一. 什么是Lambda
L&y"oAp< 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
@D!*@M6 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,
!zm;C@}ln 4;W{#jk M|j=J{r Cl9rJ oT class filler
^-Ygh[x {
_yUYEq<` public :
S 6_:\Q void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
a$h^<D
^ } ;
]j>`BK>FE QxA( *1 83I 5n&) 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:
%k32:qe #AB5}rPEI oPF]]Imu 5y 5Dn!` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Ef?hkq7X< 7)Vbp--b# lZ7
$DGe 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
W7b
m}JHn A6 .wXv, JB].ht @{q<"hT 二. 战前分析
!zx8I7e4 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
[>r0
(x&. 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
:b(W&iBWhI {:("oK6w b=1E87i@W for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
\lm]G7h /* --------------------------------------------- */
@tY]=pqn_ vector < int *> vp( 10 );
'fGKRd|) transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
UOf\pG /* --------------------------------------------- */
})P!7t sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
)gSqO{Z /* --------------------------------------------- */
F[$cE int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Osm))Ua( /* --------------------------------------------- */
Eyjsbj8 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
nD XEm6|e /* --------------------------------------------- */
9]w?mHslE for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
NU?<bIQ p%&$%yz$ {+7FBdxVB
hmd3W`8D 看了之后,我们可以思考一些问题:
(AtyM?* 1._1, _2是什么?
M-@X&bm,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。
kyvl>I0q@ 2._1 = 1是在做什么?
|%F,n2 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。
]uypi#[ 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。
(DY[OIHI H\a"=&M ;5.&TQT 三. 动工
xlJWCA*> 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
bKGX>
%- H!Q72tyo dd<l;4( 72"H#dy%U template < typename T >
Dqii60 class assignment
|u^S}"@3sU {
@-L]mLY T value;
ltDohm? public :
\>Rfa+ assignment( const T & v) : value(v) {}
|k90aQO template < typename T2 >
-5 PVWL\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
w6cl3J& } ;
^7gKs2M cPuXye 5!fYTo|G> 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
) c\Y!vS 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
V0_tk" +llb{~ZN `62v5d*>a T\bP8D class holder
]q{_i {
QCb%d'_w+ public :
4jC)"tch template < typename T >
h2f8-}fsq assignment < T > operator = ( const T & t) const
Vi-Ph;6[ {
UAhWJ$(C return assignment < T > (t);
kl.; E{PL }
;]Q6K9.d8 } ;
dB[4NT (~zu4^9w 2<I=xWwFA 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
f%@~|:G: yT_W\"=8 static holder _1;
`}#rcDK Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
,P`NtTN- /CNsGx%% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
?@$xLUHR4 而不用手动写一个函数对象。
czD"mI! 2I }p X9 ,7Hyrx` aF^NYe 四. 问题分析
94ruQ/ 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。
iLuC_.'u= 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。
~>u|7M$( 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
7GsKD=bl] 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
~W8Xg) 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Uc {m##! s __xBY 五. 问题1:一致性
sV
a0eGc 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
\Dq'~
d 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
z80P5^9 =;uMrb4 struct holder
7\2I>W {
)8W! | //
d2#NRqgQ template < typename T >
e7@ m i T & operator ()( const T & r) const
ai sa2# {
MmjZq return (T & )r;
lxL.ztL }
^%9oeT{ } ;
/Rq\Mgb w/m@(EBK 这样的话assignment也必须相应改动:
.A<Hk1(-) T3zovnR template < typename Left, typename Right >
%}9tU>?F# class assignment
"Bf8mEmp {
-t|/g5.w_ Left l;
0d_)C>gcF Right r;
}OAU5P!rp public :
hbx4[Pf assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Cj8&wz}ez template < typename T2 >
C(G.yd T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
p!YK~cH[ } ;
zx}+Q B0 T(*,nJi~9 同时,holder的operator=也需要改动:
SKH}!Id}n M<w.q|P template < typename T >
K/
On|C assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
!\7`I}: {
'37
{$VHw return assignment < holder, T > ( * this , t);
J#Hh4Kc }
H **tMq uH9Vj<E$K 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。
O0qG
6a 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
/Pg)7Zn r/!,((Z\ return l(rhs) = r;
n]IF`kYQV 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。
R|\eBnfI 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
hD
~/ywS& _f%s] template < typename Tp >
/@ @F
nQ++ class constant_t
^~[7])}g6 {
v zg^tJ const Tp t;
Hloe7+5UD public :
s0?'mC+p constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Qt+D ,X template < typename T >
larv6ncV const Tp & operator ()( const T & r) const
7_1 Iadb {
Jj
\nye+ return t;
hUlRtt }
Zt3sU_ } ;
_C/|<Ot: cpa" ,8 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
'\#q7YjaL 下面就可以修改holder的operator=了
$?PI>9g! ?l9sj]^w template < typename T >
XZ
|L D# assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
:.+w'SEn4M {
{:gx*4}q8 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
..8t1+S6] }
#AGO~#aK S!8<|WO^t 同时也要修改assignment的operator()
J=3{<Xl 4P3RRS template < typename T2 >
Pw<?Dw]m T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
~DK.Y
现在代码看起来就很一致了。
uy<3B>3~. utZI'5i 六. 问题2:链式操作
MT>sRx# 现在让我们来看看如何处理链式操作。
3HrG^/ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
FSQB{9,H 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
\|Af26 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
.z,-ThTH@\ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
ElW\;C:K* L>14=Pr^( template < typename T >
Z2]0brV struct result_1
mKe6rEUs| {
S5hc@^|0Z typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
arm_SyL0 } ;
K]m#~J3d> *U1*/Q. 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
(10t,n$ QlGK+I>y; template < typename T >
b/UXO$_~- struct ref
6-wpR {
m=6?%'
H} typedef T & reference;
v"1&xe^4 } ;
9Ad%~qciY template < typename T >
1!1JT;gG^9 struct ref < T &>
|Gz<I {
Jq` Dvz typedef T & reference;
G ky*EY } ;
m-O*t$6 #-B<u- 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
%6cr4}Zm} `C>h]H( template < typename T >
RkG?R3e typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
P}Ig6^[m\ {
B1}i0pV,, return l(t) = r(t);
*/K[B(G }
55O}S Us!P 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
VjWJx^ZL# 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
i<Ms2^ !hQ-i3?qm 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
k5\V:P=# _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
fh =R _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
M#^q
<K % +5 调用divide的对象返回一个add对象。
D/=05E%[81 最后的布局是:
k$%{w\?Jf Add
#eKKH]J/ / \
]#M"|iTR Divide 5
e2=}qE7 / \
jF;<9-m& _1 3
jj&G[-"bv 似乎一切都解决了?不。
z!6_u@^- 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。
-"xAeI1+ 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。
^IiA(?8 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:
%@:>hQ2; ph6/+[: template < typename Right >
|gA@$1+} assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
:/(G#ZaV Right & rt) const
IA0vSF: {
-btNwE6[. return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
TE&E f$h }
rrU(>jA! 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
.K~V DUu 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。
uO1^Q;F 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。
Tr;.%/4Q 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。
,$Fh^KNo] 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
M
%zf?>]) 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
+iN!$zF5] 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:
2+pw%#fe w31O~Ve template < class Action >
Q3ZGN1aX< class picker : public Action
=Jl\^u%H(x {
[UkcG9 public :
nycJZ}f:wP picker( const Action & act) : Action(act) {}
\_.'/<aQ // all the operator overloaded
mL1ZSX
o! } ;
1R-0b{w[ 1W*Qc_5 v1 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。
?:vg`m!* 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:
wOL%otEf 53uptQ{ template < typename Right >
3SWDPy picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
z]g#2xD2 {
Jy:@&c return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
n2*Ua/J-8 }
,Z|O y|+' '(r?($s Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
fQ~~%#z1 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
5%( fX9b1x template < typename T > struct picker_maker
D`n<!"xg@$ {
;t7F%cDA typedef picker < constant_t < T > > result;
WuVsW3@ } ;
W9gQho%9b template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
}kAE {
tx;2C|S$oU typedef picker < T > result;
@B{ } ;
bL<H$DB6 5Zc 下面总的结构就有了:
J-=fy^S5 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。
:D}?H@(69 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。
b^i$2$9_ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
2FL_!;p;2E 至此链式操作完美实现。
TS=%iMa zk70D_}L f(}&8~ & 七. 问题3
\W_ Dz*N 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
si%V63 ^lN ajRht +{ template < typename T1, typename T2 >
Q>yj<DR ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
m?Jnb\0 {
iU0jv7}n return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
;N!n06S3 }
rfdA?X{Q0 `o_i+?E 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
.nr%c*JUp sk5=$My template < typename T1, typename T2 >
OvdBUcp[ struct result_2
3mE8tTA$R {
8fvKVS typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
2hntQ1[ } ;
d?U,}tv :'t"kS 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
(q7;/n 这个差事就留给了holder自己。
tre`iCH~ ] %7m+-h@ Yo5ged]i template < int Order >
N+R{&v7=F% class holder;
lh0G/8+C template <>
t(,2x%{ class holder < 1 >
3Qv9=q|[b {
fm%4ab30T public :
,9:v2=C_ template < typename T >
?fU{?nI}>p struct result_1
bMqS:+ {
|Qpo[E}a typedef T & result;
;(g"=9e } ;
*}r6V"pH~ template < typename T1, typename T2 >
5U_ar struct result_2
`ER#S_} {
' z^v}~ typedef T1 & result;
kad$Fp39 } ;
"H=fWz5z template < typename T >
VF-[O typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
u 8~5e {
l 9rN!Q| return (T & )r;
>Y3zO 2Cr }
PwAmnk ! template < typename T1, typename T2 >
a<pEVV\NB~ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
A[88IMZs {
GO#eI]>/r return (T1 & )r1;
g[{rX4~| }
sQzr+]+#9 } ;
iQh:y:Jo1& p{V(! v| template <>
sYTToanA$? class holder < 2 >
78mJ3/?rC {
FP6JfI8 public :
Zg])uM]\2i template < typename T >
3v~}hV/RUy struct result_1
)6he;+ {
w/0;N`YB typedef T & result;
9Xh<vh8& } ;
,(yaWd6 template < typename T1, typename T2 >
n<[H!4 struct result_2
-fz( ]d {
toox`| typedef T2 & result;
z\IZ5' } ;
,+_gx.H2j template < typename T >
>&qaT*_g typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
3A b_Z {
:rmi8!o return (T & )r;
_ZuI x=! }
zy9W{{:P(1 template < typename T1, typename T2 >
SMm$4h R typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
oW/H8 q<wY {
6nk.q|n:g return (T2 & )r2;
oA
]F`N= }
# f{L; } ;
jAFJ?L( ?7*J4. -uK@2}NZ
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
ubi6= 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Gc!&I+kd 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
'^t(=02J +Kg3qS" return l(i, j) = r(i, j);
e]d\S]5 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Q mz3GH@wg -F-,Gcos return ( int & )i;
/%^^hr return ( int & )j;
3DrW[\ 最后执行i = j;
EO.}{1m=hx 可见,参数被正确的选择了。
YcuHYf5 [%7oq;^J ) ]]PhGX~ ~M J3-<I !%yd'"6Dl 八. 中期总结
U[l{cRT
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
7vsXfIP+ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
{cYbM[}U" 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
o7 X5{ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
u!VY6y7p ;hU~nj+{ ZGWZ2>k ehYGw2 rexy*Xv`2p 9RN! <`H 九. 简化
V_7QWIdiy> 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
vJ!<7 l& 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
*Ry
"`" 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
5},kXXN{+ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
k;y5nXIlN +-*/&|^等
v/DWy(CC 2. 返回引用。
5-X(K 'Q =,各种复合赋值等
s av 3. 返回固定类型。
-qndBS 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
0- -0+? 4. 原样返回。
i/WiSwh: operator,
0Fm,F&12 5. 返回解引用的类型。
3P2L phW operator*(单目)
g JMv 6. 返回地址。
VYN1^Tp operator&(单目)
e$@a zi1 7. 下表访问返回类型。
t12 xPtN1 operator[]
L%O(
I 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
j*)K>
\ operator<<和operator>>
zd3%9r j$ {VrjDj+Xy 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。
0xg6 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
e!~x-P5M` }fKpih template < typename Left >
/SZg34% struct value_return
`JL&x|q o {
\a\ApD
template < typename T >
q+-Bl struct result_1
DN;An0
{MK {
?rgk typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
^aG=vXK`b } ;
WH^rM`9 R+O[,UM^I~ template < typename T1, typename T2 >
GiN\@F! struct result_2
FsYsQ_,R3 {
,d34v*U typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
}PDNW } ;
0if~qGm=! } ;
PXYo@^ 3 9fL48f$ SNK
_ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
B}y-zj;T q9&d24| 下面我们来剥离functor中的operator()
^g56:j~? 首先operator里面的代码全是下面的形式:
77ID
82 4h[^!up.7 return l(t) op r(t)
e: return l(t1, t2) op r(t1, t2)
4^O'K;$leD return op l(t)
xc+h
Fx return op l(t1, t2)
( nH3 return l(t) op
U0:tE>3` return l(t1, t2) op
2x7%6' return l(t)[r(t)]
B3^4,' return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
3;J)&(j0 {~ngI< 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
A;A>Q`JJF 单目: return f(l(t), r(t));
to return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
c|'hs 双目: return f(l(t));
}~RH!Q1 return f(l(t1, t2));
,4wZ/r>
d 下面就是f的实现,以operator/为例
Dab1^H!KT =K)au$BE| struct meta_divide
GUyc1{6 {
vK?{Z^J][ template < typename T1, typename T2 >
'J`%[,@V static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
`_;VD?")*l {
*?`:= return t1 / t2;
G*|2qX"o }
?N|B, F } ;
5!PU+9Kh m{bw(+r 这个工作可以让宏来做:
+FoR;v)z=F t3 q0|S #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
/L1qdkG template < typename T1, typename T2 > \
m"!!) static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
WJ+<&6W8 以后可以直接用
&zF1&J58z DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
UUx0#D/U0C 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
Z;_WU (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。。。)
oh5fNx \DE`tkV8 j_?U6$xi 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
uL!{xuN hNV"{V3`{ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
g=;c*{ class unary_op : public Rettype
10JxfDceD {
+x!V;H( Left l;
u=I>DEe@c public :
]~z2s;J{/ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Z50]g EV@xUq!x. template < typename T >
V$wf;v0d( typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?.:C+*+ {
bQ=R, return FuncType::execute(l(t));
1_7}B4 }
<8Qa"<4f; _AQ :<0/# template < typename T1, typename T2 >
:CN,I!: typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
hIw<gb4J% {
i%M2(8&^Q return FuncType::execute(l(t1, t2));
"~4ULl<i' }
&Q^M[X } ;
tLpDIA_8 4
~17s`+ E#_TX3B 同样还可以申明一个binary_op
)#r]x1[Kn GCx]VN3& template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
'hL\xf{ class binary_op : public Rettype
p3*}! ez4 {
S2"p( Left l;
f;6a4<bz Right r;
J%3%l5/ public :
Z^AACKME binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
i` Es7 } 9[|Ql template < typename T >
Pe/cwKCI typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]7ROCJ; {
u|\Lb2Kb: return FuncType::execute(l(t), r(t));
_.Y?BAQ }
Xb42R1 H~@E&qd template < typename T1, typename T2 >
2-u>=r0L typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5-}4jwk {
R\+p`n$ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Nl7"|()e }
Fk>/ } ;
K.] *:fd O~B
iqm 8@qYzSx[ 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
'u$$scGt 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
l?B\TA^ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
lC.Yu$O5 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
@Q3aJ98)2 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
S
1|[}nYP 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
<?,o
{ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
*;O$=PE 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)
;*+jCL2F 下面是修改过的unary_op
/+Xv(B ?T70C9 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
}7vX4{Yn class unary_op
@q2Yka {
p,@_A' Left l;
u
Y/Q]NT &`<j!xlG public :
8(D>ws$
w@4q D unary_op( const Left & l) : l(l) {}
uA:|#mO iU{F\> template < typename T >
c0u!V+V% struct result_1
f>5{SoM {
$\$5::}r typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
H(!)]dO } ;
,~gY'Ql o8RagSIo8 template < typename T1, typename T2 >
'>Y"s| struct result_2
vj^vzFb K {
;&P%A<[` typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
1,Uv;s;{ } ;
x\!Qe\lE zMKW@ template < typename T1, typename T2 >
Q,Hw@w<1 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
J(h=@cw {
9~<HTH return OpClass::execute(lt(t1, t2));
3*3WO,9
}
2Q)"~3 rFSLTbTf template < typename T >
*8fnxWR typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@P4fR7 {
LqPn$rZ|$ return OpClass::execute(lt(t));
zhU)bb[A }
c{6!}0Q4 bJ]g2C7`36 } ;
+o!".Hp q.t>:` 7Xm pq&g 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
U/m6% )Yx( 好啦,现在才真正完美了。
;c_X
^"d 现在在picker里面就可以这么添加了:
0CQ\e1S,# 1Qtojph template < typename Right >
&n6mXFF#>P picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
V(A6>0s$| {
7<oLe3fbM return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
E:f0NV3"1 }
t*<.^+Vd 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
*n N;!*J oJUVW"X6 "44VvpQC s$:F^sxb pRD8/7@(B{ 十. bind
"CB* 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。
@/ wJW``; 先来分析一下一段例子
( N~[sf?& +y>D3I eRD?O int foo( int x, int y) { return x - y;}
Z+=W gEu1 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
jnYFA[Ab bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
hUcG3IOBf 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。
ot]E\g+! 我们来写个简单的。
.KGW#Qk8 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`[:;a 对于函数对象类的版本:
O$E3ry+? ^UZEdR; template < typename Func >
KO<Yc`Fs struct functor_trait
?0WJB[/ {
<bWhTNOb typedef typename Func::result_type result_type;
Q_euNoA0 } ;
vAbMU 对于无参数函数的版本:
.ZFs+8qU> n@mWBUM template < typename Ret >
}>=k!l{ struct functor_trait < Ret ( * )() >
3205gI, {
K~5QL/=1 typedef Ret result_type;
p}hOkx4R\ } ;
7KnZ 对于单参数函数的版本:
cj`g)cX| :;t*:iG template < typename Ret, typename V1 >
D%N^iJC,9 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
=2BGS\$# {
j#"?Oe{_1 typedef Ret result_type;
t(-noy) } ;
GN /]^{D 对于双参数函数的版本:
YBN@{P$ _p\ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
qgvg
MWj struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
G,e>dp_cPu {
EkgS*q_ typedef Ret result_type;
<- Q=h?D } ;
FylL7n 等等。。。
P&V,x`<Z 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
mEmznA fmXA;^% template < typename Func >
&/d;4Eu struct func_return
1D&Q{?RM {
]vMr@JM-G template < typename T >
M%7{g"J* struct result_1
9Ruj_U {
y5 $h typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ZMy0iQ@ } ;
d_BECx<\ YgNt>4K template < typename T1, typename T2 >
+N:K V}K struct result_2
rP>iPDf {
5m!FtHvm1 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Cb7f-Eag } ;
tI|?k(D } ;
A,{X<mLFb <f &z~y= Dj'aWyW' 最后一个单参数binder就很容易写出来了
\?{nP6=
/L'r
L template < typename Func, typename aPicker >
dFFJw[$8w class binder_1
XZLo*C!MG {
@tWyc%t Func fn;
cJd~UQ<k aPicker pk;
t8DySFT public :
rn #FmM :3M2zV
cf template < typename T >
Q3vC^}Dmr struct result_1
4d#w} {
NJ^`vWi typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
z 0]K:YV_ } ;
6e3s
| >KmOTM<{ template < typename T1, typename T2 >
97lM*7h; struct result_2
8Eyi`~cAiH {
1O>wXq7q typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Xp@8vu } ;
/_5I}{ @,F8gv* binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
l)<
'1dqe IugYlt template < typename T >
N=^{FZ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
swJ3_WhbdT {
\Y&* sfQ return fn(pk(t));
`,gGmh }
o4,fwPkB template < typename T1, typename T2 >
="<5+G typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
j/`-x {
rVgz+'rFD[ return fn(pk(t1, t2));
aT1T.3 a }
9ot A5I^v } ;
e6f:@ O? ~G|un}g= SN+B8*! 一目了然不是么?
qP{S!Z( 最后实现bind
C` ?6`$Y 86NAa6BW ?muI8b template < typename Func, typename aPicker >
MG)wVS<d_ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
~V&4<=r` {
gpW3zDJ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Kk#g(YgNz }
Pw
i6Ly` q"xIW0Pc 2个以上参数的bind可以同理实现。
ngJi;9X8*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。
>=Hm2daN 6REv( E] 十一. phoenix
W`_pjld Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
vH/z|< :9un6A9JS for_each(v.begin(), v.end(),
=67dpQ'y (
`##qf@M
do_
~nJcHJ1nb4 [
SQ!wq cout << _1 << " , "
^Y z.,!B[ ]
5[l9`Cn&A .while_( -- _1),
5ws|4V cout << var( " \n " )
,_;+H*H>" )
l^aG"")TH. );
RzCC>- S-V)!6\cK 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:
3Z=OUhn9 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
y3l3XLI*b operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
i(P/=B
那么我们就照着这个思路来实现吧:
1cPm $=B jY>|>]4X ?&$??r^i template < typename Cond, typename Actor >
V?AHj< class do_while
>^}nk04 {
WM$)T6M Cond cd;
YoiM\gw Actor act;
V#8]io public :
"8MG[$Y template < typename T >
^2Sa_. struct result_1
<Y~?G:v6+ {
4a3Xz,[(a typedef int result_type;
v,t;!u,40 } ;
&2IrST{d:V Q-([3% do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
P\<dy?nZ N2:};a[ui5 template < typename T >
^.bYLF typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Zwy8SD'L {
Sh'>5z2 do
JTbg8b {
O%? TxzX; act(t);
L4Ep7= }
'@enl]J while (cd(t));
n';"c;Ye) return 0 ;
6J. [9# }
AQkH3p/W } ;
{!5"Y(>X S~jl%] ga0>J_ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
7^$PauAv 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
XrR@cDNx{ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
;#c|ZnX 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
MQ;c'?!5[! 下面就是产生这个functor的类:
p&1IK8i" v&g(6~b_> VsS.\1 template < typename Actor >
:NB|r class do_while_actor
v%RcwVt| {
vt{s"\f Actor act;
;0*T7l public :
9y=$|"<( do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
K07SbL7g!p VYw
vT0 template < typename Cond >
ERxA79
picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
ZUGuV@&-T } ;
_Eq* =hE5 ?}EP+ (ov=D7>t0 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
}'HJV B_ 最后,是那个do_
:%GxU;<E{ oXw} K((| d"zbY\` class do_while_invoker
=L_L/"*rel {
4^H(p public :
pT Yq#9 template < typename Actor >
x17cMfCH% do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
2w`k h= {
v~-z["=}! return do_while_actor < Actor > (act);
bA]/p%rZ8 }
:@LFNcWE } do_;
:ie7HF C D#:* 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Y9F78=Q 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
SI_{%~k*B 最后来说说怎么处理break和continue
M$O}roOa 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。
$<^4G 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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