一. 什么是Lambda
Uw7h=UQh 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
IqoR7ajA 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,
HKUn`ng b"{'T]"*j N=7pK&NHSG k-^mIJo} class filler
5f 5f0|ok {
:w^Ed%>y7 public :
#e$5d>j( void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
*vwbgJG! * } ;
73\JwOn~ &eX!#nQ_. |Ur"&
Z{ 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
{fjdr BNs@n"k V6,H}k fd.^h*'mU for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
]%u@TK7 K42K!8$ @W"KVPd 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
z+n,uHs Jh!I:;/ )`(p9@,V #$8% w 二. 战前分析
",KCCis 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
@y\XR 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
i=oU;7~zK 5lUF7:A># %#xaA'?
[ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
2$ze=
/ l /* --------------------------------------------- */
wG-HF'0L vector < int *> vp( 10 );
<"my^ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
y1+*6| /* --------------------------------------------- */
4J/}]Dr5 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
7\ s"o&G /* --------------------------------------------- */
?b>,9A.Z int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Eu@huN*/ /* --------------------------------------------- */
"ozr+:#\ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
t^G"f;Ra+ /* --------------------------------------------- */
cmU1!2.1E for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
1oWED*B heC/\@B $m-2HhqZ (Hb:?( 看了之后,我们可以思考一些问题:
4i(JZN? 1._1, _2是什么?
UKT%13CO4U 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
aGtf z) 2._1 = 1是在做什么?
oF1,QQ^dg 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
D!Pq4'd( Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
0vD7v S]Mw#O| ]rH\`0 三. 动工
MS
81sN\d 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
8h*Icf tne ST. L"1}V /)}q Xx& template < typename T >
($; 77fPR class assignment
`-J%pEIza {
ZJzt~
H T value;
afuOeZP public :
deV
8 assignment( const T & v) : value(v) {}
?kH8Lw~{5W template < typename T2 >
%Q
fO8P T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
e]$}-i@# } ;
1Vrh4g.l QLvHQtzwX J$GUB3
G 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
1VG4S){}\9 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Uyg5i[&X@ aJbO((%$|u 8m\7*l^D: 0uOkMuy< class holder
rrBsb - {
xSsa(b public :
v4`"1Ss,K template < typename T >
AQ,'
6F9 assignment < T > operator = ( const T & t) const
'$ => {
Mh:L$f0A%O return assignment < T > (t);
l3Q(TH ~I }
#*K}IBz } ;
t4zkt!`B 9=8iy
w lhAX;s&9 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:
t\~P:" |y!=J$$_H static holder _1;
/v1Q4mq Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
w[zjerH3 =hC,@R>; for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
93("oBd[s( 而不用手动写一个函数对象。
[65`$x- ~962i#&4 ao1(]64X" 8*#R]9 四. 问题分析
s%nUaWp~ 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。
%et }A93 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。
k;AD`7(= 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Sq/
qu-%X 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
=jOv] / 下面我们可以对这几个问题进行分析。
c[wla<dO* aeFe!`F 五. 问题1:一致性
6}[I2F_^ 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?|
:cem,#(= 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
cu7hBfj AN8`7F1 struct holder
|:nOp(A\* {
m? J0i>H
//
4o
<Uy template < typename T >
u~7hWiY<2 T & operator ()( const T & r) const
H]{v;;'~ {
(C-{B[Y return (T & )r;
r3&G)g=u }
|[<_GQl } ;
U@_dm/;0& EUD~CZhS"k 这样的话assignment也必须相应改动:
,
pDnRRJ! %p^wZtm template < typename Left, typename Right >
Xx."$l class assignment
:DrWq{4 {
`w#Oih!6A| Left l;
v5!d$Vctu Right r;
2&:f&" public :
h)ECf?r< assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
QRc{vUR& template < typename T2 >
w28o}$b` T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
@=bLDTx;c) } ;
A!s`[2 Z jSh5!6O 同时,holder的operator=也需要改动:
ddJQC|xR} >kj`7GA template < typename T >
qON|4+~u% assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
R&8Iz
yM {
H[s(e56z return assignment < holder, T > ( * this , t);
+%zAQeb }
7E r23Q
V+*
P2| 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。
YSr9VpqWV 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Xb:;</ c]x1HvPE return l(rhs) = r;
jSD#X3qp 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。
aktU$Wbwl 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
[-65PC4aN Y_;#UU689 template < typename Tp >
tvkb~ class constant_t
B6u/mo< {
\rx3aJl const Tp t;
*xx'@e|<; public :
X[*<NN constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
0Is,*Srr template < typename T >
a]JYDq`,3 const Tp & operator ()( const T & r) const
BWeA@v {
[pC$+NX return t;
x[wq]q#* }
fM]+SMZy } ;
]e"=$2d$ 3EV;LH L 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
'DY`jVwa 下面就可以修改holder的operator=了
CY
4gSe? R@58*c:U( template < typename T >
wj*,U~syB assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Jj>?GAir {
NO7J!k? return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
+6sy-<ZL: }
Ed0QQyC@9 _(_a*ml 同时也要修改assignment的operator()
j@W.&- _ '-r).Xk template < typename T2 >
6LOnU~l, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
&vo--V1| 现在代码看起来就很一致了。
9v;Vv0k_ Od)Uv1 六. 问题2:链式操作
H{@Yo\J 现在让我们来看看如何处理链式操作。
#o=y?( 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。
b(*!$EB 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。
?x$"+, 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。
i2@VB6]? 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
fV &KM*W*@ *"+=K,#D template < typename T >
#zG&|<hc struct result_1
6.CbAi3Z
{
gQ o] typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
;\a
YlV- } ;
%7"q"A r[ _BM"
]t* 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:
nG,A@/N >QjAoDVX? template < typename T >
X}=n:Ql'YY struct ref
^`*9QjY {
Y'c>:;JEe typedef T & reference;
|XT)QK1 } ;
D8inB+/- template < typename T >
!S^AgZ~ struct ref < T &>
T m_bz&Q {
yWg@v+ typedef T & reference;
T_s_p } ;
Y#!UPhg< 4H,`]B8(D 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
n(b(yXYm] 4~k\j template < typename T >
6DM$g=/' typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
d:ARf {
O-ew%@_ return l(t) = r(t);
H2&@shOOQJ }
LM$W* 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。
I(]}XZq 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
TlXI|3Ip B:dB,3,`( 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
D2<fw# _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
^"VJd[Hn _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
W}3.E "K +5 调用divide的对象返回一个add对象。
"8c@sHk(w 最后的布局是:
"w^!/ Add
#D<C )Q / \
bP8Sj16q Divide 5
O;z,qo X / \
~rlB'8j( _1 3
~?D4[D|sB 似乎一切都解决了?不。
9)y/:sO<P 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。
_76PIR{an 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。
yL%K4$z 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:
y-T| # ^M3~^lV template < typename Right >
)`SES." assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
!Nu<xq@! Right & rt) const
?p9VO.^5 {
fdxLAC return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
VO,!x~S! }
RS"H8P4W 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
e>7]w,*| 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。
u}>#Eb 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。
|S_T^'<W 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。
2VF%@p 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。
B268e 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?
FYOD
Upn 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:
,`wXg us;YV<)d template < class Action >
y)F;zW<+ class picker : public Action
_wC3kAO {
?Eg(Gu.J public :
Q~814P8] picker( const Action & act) : Action(act) {}
FqkDKTS\& // all the operator overloaded
`sUZuWL_ } ;
7Ilm{@b= N/]o4o 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。
q`|LRz&al 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:
J1/?JfF BHd&yIyI template < typename Right >
k]W[` picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
GT~)nC9f {
ZtV9&rd7 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
]Oh@,V8 }
<p}R~zk aHs^tPg Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
{n(b{ibl 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。
;6gDV`Twy 5j:0Yt template < typename T > struct picker_maker
4,..kSA3iw {
~u)}ScTp typedef picker < constant_t < T > > result;
]p*l%(dhY } ;
V\6=ySx template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
VOKZ dC- {
p%iGc<vHX typedef picker < T > result;
3Dg,GaRk } ;
WzAb|&? JCz@s~f\y 下面总的结构就有了:
]Gpxhg 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。
Yb:\a/ y 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。
P#pn*L*"T picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
E>&n.% 至此链式操作完美实现。
@L>q(Kg &/mA7Vf>eR nS/)P4z 七. 问题3
d1T,eJ} 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。
B,M(@5wz UV5Ie!\nm template < typename T1, typename T2 >
1lq(PGX)
??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%F\?R[^5 {
Acnl^x7Y1 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
e.]K L(' }
aF)1Nm[ GRGzP&}@ 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:
^sa#8^,K nFE4qm template < typename T1, typename T2 >
=3|O%\ struct result_2
W^fuScG)c {
Z= jr-)kK typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
g1XZ5P} f } ;
zEs>b(5u 3l)h yVf& 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?
ipQLK{]t 这个差事就留给了holder自己。
8S>&WR%jH] ([
jF4/ `n$I]_}/% template < int Order >
%R@X>2l/_ class holder;
7+]=- template <>
&f!z1d-qg? class holder < 1 >
bx<RV7>0 {
6WV\}d: public :
0.dgoq3u template < typename T >
5:O-tgig. struct result_1
/3A^I{e74
{
HkQ*y$$ typedef T & result;
VGtC)mG8) } ;
&Ts-a$Z7?S template < typename T1, typename T2 >
eK.e|z| struct result_2
j2Tr$gx< {
>"gf3rioW typedef T1 & result;
r~N"ere26 } ;
)A!>=2M` template < typename T >
gfsI6/Y typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
EG0WoUX| {
TftHwe):V return (T & )r;
L~(_x"uXd }
Ae69>bkE0 template < typename T1, typename T2 >
+# GQ, typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
j*F`"df {
Mzsfo;kk+ return (T1 & )r1;
=3q/F7- }
mu?Eco`~ } ;
;FBUwR} 0|2%vh >J template <>
$wmvKQc{lx class holder < 2 >
bA=
|_Wt {
(:._"jp] public :
0dhF&*h|L template < typename T >
ktj]:rCkF struct result_1
CK:y? {
Yiry["[]Q typedef T & result;
NLS%S q } ;
/3eKN template < typename T1, typename T2 >
8CnRi struct result_2
an4GSL {
7:9.&W/KE typedef T2 & result;
M%1}/!J3 } ;
XEn*?.e template < typename T >
_{R=B8Zz\ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
'&.# {
+|bmT return (T & )r;
A]YVs }
\]P!.}nX# template < typename T1, typename T2 >
_Dym{!t typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
A$#p%yb {
6fd+Q
/ return (T2 & )r2;
xZ|Y?R5m }
*GxTX3i}vc } ;
jov:]Bic }| J79s2M {Z3dF)> 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
|~'IM3Jw(Y 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
"`M?R;DH 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
>tO`r.5u9 RY c!~Wh~Y return l(i, j) = r(i, j);
t]$P 1*I 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
PH?#)lD Sp7ld7c return ( int & )i;
+<xQM h8 return ( int & )j;
}Z{=|rVE 最后执行i = j;
Ggl~nxz 可见,参数被正确的选择了。
,Y|^^?'j
Q bx]N>k J IX*idcxR \2ZPj)&-E %CS@g.H=_ 八. 中期总结
f 1w~!O9 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:
emK$`9 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Kl2lbe7 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
)\6&12rj 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
X5X?&* %{ OH5>vV'i Lb;zBmwB N@O8\oQG )dY=0"4Z w"SoeU 九. 简化
YyTSyP4 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
e=4+$d 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
BT)X8>ct 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:
D[_| *9BC 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
-8r +-*/&|^等
~><^'j[ 2. 返回引用。
T :/,2.l =,各种复合赋值等
3 n'V\Hvz 3. 返回固定类型。
L]d-hs 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Hir Fl 4. 原样返回。
D8>enum operator,
EI_ 5. 返回解引用的类型。
@y82L8G/ operator*(单目)
wY~&Q}U 6. 返回地址。
1Ab>4UhD operator&(单目)
C8vOE`U,J 7. 下表访问返回类型。
4'-|UPhx operator[]
OE4+GI.r- 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
]8icBneA~' operator<<和operator>>
,y+$cM( p/U+0f OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
-O&CI)`;B 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
VH=S?_RY> PH>
b-n template < typename Left >
Zs}5Smjl;% struct value_return
SB5&A_tr {
td4[[ / template < typename T >
abJ"
[ struct result_1
AJSx%?h:6 {
qTAc[Ko typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
]J:1P`k. } ;
U5-@2YcH d'/TdVM template < typename T1, typename T2 >
J|X
6j&- struct result_2
;Ra+=z}> {
_R.B[\r@ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
8F:e|\SB# } ;
HcedE3Rg } ;
]S(%[| /[ 6j)HIS jS+AGE?5e 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
s/7 A7![ d3W0-INL 下面我们来剥离functor中的operator()
a)S+8uU 首先operator里面的代码全是下面的形式:
?V}j`r8|\4 _UT$,0u_i return l(t) op r(t)
^2$ lJ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
B*~5)}1op return op l(t)
NvHJ3> "% return op l(t1, t2)
BWrv%7 return l(t) op
t=u
Qb= return l(t1, t2) op
?gPKcjgoH! return l(t)[r(t)]
Q}!mx7b0] return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
$uap8nN 5*E#*H 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
\MK*by 单目: return f(l(t), r(t));
c\ia6[3sX return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
B 9T!j]' 双目: return f(l(t));
Rb%%?*| return f(l(t1, t2));
cuK,X!O 下面就是f的实现,以operator/为例
zCOgBT~p ,SQZD,3v4 struct meta_divide
YKbaf(K)9 {
P%#*-zCCx template < typename T1, typename T2 >
Vpr/ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
z81esXl {
*1 G>YH return t1 / t2;
p_UlK8rb }
@&]#uRl|[ } ;
<L{(Mj%Z 8ZCo c5 这个工作可以让宏来做:
[tg^GOf ' H)aQ3T4N5 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
etoo
#h"]1 template < typename T1, typename T2 > \
v3GwD00 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
M@3"<[g 以后可以直接用
@ JvPx 0 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
@h*fFiY&{ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
HLBkR>e (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
?%VI{[y#> WWL4`s jS;J:$>^ 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
/s-A?lw^2 >yXN,5d[ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
2P]L9'N{Y class unary_op : public Rettype
<H0R&l\ {
`'\t$nU Left l;
`xz<>g9e public :
/
}R z=& unary_op( const Left & l) : l(l) {}
'{[5M!B w~#nYM=fP! template < typename T >
L:(1ZS typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.<z!3O&L {
dgDy5{_ return FuncType::execute(l(t));
xl"HotsX-x }
(YY~{W$w( /'Pd`Nxl. template < typename T1, typename T2 >
ifo7%XPcg typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5OO'v07b {
4QIE8f
Y return FuncType::execute(l(t1, t2));
557(EM
}
wHIj<"2 } ;
%?aS#4jI V97,1` [w\9as/ E 同样还可以申明一个binary_op
mKT>,M p-%|P]& template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
A<\JQ class binary_op : public Rettype
A/7X9ir {
(_4;') 9 Left l;
H"Klj_<dH0 Right r;
tX!nsm1 public :
p~ .8\bI= binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
hoT/KWD, .))v0 template < typename T >
+525{Tj typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@Kf_z5tm: {
be e5 return FuncType::execute(l(t), r(t));
/T,Z>R }
RUr=fEH []0mX70N template < typename T1, typename T2 >
/)xlJUq typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
QZX~T|Ckv {
BS&;n return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Cda!Mk: }
\uME+NF } ;
+[J/Zw0{ EZ.!rh~+ &20P,8@ 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
N)S!7%ne 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
px SX#S6I DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
3+J0!FVla 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。
`:O\dN>ON 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
J(#mtj>v_ 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。。。
*_ +7ni 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Gn)y>
AN 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)
"lNzGi-H 下面是修改过的unary_op
]I/Vb s M0|'f' template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
hUz[uyt class unary_op
N$TL;T> {
cECi') Left l;
htm{!Z]s0 q>s-Y| public :
4wi(? Xnuzr"4u unary_op( const Left & l) : l(l) {}
=SD\Q!fA \<vNVz7.D template < typename T >
fbFX4?- struct result_1
Qp2I[Ioz3 {
9_fePS|Z4 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
wh:1PP } ;
VR!-%H\AW * MM[u75 template < typename T1, typename T2 >
}X;U|]d struct result_2
qn"D#K'&( {
`o79g"kxe typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
!:LJzROh } ;
o{*ay$vA] 0)9"M.AIvo template < typename T1, typename T2 >
55t\B ms{ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
l7JY]?p {
5cK@WE: return OpClass::execute(lt(t1, t2));
y[O-pD` }
+pH@oFNK \Hqc9&0 template < typename T >
n:U>Fj>q typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
A =Dhod {
nK3k]gLc{ return OpClass::execute(lt(t));
7&O`p(j }
)4xu^=N&as %~j2 ('Y } ;
.[DthEF a;$P:C{gj? &V7>1kD3 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
*QM~O'WhD 好啦,现在才真正完美了。
69kJC/1+l 现在在picker里面就可以这么添加了:
w:o-klKXY iRG?# " template < typename Right >
Je4Z(kj 0 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
I\\QS.2 {
9umGIQHnil return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
>EXb|vw
}
v&g0ta@ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
-~)OF +Ra3bj l rZbEvS %Y4e9T". ">dq0gD 十. bind
U},=LsDsW4 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
?p[O%_Xf 先来分析一下一段例子
8_uzpeRhJc w W$(r- 7.<^j[? int foo( int x, int y) { return x - y;}
;]CVb`d bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
GR'Ti*Qi bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
r)1Z(tl 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。
1xnLB>jP# 我们来写个简单的。
+TN9ujL6@ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
tJ&5tNl 对于函数对象类的版本:
A%Z)wz{ 7s'- +~ template < typename Func >
(#(Or struct functor_trait
lS{r=y_0. {
kvsA]tK. typedef typename Func::result_type result_type;
v7trr W} } ;
AyE\fY5 对于无参数函数的版本:
&h$|j Y9 r3XhVI template < typename Ret >
}bB`(B,m struct functor_trait < Ret ( * )() >
)_jSG5k {
=Pe><k typedef Ret result_type;
ED![^= } ;
ARh6V&Hi- 对于单参数函数的版本:
*QE<zt a0Oe:]mo\ template < typename Ret, typename V1 >
-E&e1u,Mi struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
ul5|.C {
Zu<]bv typedef Ret result_type;
Sn3:x5H,l } ;
#P2;K
dDO 对于双参数函数的版本:
7CvD'QW / UWG+#,1J.\ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Kf7WcJ4b struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
=N.!k Vkl {
^!:"Q3 typedef Ret result_type;
MWWu@SY } ;
h:qHR]
8dZ 等等。。。
Edt}",s7 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Ruh)^g pe04#zQK template < typename Func >
S;@ay/*~ struct func_return
]j.k?P$U} {
SHdL/1~t template < typename T >
l\q}
|o struct result_1
)ctr"&- {
>w'$1tc?+F typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
%l9$a`& } ;
7
Yv!N ZykrQ\q9 template < typename T1, typename T2 >
?F$6;N6x struct result_2
BD;H
{
zQuM !. typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
H/cTJ9zz } ;
E'dX)J9e$/ } ;
-wr(vE, FRyPeZR -Wo15O" 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Y_H/3?b% Ky9W/dCR template < typename Func, typename aPicker >
!sIwFv) class binder_1
]A:( L9 {
K84&sSi Func fn;
m/${8 aPicker pk;
6}&^=^- public :
f~\Xg7< 6M><(1fT template < typename T >
$-G`&oT struct result_1
Lar r}o= {
^Vo"fI`=C typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
>BiRk%x } ;
"n- pl >A jCl template < typename T1, typename T2 >
!EFBI+?& struct result_2
y lL8+7W {
|>utWT]S typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
\|+/0USn } ;
>[3X]n,0 uW[3G binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
dtW0\^ .L #EwK"S~ template < typename T >
'
iQ9hQjD typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6Y?`=kAp {
Ml`vx return fn(pk(t));
%8D?$v"#Z }
1X@b?6 template < typename T1, typename T2 >
A@ VaaX typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
L+R>%d
s {
vfbe$4mH return fn(pk(t1, t2));
TA)LPBG }
d.\PS9l } ;
M_&4]\PkCy VD;j[~/Z #]zhZW4 一目了然不是么?
W8*
2;F] 最后实现bind
P6HGs?
* "L_-}BK 5c;En6W template < typename Func, typename aPicker >
AN10U;p/O picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Mo|yv[(K, {
|Ylg$?,9* return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
)F
E8D }
0M\NS$u(Y 3H'*?|Y(# 2个以上参数的bind可以同理实现。
FfXZ|o$; 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。
#JS`e_3Rr
SsRVd^=;x 十一. phoenix
1ZNNsB Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
PW^ 8;[\QP Z3`2-r_= for_each(v.begin(), v.end(),
}xJR.]).KW (
C1ZyB"{
do_
o*;2mFP [
nP
u`;no cout << _1 << " , "
=c]a
{|W? ]
H5p5S\g-) .while_( -- _1),
\\s?B K cout << var( " \n " )
vzy!3Hiw )
<(uTst );
'a_s%{BJXg qb$_xIQpDL 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:
8r^j P.V 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
MCd F!{ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
i*
gKtjx 那么我们就照着这个思路来实现吧:
"aA_(Ydzj Xq%*#)M; O\JD, w template < typename Cond, typename Actor >
{9;eH'e class do_while
>]?Jrs {
U#"WrWj Cond cd;
g-eq Actor act;
T0?uC/7H public :
nrbazyKm template < typename T >
fp-m.d:| struct result_1
I4ctxMVP {
3.~h6r5- typedef int result_type;
9
P~d:'Ib } ;
xH@'H? tx)OJY do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
#{~7G%GPY5 |Cq8% template < typename T >
;%!tf{Si typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$2is3;h {
\
%_)_"Q do
4JSZ0:O {
Kt6C43]7 act(t);
#~*XDWvIS~ }
T N Ist while (cd(t));
|Z!@'YB return 0 ;
BDp:9yau }
rFO_fIJno } ;
1^tSn#j zM\IKo_" )1K! [W}t 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
mCK],TOA: 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
Mb~~A5 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
*@~`d*d 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
0QMaM 下面就是产生这个functor的类:
<H-tZDh5 _r[r8MB PJ0Jjoh"Y template < typename Actor >
k_BSY=$e*D class do_while_actor
EqoASu {
g@}6N.]# Actor act;
_ Q{T '; public :
-Sp/fjlq/ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
C|9[Al =!YP$hf Y template < typename Cond >
pOX$4$VR< picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
eL_^: - } ;
Jxf}b}^T %B0w~[!4} 1O23"o5= 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
s9G)Bd 8 最后,是那个do_
oFb\TiLu &b!vWX1N *^ey]),f54 class do_while_invoker
gU u&Vy\ {
=#b4c> public :
!2#\| NJk template < typename Actor >
7
TmK do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
8V,"Id][ {
7t`E@dm return do_while_actor < Actor > (act);
T0s35z9 }
iF8@9m } do_;
{[my"n2 CH55K[{< 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Imke/ =h 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
k"5`: qL 最后来说说怎么处理break和continue
:&qC <UD 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。
gO9'q='5l 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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