一. 什么是Lambda
TeuZVy8a 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
y9mV6.r 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,
}t#|+T2f !84Lvg0& yl?LXc[) Q=!
lbW class filler
> 3x^jh {
$cn8]*Z= public :
d7BpmM void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
O-[YU%K3? } ;
F3V:B.C F4~OsgZ'N cAN8'S(s1 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
n',7=~ wmV=GV8 d MMk9rBf 2Bi]t%<{ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
X"3p/!W.4 Q}Ah{H0C y~*B%KnEQy 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
tX%
C5k ,eTdQI; G[e,7jev 8;`B3N7 二. 战前分析
lI46
f 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
7kD?xHpe 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
xj33g6S I!Dx)>E& 8\E=p+C for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
R6X2d\l# /* --------------------------------------------- */
c61 1& vector < int *> vp( 10 );
]u<U[l-w transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Q0`@=5?- /* --------------------------------------------- */
Ho}*Bn~ic sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
/T
qbl^[ /* --------------------------------------------- */
}^H(EHE int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
5Bq;Vb /* --------------------------------------------- */
d$o m\@ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
!!A(A^s /* --------------------------------------------- */
iLQO
.'{U for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
dH0>lV )/f#~$ws W|{!0w f-^*p 看了之后,我们可以思考一些问题:
Uf_mwEE 1._1, _2是什么?
1xtS$^APcd 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。
$Vp&7OC] 2._1 = 1是在做什么?
|
#a{1Z) 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
3v$n}. 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。
9FC_B+7 ,h%n5R$: +?t&
7={~ 三. 动工
zxs)o}8icO 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
`r&Ui%fk;0 ?r]0 %W^ )w}'kih _@?I)4n| template < typename T >
qDg`4yX.} class assignment
T+0z.E!~I {
+R$;LtR T value;
r_ m|?U
% public :
r#j3O}(n assignment( const T & v) : value(v) {}
.0>bnw template < typename T2 >
W|;`R{<I% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
oT:wGBW } ;
1IgTJ" \ CNj |vYj F*z>B >{) 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
8DD1wK\U~ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
#6y fIvap _Q\rZ
l 9JMf
T] A$~H`W<yxB class holder
i+Ne.h {
q}'<[Wg public :
W#d'SL#5 template < typename T >
[vBP,_Tjx assignment < T > operator = ( const T & t) const
tOF8v8Hd {
u ?F},VL; return assignment < T > (t);
"a _S7K }
@G=:@; } ;
W }Ll)7(|T [N*S5^>1 ^755LW 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
@VND}{j 1*#hIuoj' static holder _1;
nRHlHu Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
&f A1kG% u,@ac[!vP for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
va(6?"9 而不用手动写一个函数对象。
}f{5-iwD} s)'+,lKw B'B0 e` ~y 2joStx 四. 问题分析
3<Z@!ft8 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
0aGauG[ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
HWL? doM 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
z{NK(oW 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
ca,JQrm 下面我们可以对这几个问题进行分析。
cy8r}wD GAR6nJCz 五. 问题1:一致性
2nFr?Y3g, 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
(Q&jp!WU 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
isnpSN"z Mu" vj*F struct holder
X)TZ S {
8BY`~TZO$q //
/K,@{__JP template < typename T >
|e+r~).4B T & operator ()( const T & r) const
T/%k1Hsa4H {
EcR[b@YI return (T & )r;
t1#f*G5 }
vl`St$$| } ;
\WUCm.w6\% *=%`f= 这样的话assignment也必须相应改动:
/byF:iYI 'oBv(H template < typename Left, typename Right >
ldKLTO*& class assignment
B( wi+; {
m KKa0" Left l;
UBuG12U4Y Right r;
93.L887
public :
OtZtl*5 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
!cO<N~0*5x template < typename T2 >
)Ps<u- V T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
g1UQ6Oa } ;
TYxi&;w *z'Rl'j9[ 同时,holder的operator=也需要改动:
t/]za4w/ Z 2uU'T template < typename T >
Hw#yw g assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Yk7^?W {
=lh&oPc1 return assignment < holder, T > ( * this , t);
JS >"j d# }
~W gO{@Mw AUU(fy#< 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。
b Sg]FB aW 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
&3 ~R-$P (WGEX(| return l(rhs) = r;
n>lQ:l~ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
eYg0NEq{ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
DY87NS*HF Ban"H~ template < typename Tp >
NA$ODK- class constant_t
\7(OFT\u: {
tgrZs8? const Tp t;
JkNRXC: public :
OH5#.${O constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
u])MI6LF template < typename T >
I\82_t8 const Tp & operator ()( const T & r) const
;4vx+> - {
(>om.FM return t;
Nm0|U.< }
cl'qw## } ;
zL+M-2hV yA<\?Ps 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
I]~UOl 下面就可以修改holder的operator=了
7YU}-gi I"jub
kI=Z template < typename T >
WODgG@w assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
VBu6,6 {
0mT.J~}1v return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
oPA m* }
<*4r6UFR gn${@y? 同时也要修改assignment的operator()
@%As>X<3t ,xC@@>f template < typename T2 >
sGJZG T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
)9rJ]D^B 现在代码看起来就很一致了。
DM !B@ Y#Pg*C8>8 六. 问题2:链式操作
A@ G%*\UZ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
^<e(3S: 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。
~,84E [VV 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。
2MKB(;k 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。
9C1\?)"D^e 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
l9$"zEC !2g*=oY template < typename T >
Y{dj~}mM+ struct result_1
#Ic-?2Gn4< {
~w$ ^`e!] typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
U#n1N7P|$F } ;
;[j)g,7{ ]A:G>K 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
5SHZRF(. 2 &;%LTF@I, template < typename T >
E"Y[k8-:2/ struct ref
Ivc/g, {
zO)3MC7l* typedef T & reference;
)L7h:%h# } ;
bX&=*L+h6 template < typename T >
jL#`CD struct ref < T &>
Bjsg!^X7 {
yUFT9bD typedef T & reference;
,S=ur% } ;
MvlqxJ$ oei2$uu 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
$+[
v17lF 8Nf%<nUv template < typename T >
/:aY)0F0<& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
_2S(
* {
ft4(^|~ return l(t) = r(t);
32,Y3!% }
)Es|EPCx! 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。
kR;Hb3hb 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
V5HK6- T >iI-Cs7TD 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
@7,k0H9Moa _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
MJI`1*( _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
: ]~G9]R` +5 调用divide的对象返回一个add对象。
^1,VvLA+ 最后的布局是:
E(Y}*.\]#s Add
qgw)SuwW / \
j.7BoV Divide 5
:5BVVa0oR / \
UB|}+WA3 _1 3
nK9?|@S*' 似乎一切都解决了?不。
8~8VoU& 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。
#\$AB_[ot> 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。
y^hCO:`l3 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:
p`06%"# Lk1e{!a template < typename Right >
1gDsL assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
AqucP@ Right & rt) const
[$%O-_x {
F'9#dR? return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
L~>~a1p! }
C{U"Nsu+1 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
'o]8UD( 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。
zP|^) h5 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。
8(""ui8 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。
pt=H?{06 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。
]}0QrD 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?
qjmlwVw 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:
*VgiJ C0 %yGLh& template < class Action >
>K-S&Y class picker : public Action
qv.s-@l8 {
3DS&-rN public :
gano>W0 picker( const Action & act) : Action(act) {}
d\v1R-V // all the operator overloaded
fu $<*Sa2 } ;
<#F@OU TnQ"c)ta 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。
X6SWcJtSw 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:
J>p6')Y6~ ;dZuO[4\ template < typename Right >
$ucA.9pJ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
M A {
E]dmXH8A return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
z6;6 o!ej }
'nSo0cyQ B'8/`0^n5 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
5l4YYwd>v 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
jPa"|9A mL]a_S{H template < typename T > struct picker_maker
&Na,D7A:3I {
6g&Ev' typedef picker < constant_t < T > > result;
u@pimRVo } ;
)4e?-?bK! template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
AS'%Md&I {
Ws*UhJY<GS typedef picker < T > result;
q1?}G5a? } ;
:B
9> dh
S7}n 下面总的结构就有了:
JK'FJ}Z4 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
Z]qbLxJV picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
S^T
><C picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
]-"G:r 至此链式操作完美实现。
f O ,5
u; 7oV$TAAf P+bA>lJd 七. 问题3
chA7R'+LA 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。
Xli$4 uL
a|eHo%Qt template < typename T1, typename T2 >
W!t =9i ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ble[@VW| {
+FJ+,|i return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
R,dbq4xkl }
9wbj}tN\z fs\A(]`$ 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:
M`)/^S9 a]nK!;>$ template < typename T1, typename T2 >
1Y'NG<d_ struct result_2
H5>?{(m {
a&RH_L jM typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
K*S3{s%UR } ;
#g= `IV7\}I| 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?
6|n3e,&A2 这个差事就留给了holder自己。
h?'~/@ `3yK<- 5.d[C/pRw template < int Order >
$Da?)Hz'F class holder;
y#zO1Nig` template <>
L Iz<fB class holder < 1 >
7>lM^ :A {
.F},Z[a& public :
[h63* & template < typename T >
Z7XFG&@6 struct result_1
gVNoC-n) {
F.),|t$\ typedef T & result;
;2 P } ;
}`.d4mm template < typename T1, typename T2 >
2F
:8=_sA struct result_2
gCq'#G\Z {
L3=5tuQ[5 typedef T1 & result;
Qk72ra) } ;
^!fY~(=U4 template < typename T >
V]NCFG typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
^B:;uyG]M {
VwOcWKD return (T & )r;
s }Ql9 }
YD;G+"n?T template < typename T1, typename T2 >
\@[,UZ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
BU#3fPl {
e|N~tUVrrN return (T1 & )r1;
>L')0<!& }
+pRNrg?k } ;
A `{hKS }O Y/0p-Z template <>
X,{ 3_ class holder < 2 >
X|-[i hp; {
RqX^$C8M public :
F3hG8YX template < typename T >
E!_3?:[S_ struct result_1
z]7 /Gc,j {
_b$ yohQ typedef T & result;
M|NQoQ8q } ;
6?'7`p template < typename T1, typename T2 >
te4= struct result_2
5|5p -B {
HuJc*op-6 typedef T2 & result;
flT6y-d } ;
XO+rg&Pu template < typename T >
/,`OF/% typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
WdH/^QvTP {
qVfl6q5 return (T & )r;
tuLNGU }
T<-_#}.Hn template < typename T1, typename T2 >
Ss%1{s~ok typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
~Up{zRD"B {
4(p`xdr}K return (T2 & )r2;
zy5FO<-> }
n*Uk<_WA } ;
.G#li(NWH hD=.rDvO |c^ ?tR< 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> >。
1jej7p>K 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
<v'&Pk< 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
)U=]HpuzI sM+~x<}0 return l(i, j) = r(i, j);
Ek1c >s,t 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
AgZ?Ry GC:q6} return ( int & )i;
kg
8Dn return ( int & )j;
<Se9aD 最后执行i = j;
\5 rJ 可见,参数被正确的选择了。
[q Uv|l1 vxHFNGI r!
HXhl X
=%8*_ 7f4O~4.[i 八. 中期总结
:eSsqt9]9 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:
&7oL2Wf 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
7[w<v(Rc 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
vFB^h1k~.M 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
ZP5 !O[Ut a6-.|tt#t B0%=! & 9h?'zyX
B > (9\ cF{ g4eW< 九. 简化
3 ye 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。
ddyX+.LMk 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
kw@^4n+M 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:
(
*Xn"o 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
(6Od +-*/&|^等
HA*L*:0 2. 返回引用。
,T`,OZm =,各种复合赋值等
#K6cBfqI 3. 返回固定类型。
EG;E !0 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
- X71JU 4. 原样返回。
o$buoGSPc operator,
msM1K1er 5. 返回解引用的类型。
|PlNVd2 operator*(单目)
Hddc-7s 6. 返回地址。
kQ}n~Hn operator&(单目)
94?WL 7. 下表访问返回类型。
JD~;.3$/k operator[]
"GZieI
D 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
(rd
[tc operator<<和operator>>
Ca
PHF@6WN weSq|f 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。
kB> ~Tb0 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
IF|6iKCE yjg&/6 template < typename Left >
b1KtSRLV struct value_return
*Bq}.Yn {
s:Ml\['x template < typename T >
+7^p d9F. struct result_1
1J4Pnl+hN {
-(8I ?{"4i typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
jk{(o09 } ;
%)x9u$4W2 sfj+-se(K. template < typename T1, typename T2 >
wDZ<UP=X struct result_2
/N"3kK,N {
=d<RgwscJ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
q.VYPkEib } ;
(Z
SaAn), } ;
"|L"C+tE DS<1"4 b| K"H\gmV_g 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
);\c{QF 3 /@z4:p0R 下面我们来剥离functor中的operator()
-f)fiQ-< 首先operator里面的代码全是下面的形式:
FT@uZWgQ= M
9t7y return l(t) op r(t)
b.&WW return l(t1, t2) op r(t1, t2)
rtRbr_ return op l(t)
S3E,0%yo+) return op l(t1, t2)
&)%+DUV| return l(t) op
H<Oo./8+ return l(t1, t2) op
_*fNa!@hY return l(t)[r(t)]
~,b^f{7`! return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
t?W}=%M[ {`QHg O 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
X#lNS+&=' 单目: return f(l(t), r(t));
/Vn>(;lo return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
!Qe;oMqy} 双目: return f(l(t));
?Gki0^~J return f(l(t1, t2));
?;XEb\Kf 下面就是f的实现,以operator/为例
t'rN7.d kI^*
'=: struct meta_divide
_\}'5nmw\
{
d,V#5l-6 template < typename T1, typename T2 >
,Of^xER` static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
O1J&Lwpk, {
N1c=cZDV return t1 / t2;
i2~uhGJ }
f"QiVJq } ;
(+>
2&@@< [1VA`:?W 这个工作可以让宏来做:
1cLtTE d(T4Kd$r #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
{r,Uik-nL template < typename T1, typename T2 > \
wA=r]BT static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
,#A(I#wL~ 以后可以直接用
Ymk?@mV4 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
h:YD$XE 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
\k.`xG? (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
?Z7`TnG$uf r~t`H*C)} }02`ve* 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
9-KhJq% $YL9 vJV template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
.f\LzZ-I: class unary_op : public Rettype
.Pc>1#z&[ {
t4WB^dHYp Left l;
5p;AON public :
'o>)E> unary_op( const Left & l) : l(l) {}
M"~jNe| ;b$P*dSG} template < typename T >
Dqx#i-L23 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
n~N>;mP {
Z/#_Swv return FuncType::execute(l(t));
w,LtQhQ }
yB b%#GW uJ!&T template < typename T1, typename T2 >
Ms{";qiG typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(vs<Fo|] {
*'<AwG& return FuncType::execute(l(t1, t2));
M!UTqf7XL }
'wND } ;
.DCHc,DxA 0#,a#P 8Bf> 同样还可以申明一个binary_op
3Vb4zZsl _4ag-'5 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
6>>; fy2 class binary_op : public Rettype
Kc/1LeAik {
rhJ&* 0M Left l;
4T@:_G2b Right r;
_gvFs%J public :
;[v!#+yml binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
R'Sd'pSDN h)KHc/S template < typename T >
CdolZW-!" typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
SepjF {
K:PH:e return FuncType::execute(l(t), r(t));
TlqHj }
IGdiIhH~2 "g{q=[U} template < typename T1, typename T2 >
LK^|JE u typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}u Y2-l {
6K/RO) return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
U<Pjn)M~B }
p8rh`7 } ;
l& :EKh ]K=#>rZrB ( ;FxKm<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
$@g]?*L: 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
~6[?=mOi' DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
p@<Q? 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
hnnB4]c 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
0Y.z 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
YB#fAU 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
=$>=EBH,cm 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)
`+7F H 下面是修改过的unary_op
kB7vc>@1 !NXjax\r template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
ks405 class unary_op
wj)LOA0 {
vB:\ZX4 Left l;
Y"Cf84E @=-(H<0 public :
P"YdB|I YW}$e W* unary_op( const Left & l) : l(l) {}
th?+TNb^ b IDUa template < typename T >
F'bwXb** struct result_1
iHa?b2=) {
=u.@W98, K typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
XlmX3RU } ;
~#-?V[ nzq
template < typename T1, typename T2 >
rTPgHK]?l struct result_2
J2mHPVA3 {
uYJS=NGNA typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
w^yb`\$ } ;
X Xque- dkQ4D2W*\ template < typename T1, typename T2 >
(jc@8@Wo. typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
87 Z[0> {
Ln"wjO, return OpClass::execute(lt(t1, t2));
du65=w4E! }
?OD$`{1 GO"`{|o template < typename T >
L9GLjRp- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:@A&HkF {
Y
},E3< return OpClass::execute(lt(t));
/K=OsMl2b8 }
KX)n+{
2d)Dhxzxk } ;
L%'J]HL- ?
SFBUX(p !fh (k 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
Q!X?P 好啦,现在才真正完美了。
OO:S2-]Y>e 现在在picker里面就可以这么添加了:
uLhGp@Dx Od1\$\4Z template < typename Right >
Sj+H{xJi picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Fmk:[hMw {
X5 vMY return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
,jU>V]YC }
GQ2GcX(E( 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。
aZ#FKp^8H rRTKF0+ |IgR1kp+. Xp<q`w0I, *x36;6~W; 十. bind
Llfl I 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。
\)PB p 先来分析一下一段例子
v{u3[c
Z8v\>@?5R c&['T+X int foo( int x, int y) { return x - y;}
c_/BS n bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
5Rbl.5.A bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
FP@_V-
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。
N$fP\h^AR 我们来写个简单的。
'gwh: 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
7?.uAiM'zT 对于函数对象类的版本:
x :SjdT -(vHy/Hz. template < typename Func >
kmQ:wf: struct functor_trait
LdUz;sb {
G% F#I typedef typename Func::result_type result_type;
B=SA
+{o } ;
corm'AJ/ 对于无参数函数的版本:
|J$A%27 xUJ(tG3 template < typename Ret >
(zhZ}C,VF struct functor_trait < Ret ( * )() >
LjKxznn o {
U[]yN.J typedef Ret result_type;
x]^d'o:cDP } ;
/s?%ft#-9o 对于单参数函数的版本:
7@ym:6Y+] \!ZA#7 template < typename Ret, typename V1 >
^ u$gO3D struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Bm~^d7;Cw {
mnt&!X4< typedef Ret result_type;
b(Y
} ;
GM|&,} 对于双参数函数的版本:
?QP>rm &4Z8df! template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
>d 5-if struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
{`HbpM<=m] {
-rDfDdT typedef Ret result_type;
;qmnG3;Q } ;
;>,B(Xz4i 等等。。。
qq)5)S 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
ZflB<cI NlYuT+ template < typename Func >
ko%mZ0Y struct func_return
F|%PiC,,qO {
}Qo]~/ template < typename T >
b9g2mWL\T struct result_1
*|&Y ,H? {
2/SUEnaLy_ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
g[cnaS|? } ;
u#6s^
)W [s}W47N1 template < typename T1, typename T2 >
wgz]R struct result_2
*q}yfa35eR {
'o='Q)Dk typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
E:`_P+2p } ;
GMU!GSY } ;
\`.v8C>vG &r,vD, Zma;An6 最后一个单参数binder就很容易写出来了
C(>!?-. [8u9q.IZ template < typename Func, typename aPicker >
y&\4Wr9m class binder_1
2Z; !N37U {
XX=OyDLqP Func fn;
:7{GOx aPicker pk;
RHsVG &<j public :
2j
f!o 4s{=/,f template < typename T >
{OG1' m6=/ struct result_1
gs<~)&x {
}$)~HmZw typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
4KH'S'eR } ;
(-<hx~ '`8 ^P template < typename T1, typename T2 >
o0Teect= struct result_2
ru:"c^W:[ {
G[}v?RLI typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
mJ%^`mrI } ;
5Q"yn2b4 bI.hG32 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
nw+t!C y,?=,x}o# template < typename T >
x@X2r typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
kB+$Kt<]L {
o0WwlmB5 return fn(pk(t));
ybpOk }
)[eTZg template < typename T1, typename T2 >
_J*l,]}S typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
qt:B]#j@ {
OX,em Ti return fn(pk(t1, t2));
%C%3c4+Oh }
u.E>d9 } ;
r?KRK?I F=5+JjrX )]n>.ZmLCB 一目了然不是么?
g Cp`J(2v: 最后实现bind
kNP-+o KXZG42w LYAGpcG template < typename Func, typename aPicker >
<hzHrx'o{ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Cuylozj$& {
Dx\~#$S!= return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
"d}']M?-h }
,t_&tbf3 tOXyle~C 2个以上参数的bind可以同理实现。
Ew4D';&; 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
9z?c0W5x rvx2{1}I 十一. phoenix
`;Ui6{| Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
'!$QI@@ =nHkFi@D=t for_each(v.begin(), v.end(),
p$F`9_bZ (
:@p]~{m :G do_
A}! A*z<9 [
v1u~[c=|^ cout << _1 << " , "
H-t$A, [ ]
vJr,lBHEk .while_( -- _1),
WiZkIZ cout << var( " \n " )
;{8 X+H )
XN-1`5:4I );
<e&v[ M19O^P>[ 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:
0aq{Y7sYU 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
J+CGhk operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
foPM5+.G 那么我们就照着这个思路来实现吧:
8-gl$h lB2F09` 6r^ZMW template < typename Cond, typename Actor >
o>*`wv class do_while
FoE}j
{
[-`s`g- Cond cd;
(4z_2a(Dl, Actor act;
=f@71D1 public :
yfwR``F template < typename T >
wo62R&ac struct result_1
A99;bf}" {
Zk7!CJVM typedef int result_type;
Lww&[|k. } ;
,aWI&ve6 }2Ge??! do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
DI/d(oFv` J<NpA(@^ template < typename T >
ZT"vVX-)G typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{%6
'|<`[ {
uih8ZmRt do
lhQMR(w^ {
Nnn~7 act(t);
[6\O
<-? }
bs}SFT L while (cd(t));
Rhlm return 0 ;
U4Zx1ieCKH }
HI1|~hOb' } ;
2./z6jXW_ EWl9rF@I ']Czn._ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
dM,{:eID 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
+U'n|>t9 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
vWW Q/^ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
A[4HD!9= 下面就是产生这个functor的类:
}ub>4N[ U e-AF# ui"`c%2n template < typename Actor >
gjiS+N[ class do_while_actor
EGRIhnED# {
@<OsTF L Actor act;
-0'<7FSQ public :
od@!WjcM[8 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
R0w~ Z
*?Oh%.HgF template < typename Cond >
Mu.tq~b > picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
e\#aQ1?" } ;
xt@v"P2Ok (RUc>Qi .|:(VG$MfI 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
~hP]<$v 最后,是那个do_
<,*w$ pcd?6jh8 V[8!ymi0 class do_while_invoker
.K_50%s {
Y3V2} public :
+CQIm!Sp template < typename Actor >
9e;{o,r@ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
J,h'eY5 {
5OTZa>H return do_while_actor < Actor > (act);
AHa]=ka> }
C-:|A* z } do_;
< A`srmS? )):D&wlq 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
()Img.TIt 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
OK@yMGz1I 最后来说说怎么处理break和continue
Qc Xw - 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。
G{+zKs}~ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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