一. 什么是Lambda
\)M5o 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
B10p7+NBF 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,
eU%5CVH.v u/.srK!K h*MR5qa "[[fQpe4@ class filler
e982IP {
^<E+7 public :
klf<=V void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
e<9nt [ } ;
o B6"D /#:RYM'Tu H&03>.b 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:
|Y'$+[TE K6Gc)jp:b 3~cOQ%#]4 A^K,[8VX for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
=\XAD+ 'oT}jI d:pp,N~2o 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
h.?[1hT4R G0Wd"AV+ zl:
u@!' \Flq8S /t^ 二. 战前分析
c<DYk f 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
Ra{B8)Q 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
COHJJONR @\"*Z&]8z0 c hd${
j for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
_O!D*=I /* --------------------------------------------- */
>}4]51s vector < int *> vp( 10 );
) F~> transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
3Aj_,&X.@( /* --------------------------------------------- */
c%Gz{':+ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
zr[~wM /* --------------------------------------------- */
8PEOi int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
gr fF\_[: /* --------------------------------------------- */
1)YFEU&] for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
mefmoZ /* --------------------------------------------- */
3P6'*pZ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
j}VOr >xz vlPE8U= W^Rb~b^? /7lkbL 看了之后,我们可以思考一些问题:
1|nB\xgu 1._1, _2是什么?
(Dl"s`UH~ 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。
D/:)rj14b 2._1 = 1是在做什么?
^LNc 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。
Z~c7r 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。
yBe/UFp+ =#^dG''*" f9 Xw]G9 三. 动工
xw-q)u 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
41zeN++ u!-eP7;7 )/ZSb1! /,>.${,;u template < typename T >
X3-1)|g !z class assignment
x$Oz0 [ {
0K2[E^.WN T value;
dXDD/8E public :
{Psj#.qP1 assignment( const T & v) : value(v) {}
6wd]X-G++ template < typename T2 >
M/DTD98'N T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
"_K 6= } ;
MYPcH\K$h GMNb;D(>K 6,)y{/ENC 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
RnrM
rOh 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
bGJUu# D1n2Z:9 iN*>Z(b" O9_YVE/-] class holder
5oKc=iX_3 {
y|dXxd9 public :
z3C^L template < typename T >
x-pMT3m\D# assignment < T > operator = ( const T & t) const
?>y-5B[K/( {
XZInu5( return assignment < T > (t);
2T5xSpC }
+i^s\c!3; } ;
f3N:MH-c 8Vn6* Xn q KM]wu0Et 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:
?R(3O1,v^ :#/bA& static holder _1;
vO_quQ[ . Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
c7F&~RLC X
w8il for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
.vv*bx
而不用手动写一个函数对象。
8j'*IRj*q 752wK|o0|; vdm?d/0(^ wB)+og-^1f 四. 问题分析
is(!_Iv 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。
95Qz1*TR 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。
p4'"Wk8 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
$<cZ<g5) 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Fsf22 下面我们可以对这几个问题进行分析。
;*2e;m~)? gQuw|u 五. 问题1:一致性
L0kNt
&di 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
NXBOo 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
0 MIMs# v-3zav struct holder
Hl;p>>n {
BFOFes`>~ //
Oez}C,0 template < typename T >
J31M:< T & operator ()( const T & r) const
.( h$@|Y {
7LwS =yP return (T & )r;
D-GU"^-9 }
`#rfp
9w } ;
/6?plt&CA y!gM)9vq 这样的话assignment也必须相应改动:
j7 =3\SO LJwM M template < typename Left, typename Right >
M0SH-0T;Z class assignment
pV6HQ:y1 {
4w( vRe Left l;
IxZ.2 67 Right r;
n\-_i2yy public :
^\&g^T% assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
;a&:r7]= template < typename T2 >
D:E~yh)$- T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
(AG } ;
r^t{Ii~ 1N!g`=} 同时,holder的operator=也需要改动:
cN7z(I0[ ;q; C^l template < typename T >
Jyci}CU3\Q assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
7V{"!V5 {
66<\i ltUQ return assignment < holder, T > ( * this , t);
LU,"i^T }
3Jm'q,TC \( <{)GpBi 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。
WcwW@cY7\ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
y8vH?^:%< P\4tK<P| return l(rhs) = r;
5ek%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。
lK,=`xe 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
%hbLT{w
,/6:bc:W template < typename Tp >
(?BgT i\ class constant_t
p@Y$e Z:O {
&}0wzcMg const Tp t;
`4.sy +2 public :
Ig3(|{R constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
g]<Z]R` template < typename T >
OgN1{vRFx const Tp & operator ()( const T & r) const
L4pjh&+8 {
=O#AOw` return t;
rz}l<t~H }
0BB@E(* } ;
rm=~^eB :{s%=\k {d 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
{!1n5a3" 1 下面就可以修改holder的operator=了
g!p_c G;HlII9x[ template < typename T >
Qf-k&d assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
V$<G)dwUG5 {
%?oU{KzQ@; return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
0r-lb[n8i }
//M4Sq( :aq> 同时也要修改assignment的operator()
/QXs-T}d pR6A#DgB template < typename T2 >
'}+X,Usm T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
^wF@6e7/& 现在代码看起来就很一致了。
Q^Z<RA(C c =N]!
,MO 六. 问题2:链式操作
bEQtVe@` 现在让我们来看看如何处理链式操作。
@=0r3 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。
boF4d'g" 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。
{9Mdt`WL 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。
"h^#<bPN 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
dA)4(0o8fD 3.<6;? template < typename T >
Ac!&j=ZE struct result_1
+%#MrNM' {
\8*,&ak% typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
jqGo-C~ } ;
0"^oTmQN aT1CpY=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:
ah/6;,T Hx2j=Q_dw template < typename T >
nE,gQHw struct ref
6Sb'Otw. {
bj7MzlGFy typedef T & reference;
]EM)_ :tRf } ;
UiK+c30FU template < typename T >
*lerPY3 q struct ref < T &>
]PzTl {] {
r$r&4dY typedef T & reference;
k~jKJb-_ } ;
L_gsG|xX Vr-3M+l=O 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
e.}3OK K_&c5(-(_ template < typename T >
A:.IBctsd typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
<Sprp]n
7 {
zK>'tFU return l(t) = r(t);
:%uyy5AZ }
fa4951_ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
=> uVp 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
~t${=o430 ?|">), 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
}+dM1 O _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
)"_Ff,9Z! _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
#U$YZ#B +5 调用divide的对象返回一个add对象。
X&9^&U=e 最后的布局是:
b>bgUDq Add
Ql q#Zdru / \
W.J:.|kt Divide 5
?79SP p)oo / \
!qTpQ5Dm _1 3
n~,]KdU] 似乎一切都解决了?不。
8tV=fSHd 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。
EFRZ% Y 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。
B;z>Dd,Y_x 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:
#0?"J) ?v"K1C1. template < typename Right >
+(z_"[l" assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
wsf Hd<Z_ Right & rt) const
aT?p> {
IYfV~+P return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
$_ix6z }
+ 9\:$wMN 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
8Fd1;G6 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。
uv|eVT3jNs 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。
"$~}'`(] 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。
ReI=4Jq11 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。
N?a1sdR 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?
NIGB[2V( 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:
mh
A~eJ $ ]W[y= template < class Action >
LsJs Q
h class picker : public Action
d`?U!?Si {
<OR.q public :
DnNt@e2| picker( const Action & act) : Action(act) {}
j}rgOz. // all the operator overloaded
XlPK3^'N)h } ;
N+\oFbE `7QvwXsH] 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。
u8-a-k5< 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:
MtpU~c MiSja#"+A template < typename Right >
"ib K1}- picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
lL:KaQ 0E {
t4f
(Y,v return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
zB#_:(1qK }
LyuSZa] MekT?KPQ{L Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
CN\|_y 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。
K/f>f; c FF%\gJ template < typename T > struct picker_maker
OwG6i|q {
+={ typedef picker < constant_t < T > > result;
*F\T}k7 } ;
mJ0}DJiX$ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
ZR!cQ oV= {
OLk9A typedef picker < T > result;
3)6+1Yc } ;
tMxsR>sH pT("2:)x 下面总的结构就有了:
V*6l6-y~Ih 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。
l;XU#6{ 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。
$Cz1C picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
42b. 7E 至此链式操作完美实现。
m0=cMVCA! rQ`\JE&` DNm(:%)0 七. 问题3
u
iBl#J Q 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
|7svA<<[ BCBEX&0hk{ template < typename T1, typename T2 >
X|X4L(i ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+dqk6RE {
p//T7rs return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
a$ C2} }
Ho|o,XvLv hMNJ'i} 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:
Wyy^gJl wVx,JL5Jr template < typename T1, typename T2 >
=LlLE<X"%x struct result_2
J?._/RL8- {
1pd 9s8CA typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
r0)JUc}Fyq } ;
8 ne/=N|, 1S+;ZMk 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?
7)B&(2D& 这个差事就留给了holder自己。
Iq)(UfaSve ctp?y uzHT.iBn template < int Order >
YSqv86 class holder;
MVeFe\r template <>
F(d:t! class holder < 1 >
x|.v{tQa {
mfZ)^X public :
sB?2*S"X)< template < typename T >
8$\Za,)g struct result_1
6tOCZ'f {
?Fce!J typedef T & result;
n%F-cw } ;
0z<H(| template < typename T1, typename T2 >
Rb)|66&3& struct result_2
(jMtN?&0H- {
-M6L.gi)oJ typedef T1 & result;
St6aYK } ;
}x]&L/ template < typename T >
ypH8QfxLTr typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
VLiIO"u; {
zm3-C%:Bw return (T & )r;
/$;,F't#2M }
q^5yk=2fq template < typename T1, typename T2 >
:d.1;st typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
uaiz*Im {
|z:Q(d06 return (T1 & )r1;
@!e~G'j%VD }
#;`Oj } ;
xZX`%f- s8^~NX(xdy template <>
88
{1mA,v class holder < 2 >
fO6[!M( {
Nu@5 kwH public :
u+m4!` template < typename T >
_l<mu? " struct result_1
7!pLK&_ {
(z/jMMms typedef T & result;
{J2#eiF } ;
Zb."*zL template < typename T1, typename T2 >
U2bzUxK struct result_2
@}(SR\~N] {
_lXt8}:+ typedef T2 & result;
{=3B)+N } ;
dXl]Pe|v template < typename T >
|k6Ox* typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
|=O1Hn {
R"Kz!NTB return (T & )r;
L x.jrF|& }
'99@=3AB:` template < typename T1, typename T2 >
GzdRG^vN typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
L?8^aG {
j9:/RJS return (T2 & )r2;
#1[z;Mk0 }
*<IR9.~{6% } ;
p;0 PxL= &iNS?1a%f= gXt O*Rfqk 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> >。
{(}yG_Q]! 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
*hF^fxLbl 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Ad/($v5+ xI?0N<'.*q return l(i, j) = r(i, j);
B!}BM}r 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
?eV_ACpZ8 Q ]"jD#F return ( int & )i;
=2%VZE7Vm return ( int & )j;
96=Z" 最后执行i = j;
o&z!6"S< 可见,参数被正确的选择了。
9OyN i Q.A \U>AgV )Q]w6he3 qBYg[K> H-,TS^W 八. 中期总结
M\9F:.t= 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
cvfUyp;P 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
h=6xZuA\ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
F+ukAT
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Q_]~0PoH ,hWcytzEw {E51Kv&_ 2Lfah?Tx~C E]1##6Ae v L}T~_=3 九. 简化
1`JB)9P 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
5/?P|T 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
@7W?8 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
qSTW b% 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
`\N]wlB2/b +-*/&|^等
Jf_%<\ O 2. 返回引用。
<bUXC@3W =,各种复合赋值等
d>|;f 3. 返回固定类型。
q@l(Qol 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
j (ygQ4T 4. 原样返回。
b7Oj<!Wo` operator,
"|t!7hC 5. 返回解引用的类型。
sn"fK=,#g operator*(单目)
_ie.| 4k 6. 返回地址。
*5D3vB*S operator&(单目)
xE1'&!4O 7. 下表访问返回类型。
-Sz_mr operator[]
n@
[ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
AnMV < operator<<和operator>>
dZ]Rqr
_! %dW%o{ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
|4mVT&63( 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
"3}<8c TH4\HY9qa? template < typename Left >
(0L=AxH struct value_return
vtyx`F
f {
[T^?Q%h template < typename T >
dJD(\a>r.u struct result_1
OlY$v@| {
CU$#0f> typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
bd==+ } ;
LZ<[ll#C ~3CVxbB^< template < typename T1, typename T2 >
IQnIaZ struct result_2
z9DcnAs {
x2W#ROfg typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
cWa)#:JOV } ;
U>F{?PReA? } ;
cyQBqG =a$Oecg? aG{$Ic 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
vzXag*0
YGk9b+` 下面我们来剥离functor中的operator()
%8r/oS 首先operator里面的代码全是下面的形式:
S3Y2O
x P@0Y./Ds return l(t) op r(t)
|"]PCb)! return l(t1, t2) op r(t1, t2)
.=c<>/
0 return op l(t)
*Y6xvib9* return op l(t1, t2)
I7(?;MpI return l(t) op
nidr\oFUIn return l(t1, t2) op
,
ZFE( return l(t)[r(t)]
$,27pkwHeW return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
}6]0hWsN[ 73F5d/n 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:
Y)|N"f; 单目: return f(l(t), r(t));
.`p&ATgv return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
[L(hG a 双目: return f(l(t));
7%;_kFRV return f(l(t1, t2));
p2% 下面就是f的实现,以operator/为例
)uheV,ZnY [[+ pMI struct meta_divide
+TJEG?o {
GP a`e template < typename T1, typename T2 >
PaWr[ye static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
$`J_:H% {
#07!-)Gv return t1 / t2;
t ^SzqB }
eu#'SXSC
F } ;
_ZY\,_ UE"GJt`I 这个工作可以让宏来做:
|E)aT#$f' \Qy$I-Du #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
",Cr,;] template < typename T1, typename T2 > \
PXk?aJ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
!L24+ $ 以后可以直接用
,"2TArC'z DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
7cTk@Gq 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
I)SG wt- (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。。。)
K8I$]M O7G"sT1Dv k cuzB+ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
7h9U{4r: M Y.6SOu5$] template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
u bW]-U=T class unary_op : public Rettype
xTz%nx {
W!L+(!&H Left l;
I]`-|Q E public :
gVR@&bi7 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
v|';!p| ^Q}eatEn template < typename T >
#UP~iHbt\ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Ond'R'3 \E {
{*m ?Kc7k return FuncType::execute(l(t));
SPkn3D6 }
ipE]}0q <wd]D@l7r template < typename T1, typename T2 >
+9;2xya2 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
fS&6 {
X[yNFW}S2W return FuncType::execute(l(t1, t2));
6<76H }
9i q"" } ;
@.C{OSHE r' Z3
/RnTQ4 同样还可以申明一个binary_op
#FxPj-3(ix jM)C4ii.-$ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
'@nbqM class binary_op : public Rettype
LW)H"6v {
{Qu"%h.Al Left l;
{R6HG{"IS6 Right r;
jNDx,7F- public :
yHo[{,4itA binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
GEUg]nw %/%UX{8R template < typename T >
0E`1HP"b typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5VW|fI {
k?GD/$1t return FuncType::execute(l(t), r(t));
iA
}vKQ }
5s{j=.O "2ru 7Y" template < typename T1, typename T2 >
_HOIT typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
r=.A'"Kf {
!^c@shLN4 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
dEa<g99[? }
2BXy<BM @ } ;
~nLN`Hd bC!`@/ OX]V)QHVZ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
cZ8.TsI~ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
=@x`?oe v DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
&DG->$&| 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。
~Heb1tl; 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
rh*sbZ68>E 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。。。
1Tp/MV/> 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
K>:]Bx#F7 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)
k;W@LfP 下面是修改过的unary_op
OHrY(I6 ZD/jX_!t template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
+0wT!DZW\= class unary_op
l\0w;:N3 {
n"Veem[_4g Left l;
`mfq
2bVc /UcV public :
iSLGwTdLn ,i9Byx#TN unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Ga>uFb}W~ ZzGahtx)Y template < typename T >
ym,H@~ struct result_1
iRo.RU8> {
;h=*!7:
typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
k*rZ*sSp } ;
`>(W"^ y;cUl, :v template < typename T1, typename T2 >
zdl%iop3e struct result_2
= {'pUU
{
3\O|ii typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
hOv={: } ;
{]*x*aa\ rHge~nY< template < typename T1, typename T2 >
J@pb[O L, typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
( lm&*tKm {
$q?$]k|M` return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Wm~` ~P }
%.v{N6 hY5WJ; template < typename T >
O=cxNy-I typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
u6V/JI}g {
s'aip5P return OpClass::execute(lt(t));
wFh8?Z3u_ }
Y}*\[}l:&x 'nQVj } ;
o{b=9-V EJ}!F?o g>0XxjP4 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
B$3 ?K 好啦,现在才真正完美了。
$0oO
&)* 现在在picker里面就可以这么添加了:
l- pe4x s&kQlQ= template < typename Right >
>>b3ZE|5 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
kv,%(en] {
WL,&-*JAW return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
rB~W Iu }
j:T/ iH!YF 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。
[]R? ViG o;a:Dd 6Tw#^;q- =\#%j|9N9 X=JmF97 十. bind
sbkQ71T: 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。
}eQRN<}P 先来分析一下一段例子
9//+Bh W%2
80\h V=He_9B int foo( int x, int y) { return x - y;}
&c(WE
RW?- bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
$mmup|;( bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
>h2%[j= 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。
uJHu>M}~ 我们来写个简单的。
v[@c*wo 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
87)zCq 对于函数对象类的版本:
/){KOCBl; ,oxcq?7#4 template < typename Func >
iqQUtE]E_ struct functor_trait
s5.AW8X=?* {
5ercD typedef typename Func::result_type result_type;
/&& 2u7* } ;
do-ahl, 对于无参数函数的版本:
aSuM2 ,:fl?x.X template < typename Ret >
$&s=68
struct functor_trait < Ret ( * )() >
Om'+]BBN {
93+"D` typedef Ret result_type;
g*)K/Z0pJ$ } ;
u~
~R9. 对于单参数函数的版本:
M/?KV9Xk2 9odJr] template < typename Ret, typename V1 >
RCTQhTy= struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
v%k9M{ {
YCe7<3> J4 typedef Ret result_type;
TSAU?r\P } ;
^=n+T7"J 对于双参数函数的版本:
@D-AO_ GLn{s template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
i&njqK!wS struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
9YsR~SM {
F62V3 Xy typedef Ret result_type;
IW8+_#d } ;
7"7rmZ 等等。。。
Q$obOEr2( 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
)%SkJ x:vu'A template < typename Func >
/(.6bv struct func_return
;!91^Tl {
k4qp u=@U template < typename T >
\Gm-MpW struct result_1
jztq.2-c# {
9jN)I(^D6 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
R(P%Csbqh } ;
$Y=T&O :+{ ? template < typename T1, typename T2 >
-U<Upn)2 struct result_2
ZT02"3F {
1:NrP'W^ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
=NbI% } ;
a9n^WOJ6 } ;
gH2,\z`[4 B63pgPX O\K_q7iO6 最后一个单参数binder就很容易写出来了
8<mjh0F-, sS&Z ,A template < typename Func, typename aPicker >
KbL V'%D class binder_1
jENr>$$ {
ve
~05mg Func fn;
M3p aPicker pk;
hS[yNwD public :
2<&Bw2 Om M=o*d template < typename T >
+\li*G]:J struct result_1
#`GY}-hL! {
S$f6a' typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Q^p|Ldj } ;
h/x0]@M& $^&ig template < typename T1, typename T2 >
[Q\GxX. struct result_2
?u4INZ0W {
2=?tJ2E typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
^:9$@+a } ;
0Io'bF .nYUL> binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
#jAqra._b UgWs{y2SE. template < typename T >
h'
!imQ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*. 3N=EO {
fzjU<?} return fn(pk(t));
|
ohL]7b< }
T&86A\D\z template < typename T1, typename T2 >
"x@='>:$ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
i,13b
e {
s>0Nr return fn(pk(t1, t2));
r>jC_7 }
F}"] 92 } ;
dd?x(,"A` Qb8KPpd DzQ1%! 一目了然不是么?
xEuN
最后实现bind
R<i38/ ~G \rykBxs 0
ugT2% template < typename Func, typename aPicker >
v/ *Y#(X picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
JbB}y'c4}= {
fYE(n8W3 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
47r_y\U h }
#YDr%>j syip; ; 2个以上参数的bind可以同理实现。
|[9?ma 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。
"RVcA", [i0Hm)Bd3 十一. phoenix
g'];Estb~ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
cI]WrI2CQa [![%9'+P for_each(v.begin(), v.end(),
iCP/P% (
!ZDzEP* do_
%3HVFhl [
RtG}h[k/X cout << _1 << " , "
8G>>i)Sbg ]
vpPl$ga5bY .while_( -- _1),
M4ozTp<$O cout << var( " \n " )
CIjZG ?A )
'WHHc 9rG, );
`>DP,D)w( g+-;J+X8 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:
oJKa"H-jL 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
"m{,~'x operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
7VK}Dy/Vvn 那么我们就照着这个思路来实现吧:
.oEmU+ X0{/ydGF8 k`". template < typename Cond, typename Actor >
:V)lbn\ class do_while
5>6PH+Oq {
y}C`&nW[= Cond cd;
J/7R\;q`~o Actor act;
?=GXqbS" public :
8+mH:O template < typename T >
S'dV>m` struct result_1
6.t',LTB {
I2(zxq&2M\ typedef int result_type;
:a:[. } ;
iVB^,KQ@ V8=Y@T, do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
C8a*Q" D71;&G]0 template < typename T >
zF4 [}* typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,fEO>
i {
Z -%(~ do
61U<5:#l {
,2oF:H act(t);
R~bC,`Bh }
,n!vsIN while (cd(t));
a:~@CUD
>I return 0 ;
_w@qr\4i= }
"QoQ4r<| } ;
[nxE)D <"o"z2 ~_9"3,~o5 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
wPbkUVO 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。
u6:pV.p 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。
@1zQce> 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。
R`F,aIJ] 下面就是产生这个functor的类:
dBO@6*N4c m?s}QGSka uGdp@]z&8Q template < typename Actor >
'H9=J*9oG class do_while_actor
TJ?g% {
%}2@rLP Actor act;
r!}al5~& public :
DaNW~rd{ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
v;{{ y- x0a.!
template < typename Cond >
]j>i.5 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
59(U `X } ;
n$m"]inX l? #xAZx&_ dsK&U\ej} 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
{>0V[c[~ 最后,是那个do_
Kr L>FI h%d^Gq~ ,]R8(bD) class do_while_invoker
WUAJjds {
"rXOsX\; public :
_i}wK?n template < typename Actor >
p]W+eT do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
>5~7u\#9 {
G,&%VQ3P> return do_while_actor < Actor > (act);
2k7bK6=nm }
zH)_vW } do_;
Q/_[--0 x)5V.q 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Ft%hh|$5y 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Z\X'd_1! 最后来说说怎么处理break和continue
Ex@`O+ 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。
"u}9@}* 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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