一. 什么是Lambda
h#9X0u7j 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
!(PAUWS@ 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,
V3WHp'1 S6gg(nNe R]e?<,"X =$6z1] ;3 class filler
dieGLA<5_X {
"ewSh<t public :
4QODuyl2H void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
X>^St&B}fC } ;
VSa\X~ :@zz5MB5@ ]6NpHDip1 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
4(>|f_$ e[f}L xln :,03)[u{8 HV@C@wmg for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
iB1"aE3 _oK*1#Rm8 '{+5+ J 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
?|LR@M!S7 3B#qQ# 9~i=Af@ 5hwe ul>S 二. 战前分析
5s3!{zT{ 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。
33dHTV 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
4SRX@/ #8* ZYr6Wn ?5(Cwy ? for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Hd
H, /* --------------------------------------------- */
tQ=P.14>: vector < int *> vp( 10 );
"J|{'k` transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
4X tIMa28 /* --------------------------------------------- */
/<7'[x< sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
yO\.dp /* --------------------------------------------- */
hKo& ZWPq int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
[?z`XY_- /* --------------------------------------------- */
*HiN:30DZ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
F(+,M~ /* --------------------------------------------- */
0;9X`z
J for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
zf+jQ \\w<.\Yh
XdS&s}J[I 8NCu;s 看了之后,我们可以思考一些问题:
cQM_kV??! 1._1, _2是什么?
(R^X3 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。
#Bu W 2._1 = 1是在做什么?
ndW]S 7 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。
aY:u-1 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。
WBc ,/lgZ 'Lm\ r+$F tZ|0wPp 三. 动工
]J|]IPXy 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
,j3Yvn W Q8d-yJs& r xlKoa #Y|t,x; template < typename T >
-d'swx2aZ! class assignment
'P'f`;'_DC {
3Lg)237&j T value;
nulLK28q public :
e'nhP assignment( const T & v) : value(v) {}
b{
M'aV template < typename T2 >
M%{,?a0V T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
4$W}6v } ;
GN0s`'#"3% ~;)H |R5kV J_-K"T|f 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
QYB66g: 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
$0[t<4K`yn @O]v.<8 ,M?K3lG\g[ OV>JmYe1{/ class holder
1@}s: {
a8w/#!^34 public :
yq6Gyoi< template < typename T >
!_i;6UVG assignment < T > operator = ( const T & t) const
q0t} {
6B8gMO return assignment < T > (t);
B!j7vXM2 }
]K0G!T R< } ;
pB;8yz= hBRcI0R $:}sm0; 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
tX.fbL@T hI6Tp>b*~ static holder _1;
K| w\KX0 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
HSG7jC'_ YJm64H,[ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
goje4; 而不用手动写一个函数对象。
-hU1wX%U e8,!x9%J YiGSFg Of gmJ(% 四. 问题分析
~ TfN*0 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
|!6<L_31% 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
NK!#K>AO 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
1e)5D& njS 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
o,yZ1" 下面我们可以对这几个问题进行分析。
*|*6q/ qe_qag9 五. 问题1:一致性
BenUyv1d 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
|T+YC[T#v 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
_t-e.2a
v 6` 4, struct holder
@.8FVF {
H[[#h=r0f //
/oC@:7 template < typename T >
.T*89cEu T & operator ()( const T & r) const
XY)I ~6$Y {
ZxoAf;U~ return (T & )r;
/VHQ!Wi }
<tI_u ~P } ;
r"$~Gg.%( 9Ac4'L 这样的话assignment也必须相应改动:
$*qQ/hi h
{M=V template < typename Left, typename Right >
+2JC**)I class assignment
@p[ml m {
<d~IdK'\x Left l;
a_(fqoW Right r;
/D,<2>o public :
,tl(\4n assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
i:n1Di1~E template < typename T2 >
8Y
P7'Fz T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
/7&WFCc)( } ;
=y]FcxF I#U) 同时,holder的operator=也需要改动:
JLh{>_Rr il~A(`+YO template < typename T >
4YyVh.x assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
|*y'H* {
4O'%$6KR( return assignment < holder, T > ( * this , t);
NxrfRhaU3 }
LNOz.2fr> .9$
7
+ 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。
_5H0<%\ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
ueLdjASJ J{r3y&: return l(rhs) = r;
ij&T\):d 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。
_Eus7 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
^-g-]?q bq"dKN` template < typename Tp >
d6zfP1lQ class constant_t
`s~[q {
C7_nA:Rc const Tp t;
u69fYoB' public :
Ybp';8V constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
[_1K1i"m template < typename T >
XpT+xv1`; const Tp & operator ()( const T & r) const
C
o," {
#OVS]Asn} return t;
]?UK98uS\A }
cb`ik)=K% } ;
9k3RC}dEr Ct9dV7SH 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
f!13Ob<8r 下面就可以修改holder的operator=了
qV:TuR-|w 3u&)6C?YM template < typename T >
8~:s$~&r assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
_g%h:G&^ {
e<duDW$X return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
k@9CDwh*s }
Vy@0Got5= s E0ldN" 同时也要修改assignment的operator()
jI45X22j `+ 5,=S template < typename T2 >
rk< 3QXv T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
\KkAU 6 现在代码看起来就很一致了。
:z a:gs0 gbjql+Mx+ 六. 问题2:链式操作
-b'a-? 现在让我们来看看如何处理链式操作。
c-=z<:Kf 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。
/YD2F 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。
{7d\du&G 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。
<gjA(xT5 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
VD+y4t'^ 4j}uVGi{e template < typename T >
0%;y'd**Ck struct result_1
i~uoK7o|G {
H\<^p",` typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
D0
,t,,L } ;
1 2J#}| !z|a+{ 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:
u8Oo@xf0Fr U_
*K%h\m template < typename T >
3#~w#Q0% struct ref
W'f)W4D$6 {
|$sMzPCxOk typedef T & reference;
/=~o|-n8@ } ;
qL/XGIxL? template < typename T >
ILMXWw struct ref < T &>
??h4qJ {
g<jgR*TE` typedef T & reference;
$pfN0/`( } ;
*;Gn od< ~v^I*/uY 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
wSIfqf+y u>h|A(< template < typename T >
zjUT:#(k typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
&]P1IQ {
v 8NoD_ return l(t) = r(t);
0qhSV B5 }
e2vLUlL8 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
vz}_^8O 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
];hK5
a@niig 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
Fv2U@n6'v _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
0uwe,; _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
*?s"~XVs +5 调用divide的对象返回一个add对象。
*;X,yEK[ 最后的布局是:
~pve;(e= Add
&N\4/'wV / \
oV=~Q#v Divide 5
Lk:Sju / \
oC >l|?h, _1 3
*8#]3M] 似乎一切都解决了?不。
Yo a|.2f 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
j
hr pS 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
}S}9Pm,: OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
X+;{&Efrl ddG5g template < typename Right >
Ct\n1T } assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
X9/]<Y<! Right & rt) const
'?j,oRz^T {
J'4V_Kjg- return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
bZ_vb? n }
rIo)'L$uU 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
J4>k9~q 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。
\o=YsJ8U 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。
jO+#$=C 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。
HVkq{W|w 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*
JbZT 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?
i.Jk(%c 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:
Q~S3d #Y;tobB template < class Action >
fqQ(EVpQ class picker : public Action
~
$QNp#dq {
M<VZISu)dy public :
!3T,{:gyrI picker( const Action & act) : Action(act) {}
KQv97#n1 // all the operator overloaded
?K/N{GK%{ } ;
HDV$y=oHh xXn2M*g 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。
_7qGo7bpN 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:
,)](h+zl_6 |\iJ6m;a template < typename Right >
.W1i3Z 6g picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
BjsF5~+\ {
IolKe:'>@ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
$(JB"%S8c }
:jUu_s} "{Jq6):mp Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
3D*vNVI 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
P@pJ^5Jf Q\k|pg? template < typename T > struct picker_maker
JC}oc M
j0 {
wjnQK typedef picker < constant_t < T > > result;
gHe%N?' } ;
^ua8Ya template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
@/yJTMcf {
i!+Wv- typedef picker < T > result;
U{%N.4: } ;
x;L.j7lzA; O2 sAt3' 下面总的结构就有了:
\yNe5 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
oGa8#> picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
1`z^Xk8vt picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
A(dWAe, 至此链式操作完美实现。
_b(y"+k =SqI#v M);@XcS 七. 问题3
XBF]|}% 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
}W)c-91 {u4=*>?G template < typename T1, typename T2 >
h..D1(M ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
X5`#da {
rs?"pGz; return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
yw3E$~ k }
Fs|aH-9\ 7UzbS,$x 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
FsdxLMwk1 E"{2R>mU~ template < typename T1, typename T2 >
0>KW94 struct result_2
+_h1JE_}D {
2A^>>Q/,u typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
(ev(~Wc } ;
KNZN2N)wR *#n?6KqZ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
yu>DVD 这个差事就留给了holder自己。
Ous_269cM )n&@`>vm {vL4:K template < int Order >
6JYVC>i class holder;
/v^1/i template <>
N-g=_86C" class holder < 1 >
!gm;g}]szG {
%1Pn;bUU! public :
OB{d^e} template < typename T >
>,V~-Tp struct result_1
%Gk?f=e {
}#3'72 typedef T & result;
v|r=}`k= } ;
I2R"
Y< template < typename T1, typename T2 >
hCcAAF*I;5 struct result_2
&1:_+ {
(6*CORE
typedef T1 & result;
M-Tjp'=* } ;
Q{~ WWv template < typename T >
v[O }~E7' typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
9Un3La8PX {
`qnNEJL, return (T & )r;
s$,gM,|cK }
I!L`W
_ template < typename T1, typename T2 >
jBO/1h= typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
{ vf"`#Q9 {
Wt%+q{ return (T1 & )r1;
Hlr[x }
~_ 8X%uty } ;
%}nNwuJ D[NJ{E.{ template <>
8?>
# class holder < 2 >
z~S(OM@olJ {
:U}. public :
^4\hZ template < typename T >
~'[0-_]=f struct result_1
c89+}]mGq {
)5479Eb_ typedef T & result;
Hj>(kL9H } ;
sr=~Uq{g template < typename T1, typename T2 >
=u5a'bp0;; struct result_2
*K<|E15 , {
\x,q(npHi typedef T2 & result;
@&AUbxoj } ;
gtV^6(Y template < typename T >
cQ?eL,z typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Z/r =4 {
TspuZR@2 return (T & )r;
8$+mST'4N }
MYD`P2F template < typename T1, typename T2 >
bI_6';hq! typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
%a_ rYrL {
8R) 0|v&; return (T2 & )r2;
LR:v$3 G( }
/Vg=+FEO } ;
&tAhRMa S[2uez` [dQL6k";b 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> >。
kXfTNMb 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
U/W<Sa\` 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
fbG+.' 5Hli@:B2s return l(i, j) = r(i, j);
pdz_qj!Z 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
b-d{)-G{( 1[;
7Ay return ( int & )i;
Cggu#//Z}Q return ( int & )j;
}f~:>N# 最后执行i = j;
k3HPY}- 可见,参数被正确的选择了。
@%oHt*u
JJHfg) EO_:C9=d{ <WHu</ hLv~N} 八. 中期总结
kE8\\}B7 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:
xF#'+Y 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
QGR}`n2D 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
^5MPK@)c,/ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
W<QMUu kK,Ne%}a2K oc^j<!Rh nQtp 4 B2R^oL'} /.1yxb#Z?, 九. 简化
!Lu noC>B 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。
xy^t_];X 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
KBe\)Vs 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:
UdiogXZ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
RZ6[+Ygn +-*/&|^等
]52.nxs~ 2. 返回引用。
T"b'T>Y =,各种复合赋值等
7 K5D,"D;1 3. 返回固定类型。
@MoBR. 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
@U 6jd4?) 4. 原样返回。
Mur)' operator,
d
:a*;F 5. 返回解引用的类型。
`<"@&N^d operator*(单目)
Fuz'! 6. 返回地址。
xa=Lu?t%< operator&(单目)
Fad.!%[ 7. 下表访问返回类型。
J[k,S(Y operator[]
' 1 }ybSG 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
w
YEkWB^ operator<<和operator>>
oy _DYop (\I9eBm 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。
Rs +), 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Qvx[F:#Tk "KiTjl`M, template < typename Left >
, S
} struct value_return
ROWI.| {
4#D<#!]^ template < typename T >
(v)/h>vS struct result_1
%3:[0o={d {
e!B>M{ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
}#<mK3MBe } ;
vT&)
5nN gB)Cmw* template < typename T1, typename T2 >
.,9e~6} struct result_2
<b,oF]+;z {
#$^vP/"$ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
7;i [ } ;
gic!yhsS_ } ;
(>R z|k0${iu# qk
*b,`; 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
|b+ZKRW >* )fmfY 下面我们来剥离functor中的operator()
%S$+3q%F 首先operator里面的代码全是下面的形式:
b;5&V_ ;_oJGII?br return l(t) op r(t)
G &QG Q return l(t1, t2) op r(t1, t2)
K-2oSS56 return op l(t)
)s~szmJoVD return op l(t1, t2)
NRI@M5 return l(t) op
A0l-H/l7 return l(t1, t2) op
JP1XH k return l(t)[r(t)]
f
=MP1q[ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
v[+ ] 4c'F.0^ 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:
ecsQshR 单目: return f(l(t), r(t));
nSr_sD6" return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
z4iTf8 双目: return f(l(t));
&~K4I return f(l(t1, t2));
l8~s#:v6X 下面就是f的实现,以operator/为例
H2JKQm_ v 1VH&~e struct meta_divide
*Tum(wWZ {
xa[)fk$6 template < typename T1, typename T2 >
53<.Knw5a static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
]pq(Q:"P,5 {
@QO^3%b8 return t1 / t2;
:lBw0{fP }
$V\Dl]a1 } ;
QF4)@ r{2x ^iqy|zNtn 这个工作可以让宏来做:
{ u %xc"0y Ial"nV0>0 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
I&wJK'GM` template < typename T1, typename T2 > \
,.z?=]'en static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
)qua0'y]@ 以后可以直接用
i?:#lbw_ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
N#p%^GH 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
AaLbJYuKd (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
k!"6mo@rd yXT.]%) JI[{n~bhGD 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
n/ZX$?tKAK \gFV6 H?` template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
'mTQ=1 class unary_op : public Rettype
Y3JIDT^ {
?3y>K!D(A Left l;
gx.\&W b public :
&>xz unary_op( const Left & l) : l(l) {}
`d}t?qWS;F hplx s# template < typename T >
OK(xG3T typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&,tj.?NCn {
j;J`PH return FuncType::execute(l(t));
4YgO1}%G }
g=$nNQ
\6= nyL$z-I) template < typename T1, typename T2 >
&N*l ?7( typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
AAF']z<4_" {
*G8Z[ht%r return FuncType::execute(l(t1, t2));
+y^'\KN }
~(`&hYE } ;
+E']&v$ E(_lm&,4+ `$MO;Fv,G 同样还可以申明一个binary_op
Pa'N)s< {s0!hp template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
pf&U$oR4 class binary_op : public Rettype
SB`xr!~A] {
>*EJ6FPO Left l;
7AF6aog Right r;
u%5 ,U- public :
6OR) 97 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
(
6ucA %@8#+#@J0 template < typename T >
'vV+Wu#[ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
uR.`8s| {
M5P3; return FuncType::execute(l(t), r(t));
}l&y8,[: }
-b)3+#f :1;"{=Yx} template < typename T1, typename T2 >
%'/^[j# typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:o:Z {
r::0\{{r"p return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
f?TS#jG4} }
xwj{4fzpk{ } ;
o7^0Lo5Z? 2J (nJT" ,hZ?]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
bc;?O`I< 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
2Z ?l,M~ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
jhkXU+4 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。
y,K> Wb9e 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
pLM?m 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。。。
Lj/ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
u
$B24Cy. 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
q.j$]?PQ 下面是修改过的unary_op
pb G5y7 xZ(d*/6E template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
g1 =>u class unary_op
Qn.3B {
03_M+lv Left l;
>Bu_NoM \odns public :
!}sF# !3{.
V\P) unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ge1U1o mex@~VK template < typename T >
{R/e1-; struct result_1
IJC]Al,df {
o6:@j#b typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
v^;vH$B } ;
Qwp2h"t` ?A04qk template < typename T1, typename T2 >
~6+Um_A_L struct result_2
u$X =2u:P {
JSx[V<7m typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
FEX67A8/; } ;
nU 0## V;Q@'<w template < typename T1, typename T2 >
J(A+mYr{: typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
16Jjf|]j {
m)]|mYjju return OpClass::execute(lt(t1, t2));
d[*NDMO }
"ZA`Lp;%w .- []po template < typename T >
s>[Oe|` typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:a:m>S<~ {
Z_7TD) return OpClass::execute(lt(t));
WI.+9$1:P }
eLbh1L AP8J28I } ;
Yv2L0bUo: kBY#=e). _Y$v=!fY& 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
%e_){28 n 好啦,现在才真正完美了。
BqdGU-Q 现在在picker里面就可以这么添加了:
uaxkGEXr 1_StgFu u template < typename Right >
aC<fzUD;
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
)Y"t$Iw" {
K6@ %@v return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
(a~V<v" }
E.-2 /'i 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
~H"-km"@ *OHjw;xm+ }.=@^-JBA5 ;!OME*?m< 5d}bl{ 十. bind
Tb*Q4:r" 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
y+izC+ 先来分析一下一段例子
|HPb$#i Zc*#LsQh.` o[S
Mt int foo( int x, int y) { return x - y;}
r4iT
9D bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
%WYveY bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
EJJ&`,q 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。
B74]hgK 我们来写个简单的。
5RY rAzQo 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
h*sL' fJ] 对于函数对象类的版本:
h(^[WSa U;gy4rj template < typename Func >
6c}nP[6| struct functor_trait
WckWX]};S {
:z$+leNH\ typedef typename Func::result_type result_type;
'o7V6KG } ;
7'@~TM 对于无参数函数的版本:
q@Zeu\T,*# 5o0H7k] template < typename Ret >
Yof]
struct functor_trait < Ret ( * )() >
4hn'b[ {
QR$m i1Vv\ typedef Ret result_type;
j'UWgwB } ;
?Uhjyi 对于单参数函数的版本:
w"
A{R &*~_ "WyU template < typename Ret, typename V1 >
ZZ>(o
d!B struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
#O7phjzgD {
kQrby\F(< typedef Ret result_type;
@X_)%Y-^O } ;
<_4'So> 对于双参数函数的版本:
w}x&wWM F5\{` template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
\u 6/nvZ]N struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
f^[m~ {
Gk|T1% typedef Ret result_type;
D5!I{hp" } ;
''.\DC~K 等等。。。
MhN8'y( 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Angt=q 3[%n@i4H| template < typename Func >
e ,A9N%M struct func_return
M|7{ZE`Y {
PxJvE*6^H template < typename T >
~B`H5# struct result_1
H8!lSRq {
VQpwHzh typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
,){WK|_ } ;
u"kB`||( 2c5)pIVEy template < typename T1, typename T2 >
4& 9V struct result_2
IZZ
$p{ {
^i17MvT'
typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
\~""<*Hz } ;
g=S|lVQm } ;
CrX1qyR w#;y E_K32)J- 最后一个单参数binder就很容易写出来了
<z{,@Z} wPpern05 template < typename Func, typename aPicker >
alZ83^YN' class binder_1
h ?+vH{}j {
V_T~5%9Fy Func fn;
?O/!pUAu aPicker pk;
Gk<6+.c~ public :
u:\DqdlU` 6+yA4pRSd template < typename T >
oF5~|&C struct result_1
*0%G`Q {
nkz^^q`5l7 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
[3(lk_t } ;
+InFv"wt P? LpI`f template < typename T1, typename T2 >
E^V4O l< struct result_2
'k9 1;T[ {
1zY"Uxp typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
k)S'@>n{u } ;
U p: M[S
h=ko_/< binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Yfx'7gj h7>`:~ template < typename T >
((]Sy,rdk typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
O@,9a~Ghd {
@%$<,$= return fn(pk(t));
6ieP` bct }
>3y:cPTM5 template < typename T1, typename T2 >
7.C~ OrGR typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'E1m-kJz {
}%k3 return fn(pk(t1, t2));
DsGtc<l% }
T3^(I~03 } ;
R(DlJ $jv/00:& IHNl`\Le 一目了然不是么?
nSh}1Arp/ 最后实现bind
=^gZJ@ " IC0v9 "TePO7^m template < typename Func, typename aPicker >
Y+_t50S picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
PkxhR;4 {
kY`L[1G$ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
I0C$ }
@ (LEuYq} <>^otb,e$ 2个以上参数的bind可以同理实现。
~!TRR. 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。
i?CXDuL H6]z9 8 十一. phoenix
uOprA`3 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Tjza3M \*6Ld%:h$ for_each(v.begin(), v.end(),
haIH `SY (
m8<l2O=m do_
YCEdt>5PA [
TSAVXng cout << _1 << " , "
$&[}+?? ]
UBvea(z-# .while_( -- _1),
;]xJC
j cout << var( " \n " )
#&ZwQw )
V.Ki$0> );
E]j2%}6Z% ]-G10p}Ph- 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
Id;YIycXe 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
i$!-mYi+Q! operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Q7@.WG5 那么我们就照着这个思路来实现吧:
a}MSA/K( *FrlzIAom 1dahVc1W template < typename Cond, typename Actor >
[<p7'n3x class do_while
E;Sb
e9] {
LU4k/ Cond cd;
3G)Wmmh"a Actor act;
R#UcwX}o public :
|VRzIA4M\ template < typename T >
7BDRA},o struct result_1
_.y0QkwV {
&E&e5(&$ typedef int result_type;
WYklS<B[ } ;
l.Qv9Ll|b ypK1
sw do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
1hn4YcHb N?mTAF'M template < typename T >
"]M]pR/j typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1^4z/<ZWm {
8V$ :th(' do
aOH$}QnS {
Y}pCBw act(t);
ZfYva(zP{Q }
39(]UO6^; while (cd(t));
xF4>G0 return 0 ;
H=j&uv8 }
- s,M+Q(< } ;
sw'?&:<"Ow tgP x!5U gI SP . 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
_z$lg]q 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。
"+6:vhP5 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。
0*F{=X~L 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。
:DlgNR`bq 下面就是产生这个functor的类:
}yfSF|\ dMnJ)R P~5[.6gW template < typename Actor >
'9Hah class do_while_actor
jeM/8~^4- {
Q8kdX6NMd& Actor act;
cx(aMcX6 public :
t'@qb~sf do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
cCoa3U/ Xo{|m[, template < typename Cond >
X(Wd picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
0=2D90 } ;
;;2Yfn'`9 IU8/B+hM~ JIl<4 %A 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
7eh<>X!TX 最后,是那个do_
*P#okwp gdu8O!9) Z*}5M4 class do_while_invoker
.%D9leiRe {
Tw!]N%E public :
9D2}heTN template < typename Actor >
*h`%u8/{ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
kXmnLxhS/ {
]5+db0 return do_while_actor < Actor > (act);
Jv|uI1V }
Iq@: n_~ } do_;
{g:I5
A# -gWqq7O 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
meHnT9a^ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
&:i|;^^2 最后来说说怎么处理break和continue
J;K-Pv+ 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。
+wAH?q8f 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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