一. 什么是Lambda
:Z%-&)F 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
@.)WS\Cv#E 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,
p(>D5uN_}5 s}q tM.^W p~WX\; "^Vnnb:Z*o class filler
&6e A. {
.;F%k,!v public :
m$bYx~K void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
\NTVg6>qN } ;
X2T_}{ i&KBMx } `Cc-X7 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:
<!=:{&d% GC`/\~TM 0SR[)ma -e O>d} for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
U1Y0G[i) k%R(Qga qnFg7X>C, 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
j1HeX `
ZBOaN^if ^EJ]LNk} @ 3rJ $6W 二. 战前分析
3"Zc|Ck <? 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
O"}O~lZ[6T 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
+w?-#M# ka@yQ V %$_Y"82 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
QtA@p /* --------------------------------------------- */
MxOIe|=& vector < int *> vp( 10 );
&z05h<] transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
4C[kj /* --------------------------------------------- */
2?F?C sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Rrrq>{D /* --------------------------------------------- */
4-BrE&2f int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
rgo!t028^ /* --------------------------------------------- */
(%'`t(< for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
P~84#5R1 /* --------------------------------------------- */
z))rk vL% for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
N)/7j7c~; c*r@QmB: 9a#Y
D;-p F. I\?b 看了之后,我们可以思考一些问题:
EMPujik- 1._1, _2是什么?
0ybMI+* 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。
BoXPX2: 2._1 = 1是在做什么?
=zR9^k 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
Wcbm,O4u 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。
drvz
[
9; HQSFl=Q \*M;W|8aB 三. 动工
^fV-m&F)K* 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
\E6 0 `_sKR,LhB XqGa]/;} I+QM":2 template < typename T >
#r,!-;^'p class assignment
cd`P'GDF {
r`$P60,@C T value;
c_t7< public :
Wngc(+6O& assignment( const T & v) : value(v) {}
_q4Yq'dI template < typename T2 >
Fr-Vq=j& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
k(xB%>ns } ;
%XQJ!sC` ZFtJoGaR vXZ
) 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
\O]kf>nC 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Qb7&S5m Q9c*I,Oj N/[!$B0H@ 3vkzN class holder
"MD6 <H {
c& $[a%s public :
mKoDy`s template < typename T >
i*8j| assignment < T > operator = ( const T & t) const
l3+G ]C&< {
3sgo5D-rMI return assignment < T > (t);
(:^YfG~e }
{P3gMv; } ;
(Q.tH sX]gL 36Lf8~d4"h 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
W.59Al' (1[Z#y[ static holder _1;
lR/Uboyy Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
~.#57g F" _bRgr for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
0>"y)T3 而不用手动写一个函数对象。
11Uu5e!. pU<GI@gU S~W;Ld<>fB efuiFN; 四. 问题分析
AF,;3G 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
wc#k@"2AZb 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
r*ziO#[ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
[ {HTGz@( 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
TxH
amI l 下面我们可以对这几个问题进行分析。
og_ylCh: : rudo[L 五. 问题1:一致性
'UTMEN& 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
b>9?gmR{ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
JE# H&]
^F-2tc struct holder
s@g _F {
b!`6s //
YDZB$?&a template < typename T >
Js.G
hTs T & operator ()( const T & r) const
+HjSU2 {
(!?%"e return (T & )r;
3HNm`b8G4m }
i~3\dp } ;
brK7|&R< $GOF' 这样的话assignment也必须相应改动:
7\ X_%SM % ulk/I-y template < typename Left, typename Right >
s){VU2.ra class assignment
'H"!%y{:i {
?m9=Me Left l;
,|]k4F Right r;
I,"q:QS+ public :
b2RW=m- assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
9!0-~,o template < typename T2 >
vP_mS 4X T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Xc&J.Tw#4* } ;
'Tskx LoSrXK~0~J 同时,holder的operator=也需要改动:
LMN`<R(q] YRv}w3yQ template < typename T >
Hn/V*RzQ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
4^9qs%& {
s=1 k9
return assignment < holder, T > ( * this , t);
"Y"`'U=v }
9JeT1\VvHY Z`Jt6QgW 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。
BAG#YZB 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
nITkgN:s |x=(}g return l(rhs) = r;
,#9i=gp 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。
+i}uRO 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
MlLM
$Y-@ ,Ww.W'#P template < typename Tp >
bIzBY+P class constant_t
&'/bnN +R {
1uEM;O const Tp t;
QtcYFf
g public :
DYrci?8Ith constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
#MviO!@ template < typename T >
b/tcD r const Tp & operator ()( const T & r) const
Zrew}0 {
cV7a, * return t;
BqavI&1= }
AmUH]+5KT } ;
MM&qLAa"f ~wcp&D 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
K_;?Sr= 下面就可以修改holder的operator=了
[<}W S}
. zFY$^Oz"_ template < typename T >
+x?8\
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
];eJ'# {
d"a\`# return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
9)n3f^,Oj* }
aU#r`D@0 !,sQB_09C 同时也要修改assignment的operator()
'oM=ZU8wo Wd7qpWItjQ template < typename T2 >
X@/wsW(kM\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
q9\(<<f| 现在代码看起来就很一致了。
umpa!q}; n"vO?8Sx 六. 问题2:链式操作
6aWNLJ@ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
V<U9Pj^?^ 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。
q AsTiT6r 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。
1 l^` 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。
SPvKq=, 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Z}IuR|= a4]=4[(iu> template < typename T >
Y$fF"pG? struct result_1
{+gK\Nz {
)/z+W[t typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
l{\k\Q !4 } ;
<!*O[0s @mcP- 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:
=`!#V/= RGBntp% template < typename T >
Q.V+s struct ref
~!e(e2 {
n0uL^{B typedef T & reference;
VT;cz6"6b4 } ;
_z#S8Y template < typename T >
mhNgXp)_56 struct ref < T &>
y#nyH0U {
Nig)!4CG typedef T & reference;
<[17&F0 } ;
!3"Hn
("=B,%F_ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
A8ClkLC;I #-PUm0| template < typename T >
g{hbq[>X] typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
D&6.> wt
. {
Zj)A%WTD, return l(t) = r(t);
kcP&'' }
Gd|jE 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。
ZCDXy 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
cejD(!MKe "Fxw"I
< 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
p(yHB([8 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
G.^^zmsM` _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
J& D0,cuk +5 调用divide的对象返回一个add对象。
j^Ln\N]^ 最后的布局是:
iUS?xKN$~- Add
\~T&C5 / \
G%%5lw!y' Divide 5
c}2"X, / \
)2F%^<gZ# _1 3
`t7GYmw^# 似乎一切都解决了?不。
|W SvAM3 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。
?u{D-by%& 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。
f%%'M.is 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:
D)eRk0iC 6h&i<-> template < typename Right >
~tB9kLFG assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
%kk~qvW Right & rt) const
TEbE-h0)] {
hNF, sA return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
sv#/ 78 ~| }
?Lr:> 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
l YjPrA]TC 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。
KwxJ{$|xH 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。
G+NTn\ 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。
7K/t>QrBtU 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。
(2/i1)Cq 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?
}G<A$*L1 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:
aY%{?8PsB #o(@S{(NZ template < class Action >
+F^X1 class picker : public Action
/$UWTq/C7
{
l^v,X%{Iz public :
lH>6;sE picker( const Action & act) : Action(act) {}
#3-hE // all the operator overloaded
C+-sf } ;
q94*2@KV n:JG+1I 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。
i]0$7s9! 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:
LhKUZX,P8 D!bi>]Yd template < typename Right >
<-!'V,c picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
)umW-A {
[Ib17#74 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
u6/;=]0
}
0Pg@%>yb~ :LD+B1$y Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
^bXCYkx 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。
R-\"^BV#Z SXmh@a"*\ template < typename T > struct picker_maker
4$4n9`odE {
.u;'eVH)a} typedef picker < constant_t < T > > result;
^I!gteU; } ;
iBqIV template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
/gE9 W {
`e+eL*rZ~ typedef picker < T > result;
9`DY6qfly } ;
[Ny'vAHOj Z
DnAzAR 下面总的结构就有了:
5K|s]Y; 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。
`,6^eLU 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。
w%f51Ex picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
P)hawH= 至此链式操作完美实现。
x_x|D|@wM O9)k)A]`O *9}~?#b 七. 问题3
q<A,S8'm 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。
7x`4P|Uu "'6R|<u=: template < typename T1, typename T2 >
2$oGy ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
CIf""gL9 {
]w9syz8X return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
s_`y"'^ }
KnYHjJa ^Kh>La:>O 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:
BsN~Z!kd uszMzO~ template < typename T1, typename T2 >
Redxg. P struct result_2
^s?i&K,! {
{>.qo<k typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
F2["Ak NM } ;
Rj,M|9Y)o r7N%onx 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?
#>qA&*+{n 这个差事就留给了holder自己。
,NQ>,}a0 x:IY6 l p2o66t template < int Order >
IR*:i{ class holder;
3S1`av(tD template <>
+4Lj}8, class holder < 1 >
lV2MRxI {
)1]LoEdm` public :
h3kBNBI ) template < typename T >
v:@ud,d< struct result_1
=v/x&,Uj@6 {
+PkN~m` typedef T & result;
.(zZTyZr } ;
7)au#K6 template < typename T1, typename T2 >
'#x<Fo~hT struct result_2
}@wXm {
DR#[\RzNI typedef T1 & result;
Z(fhH..T` } ;
&SK=ZOKg^ template < typename T >
CI,xp
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
(ZuV5|N {
`G.:G/b%H return (T & )r;
<2RxyoDL6 }
_yVF+\kQ template < typename T1, typename T2 >
+l_$}UN typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
sR*JU% {
{1`n^j(> return (T1 & )r1;
.[#bOp* }
\Rvsy;7 } ;
Bn{0-5nj j<*`?V^ template <>
64qQ:D7C class holder < 2 >
Yg14aKZl {
MEn#MT/Cz public :
&:)e template < typename T >
x+5y287# struct result_1
T89VSB~ {
N\dr_ typedef T & result;
SvGs?nUU } ;
s
*1%I$=@ template < typename T1, typename T2 >
E|Z7art struct result_2
._z[T@!9 {
pvJPMx typedef T2 & result;
S~DY1e54GF } ;
6WnGP>tc. template < typename T >
7 }sj& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
6KI< J*Wz` {
)hai?v~g return (T & )r;
;M Z@2CO }
[M6/?4\ template < typename T1, typename T2 >
xF3H\`{4x typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
/q8?xP. {
>w=xGb7 return (T2 & )r2;
7'xds }
,W/D 0 } ;
S+YbsLf ~cEr<mzR >K;'dB/m;1 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> >。
MhpR^VM'. 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
q<cpU'-# 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
)ozN{&B6 0Ti>PR5M return l(i, j) = r(i, j);
*oX~z>aE 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
)WFSUZ~ zdUi1 b return ( int & )i;
XP-4=0 zd return ( int & )j;
6Pa
jBEF 最后执行i = j;
QP e}rQnm 可见,参数被正确的选择了。
\;A\ vQ[ %C[ ;& &j7l#Urq ai,Mez ]jzINaMav 八. 中期总结
$0zH2W 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:
gZs8BKO 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Dk fw*Oo 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
TY|]""3f9 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
1xo<V5 prY9SQd ]X)EO49 ^$y_~z3o#7 BE}qwP^ lA<IcW 九. 简化
k|7XC@i]% 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。
'm=9&?0S 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
r8M/E
lbk 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:
$*H>n!& 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
m H'jr$ ? +-*/&|^等
STmCj 2. 返回引用。
+:[dviyPt =,各种复合赋值等
ca_8S8lv 3. 返回固定类型。
UmU=3et<Wj 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
y*6r&989 4. 原样返回。
:L FwJ operator,
|C S[>0mV! 5. 返回解引用的类型。
BI=Ie? operator*(单目)
mlgdwM 6. 返回地址。
8C=Y(vPk2 operator&(单目)
F7 7[fp 7. 下表访问返回类型。
?^&!/, operator[]
ls6ywLP{ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
s^9N7' operator<<和operator>>
[zR
raG\ JCZJ\f*EZ 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。
f(?`PD[ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
+Z[%+x92 0p$?-81BJ template < typename Left >
?xX`_l struct value_return
"O|fX\}5 {
4#=!VK8ZH template < typename T >
);;UNO21+ struct result_1
Z-H Kdv!d {
u6jJf@!ws typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
(s{%XB:K } ;
Af0E_ a@,tf'Sr template < typename T1, typename T2 >
S-yd-MtQp struct result_2
xMhR;lKY {
YKl!M/
typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Hv0sl+ } ;
p9_45u`u2 } ;
ASy7")5 zAB-kE\) [;5HI'px 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
qg6Hk:^r ,l7ty#j 下面我们来剥离functor中的operator()
6aQ{EO-]'= 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Ok({Al1A,w 60AX2-sdJ, return l(t) op r(t)
~rY<y%K return l(t1, t2) op r(t1, t2)
wQnr*kyza return op l(t)
K{>O.5 return op l(t1, t2)
^"+cJ) return l(t) op
AD?^.< return l(t1, t2) op
dGh<R|U3 return l(t)[r(t)]
5'V'~Q% return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
r?/>t1Z PD/JXExK 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:
fBd +gT\S 单目: return f(l(t), r(t));
TJsT .DWW~ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
9f,HjRP 双目: return f(l(t));
E4y"$U%. return f(l(t1, t2));
! 2Y,
a 下面就是f的实现,以operator/为例
l/rhA6kEU gYzKUX@ struct meta_divide
9f l !CG {
{Y'_QW1:2 template < typename T1, typename T2 >
YN>#zr+~ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
]P<&CEk {
/e{Oqhf[n return t1 / t2;
( v
~/glf }
Z^GriL } ;
p6}jCGJ *%)L?* 这个工作可以让宏来做:
vlj|[joXw ha8do^x #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
-U/&3 template < typename T1, typename T2 > \
J;T_9 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
6lWO8j^BN 以后可以直接用
i,yK&*>JJ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
$V~%$ 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
ax>c&%vo (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。。。)
@fE^w^K7 cF vGpZ (c[h,>`@: 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
*.nqQhW ^*{xTB57 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
@#Xzk?+ class unary_op : public Rettype
Ha+FH8rZ {
D *LZ_ Left l;
E!Fy2h>[Z public :
0|^x[dh unary_op( const Left & l) : l(l) {}
m/ 6oQ y:|7.f template < typename T >
Bxa],inuZ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?4lAL {
nM0nQ{6 return FuncType::execute(l(t));
G0]n4"~+? }
10}Zoq|)n hCxL4LrF template < typename T1, typename T2 >
g:o\ r
( typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
nev*TYY?A {
}lxvXVc{I
return FuncType::execute(l(t1, t2));
"!Qhk3* }
H`Z4a
N } ;
#!`zU4&2 IYCKF/2o -I_lCZ{Nbi 同样还可以申明一个binary_op
,-b{oS~u vy"Lsr3 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
;!~;05^iD class binary_op : public Rettype
dIpt&nH&$ {
'Vrev8D Left l;
/e7'5#v Right r;
/t9w%Y public :
^g[])2", binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
,^<+5TYM7 f$Ap\(. template < typename T >
mJsYY,b8 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Iiy:<c {
ynDx'Q* N' return FuncType::execute(l(t), r(t));
e:,.-Kvzp` }
x1}q!)e q;>BltU template < typename T1, typename T2 >
d#b{4zF" typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
h3)KT+7. {
x!$,Hcph, return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
D1j7iv }
!}3`Pl.(r } ;
pJv? C`jP8"- <HzAh<_@F 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
bL&]3n9Rwu 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
)Xh_q3= DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
5PPy+36<~ 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
eY(usK 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
U1"t|KW8 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
@B'Mu:|f 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
W8P**ze4) 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
Gz6GU.IyQy 下面是修改过的unary_op
{//F>5~[ 8uGPyH template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Ffxk] o&%c class unary_op
qIqk@u {
Y(:OfC? Left l;
O)5PUyC:H 3w9
]@kU public :
M|v.5l# ipzUF o<w unary_op( const Left & l) : l(l) {}
u:S@'z> XOeh![eMX template < typename T >
hv"toszj\ struct result_1
6>L. )V {
tZ@+18 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
t!T}Pg(Bo } ;
F889JSZ% jF3!}*7, template < typename T1, typename T2 >
8x9kF]= struct result_2
)>Q 2G/@ {
dq8 /^1P typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
p;7 4+q } ;
38m%ifh) x7@WWFF> template < typename T1, typename T2 >
r~}}o o4K typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)*A,L% {
'<0q"juXE return OpClass::execute(lt(t1, t2));
q%k+x) }
TN
%"RL bSr 'ji template < typename T >
6oP{P_Pxi typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
h3kHI?jMWG {
(v`;ym return OpClass::execute(lt(t));
#8z,'~\ }
.?p}: 2&Byq } ;
R2$ U K Vf?#W,5>= t>wxK
, 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
/,Rca1W 好啦,现在才真正完美了。
nFfCw%T? 现在在picker里面就可以这么添加了:
}91mQ`3 H< ;Fb;b template < typename Right >
*!'&: picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
mU=6"A0
U {
|\a:]SlH return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Ib2 @Wi }
KCk?)Qv 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。
S(J\<)b mei_aN7zW RGO:p]t| |sFe:TX |nEVOy>' 十. bind
s\W 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。
M?B(<j1Ri 先来分析一下一段例子
`
(D4gPW '%EZoc/U d# 3tQ*G/ int foo( int x, int y) { return x - y;}
m IzBK]@^ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
%<?ciU bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
w`}9/s;$ 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。
s1vrzze 我们来写个简单的。
Z)
Xs;7 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
M_1Tx 对于函数对象类的版本:
e_=pspnZ Z02s(y=k1 template < typename Func >
b.4Xn0-M struct functor_trait
\5P.C {
qu~|d}0 typedef typename Func::result_type result_type;
Fd[h9 G } ;
%?f:" 对于无参数函数的版本:
$a^isd4 $G_Q`w=jM template < typename Ret >
,Us2UEWNv struct functor_trait < Ret ( * )() >
>J}n@MZ {
5!ubY
6Ph typedef Ret result_type;
HJ qQlEq } ;
z"K(
bw6 对于单参数函数的版本:
q{GSsDo-:V p%"yBpSK template < typename Ret, typename V1 >
^v!im\ r struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
}E5#X R {
ay(!H~q_U typedef Ret result_type;
)E:,V~< 8 } ;
Iz)hz9k 对于双参数函数的版本:
P/pjy QP%kL*=8 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
6!B^xm.R @ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
(kC} ,} {
tQ~<i %; typedef Ret result_type;
~g1, !Wl } ;
X
B*}P 等等。。。
m*!f%}T 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
4C1FPrh 14D7U/zer template < typename Func >
*w/WHQ`xI struct func_return
/u)Rppu {
:B=8_M template < typename T >
NGD*ce"w struct result_1
^5]uBOv {
qon{
g typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
tKZ&1E } ;
ole|J y?#9>S >:\ template < typename T1, typename T2 >
f>r3$WKj struct result_2
rer|k<k;]G {
voV:H[RD9 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
-+}5ma } ;
T;!ukGoFP } ;
\E@s_fQ] '_qQrP# rKzlK 'U 最后一个单参数binder就很容易写出来了
P>Q{He: %l}Q?Z template < typename Func, typename aPicker >
0)AM-/" class binder_1
BF36V\ {
HK0::6n{ Func fn;
's[BK/ aPicker pk;
\2Og>{"U public :
Xlv#=@;O] -\kXH"% template < typename T >
a jQqj. struct result_1
efjO8J[uk- {
.Z=Ce! typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
8geek$FY x } ;
bar0{!Y" 5g``30:o template < typename T1, typename T2 >
WRD
A ` struct result_2
2@ 9pr {
W|dpFh` typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
qO-C%p
[5 } ;
k&)K( CV&zi6 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
8/3u/ 9?;@*x template < typename T >
JI"/N`-?;b typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^/>Wr'w {
4\N_ G
@ return fn(pk(t));
6F`qi:a+ }
#JA}LA"l template < typename T1, typename T2 >
5"JU?e59M typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
F7{R~mS; {
c>ad0xce6 return fn(pk(t1, t2));
|2)Sd[q }
dEASvD' } ;
lC#RNjDp/~ TDlZ!$g( e?V,fzg 一目了然不是么?
~G>jw"r 最后实现bind
TbLe6x Q,.By& 3;*z3;#} template < typename Func, typename aPicker >
?7#7: picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
6b?`:$Cw3) {
<EMkD1e return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
=m}TU)4. }
I>A^I ]gu1# 2个以上参数的bind可以同理实现。
6Rcua<;2P 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
~TDzq -U) ;XG]Q<S\ 十一. phoenix
BhKO_wQ?:J Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
L=,OZ9aA }Y Q:6I for_each(v.begin(), v.end(),
&=6%> (
mD7}t do_
*z0K%@M [
D(Qa>B"1 cout << _1 << " , "
W57&\PXYn ]
TPHYz>D] .while_( -- _1),
|olNA*4 cout << var( " \n " )
0p-#f|ET )
FV
A
UR );
IX9K.f Z>8eD|m%2 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
"B#Y- 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
A 4j<\xL operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
3gpo
% 那么我们就照着这个思路来实现吧:
c45tmul sAi&A9"* `(!NYx template < typename Cond, typename Actor >
j 1(T )T class do_while
_gKu8$o=- {
$A`xhh[ Cond cd;
!.EcP=S Actor act;
)1f+ld%R public :
o/cr{>"N template < typename T >
c3] C:t+ struct result_1
XLm@etf {
I}+;ME|<2 typedef int result_type;
FI{AZb_' } ;
lUv =7"
[ 1}!L][( do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
\~>e_; ExCM<$, template < typename T >
WL l_'2h typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
T~X41d\ {
q#NR32byF do
'wZ_4XjD {
mc
ZGg;3 act(t);
D{p5/#|r }
e1unzpWN while (cd(t));
\ZSTKi? return 0 ;
*|YU]b;W }
"Sjr_!u } ;
!
_{d)J \jyjQ,v) =&Xdm( 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
0|XKd24BN 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。
b`CWp;6Y 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。
;
0ko@ \Lq 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。
%/T7Z;d 下面就是产生这个functor的类:
^s{hs(8%R :p>hW!~ Ma6W@S template < typename Actor >
]p]UTCo!' class do_while_actor
Hx
%$X {
?TpUf Actor act;
#Fs|f3-@ public :
&[_ZXVva~ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
YT=eVg53 & Kmy}q
template < typename Cond >
yNa;\UF picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
ffE#^| } ;
GK?4@<fY YEv
Lhh k_aW 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
DM),|Nq" 最后,是那个do_
c?K~/bx. 40#9]=;} 5HKW"=5Cf class do_while_invoker
.Evy_o\^ {
6~8F!b2 public :
%NajFjBI template < typename Actor >
nt ,7u( do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
*1^$.Q& {
-M4p\6)Ge return do_while_actor < Actor > (act);
>72JV;W] }
30Drrno7Io } do_;
dE5D3ze >xg5z 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
pQWHG#?7 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
#NN ewzC<* 最后来说说怎么处理break和continue
NfzF.{nh 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。
=o^|b ih 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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