
{7 template < typename T >
BY$[ g13 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+>4^mE" \ {
^Z#@3= return fn(pk(t));
jQ?LHUE }
#sZIDn J# template < typename T1, typename T2 >
%&tb9_T)d typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)yrAov\z* {
I(n }<)eF return fn(pk(t1, t2));
0aogBg_@K }
mL$f[ } ;
S7CV
w,2 k1#5nYN. -TTs.O8P|< 一目了然不是么?
x#mtS-sw2Q 最后实现bind
E?cZbn*>` lVoik*,B ETO$9}x[ template < typename Func, typename aPicker >
=*O=E@] picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
#]y5zi {
O#:&*Mv return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
=JW[pRI5a }
AWT"Y4Ie U<[jT=L 2个以上参数的bind可以同理实现。
B)6#Lp3 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
t.)AggXj# 3fp> 4;ym' 十一. phoenix
m2 O&2[g Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
UOt8Q0)} Pw{"_g for_each(v.begin(), v.end(),
krjN7& (
@1g&Z}L
o do_
SO3cY#i
z" [
kYlg4 .~M cout << _1 << " , "
oRq3 pO}f ]
.,M;huRg .while_( -- _1),
L M
/Ga cout << var( " \n " )
#ib^Kg )
c+2sT3).D );
a+Ab]m8` 63M=,0-Qt 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
DsGI/c 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
%i"}x/CD[ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
5un^yRMB- 那么我们就照着这个思路来实现吧:
g<a<*)& _mk5^u/u 1TZPef^y template < typename Cond, typename Actor >
+s~.A_7) class do_while
H^
BYd%- {
xA #H0?a] Cond cd;
k':s =IXW Actor act;
6t7fa< public :
vq>l>as9O template < typename T >
b\giJ1NJB struct result_1
;LQ9#M? {
CGZ^hoh/ typedef int result_type;
"!KpXBc,> } ;
5)M2r!\ Fw"$A0 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
~5 >[`) 55m<XC template < typename T >
Y(r@v typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
u7].}60.' {
;:OsSq& do
`R+,1"5 = {
[@G`Afaf act(t);
aWGon]2p }
EB,4PEe: while (cd(t));
1'O0`Me># return 0 ;
Im)EDTm$ }
zF: j } ;
Uu'dv#4Iw $Q/Ya@o :=fvZA WD 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
iM5vrz`n 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
9 Cvn6{ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
X+l'bp]Ry 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
:E'P7A
下面就是产生这个functor的类:
O+"ac /r 62\&RRB
i XYfv(y template < typename Actor >
%|+E48 class do_while_actor
@cv{rr {
ST;t,
D: Actor act;
&&7r+.Y public :
Oy_c do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
j@| `f((4 Eju~}:Lo template < typename Cond >
[BDGR
B7d" picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
M_|> kp } ;
!w2gGy:I> f /y` DWm SC}{. 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
n7l%gA* 最后,是那个do_
>]?H`>4( |W7rr1]~S _0(7GE13p class do_while_invoker
BX< dSK {
AGq>=avv public :
9wh2f7k template < typename Actor >
YRcps0Dx9 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
XG 0v {
VQxpN 1 return do_while_actor < Actor > (act);
vAi$[p*im }
*>."V5{;S } do_;
ax|1b`XUr" '\~^TFi 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
0LL c 1t>} 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Zyye%Ly 最后来说说怎么处理break和continue
9[Qd)%MO 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
~?U*6P)o 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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