一. 什么是Lambda
B$q5/ L$} 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
+Lr`-</VF 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,
tHvP0RxM )*}?EI4. @]]\r.DG V2yX;u class filler
G[d]t$f= {
T7Y+ WfYh public :
$|@-u0sv void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
V\c`O } ;
IUG}Q7w5 X2 <fS~m ;+3@S`2r 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
/*6[Itm_h do.XMdit |*~SR.[` Ln4Dq[M for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
kK&AK2 5o^\jTEl^ i\>?b)a> 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
^= kr`5 '~{kR=+ V_4=0( MHCwjo" 二. 战前分析
}?CKE<#% 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
R_80J=%0 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
dA#'HMh@ Nc^:v/(P }+:X= @Z@ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Lu71Qdu09 /* --------------------------------------------- */
*y~~~ 'J/ vector < int *> vp( 10 );
e\ZV^h}TQ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
(2
P&@!| /* --------------------------------------------- */
QNZ#SG8 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
bz`rSp8h /* --------------------------------------------- */
(s51GRC int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
:c:}_t{% /* --------------------------------------------- */
bIuOB| for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
|/u,6` /* --------------------------------------------- */
5^{2g^jH6 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Sq`Zuu9t !W b Q9o 6anH#=( "JgwL_2 看了之后,我们可以思考一些问题:
_Q*,~ z~ 1._1, _2是什么?
@><8YN^)% 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
7Xh
;dJAF3 2._1 = 1是在做什么?
+~xzgaL
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
,y)V5
c1 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
T|--ZRYn F~GIfJU AI$\wp#aw 三. 动工
`{ \)Wuw 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
&<(&u`S 'qoaMJxN` <I{Yyl^ Rf!$n7& \ template < typename T >
mW3IR3b class assignment
=)!~t/ {
"!#KQ''R T value;
yi<H }& public :
q^}iXE~ assignment( const T & v) : value(v) {}
k7nke^,| template < typename T2 >
dFk$rr>q T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
#_'^oGz` } ;
C5TC@ w1* |4Os_*tRKU
d-I&--"ju 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
7\i> > 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
DNRWE1P2bg o}L\b,]) 7!
/+[G {afIr1j/m class holder
iG{xDj{CKv {
#a 4X*X.8c public :
v|rBOv template < typename T >
gS!zaD7Nr assignment < T > operator = ( const T & t) const
QRdh2YH` {
P\$%p-G return assignment < T > (t);
X(;WY^i! }
<@>l9_=R } ;
}4q1"iMlO qKI)*o062 vSo,,~F 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:
3oApazH* dSE"G>l8 static holder _1;
._6Q "JAB Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
nCLEAe$W\= XrGP]k6.^ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
2zkOs: 而不用手动写一个函数对象。
\|
'Yuh ,a":/ /[ @h%Nn)QBq dTQW /kAHQ 四. 问题分析
7J|nqr`>t 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
]4,eCT 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
z7HM/<WY 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
PebyH"M( 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
~Vf
A 下面我们可以对这几个问题进行分析。
wu0q.] Wfsd$kN6{ 五. 问题1:一致性
T:*l+<? 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?|
!{b4+!@p 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
}(9ZME<( ` c" struct holder
^(Wu$\SA {
Pk`3sfz //
7DWGYvv[ template < typename T >
8Q73h/3 T & operator ()( const T & r) const
9[:TWvd {
#1p\\Av return (T & )r;
5p~hUP]tT }
SnY{| } ;
tcJN`N D/Py?<n-B 这样的话assignment也必须相应改动:
JD]uDuE `r&]Ydu: template < typename Left, typename Right >
vywpX^KPv class assignment
1/J6<FVq {
j7J'd?l Left l;
nPUD6<bF Right r;
#cqI0ny?G public :
b[ ~-b assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
/])P{"v$^ template < typename T2 >
]&X}C{v)G T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
*rA]q' jM } ;
&BN#"- J A5Lzd 同时,holder的operator=也需要改动:
0@Z}.k30 Yzw[.(jc} template < typename T >
JgBC:t^\pV assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
EKEJ9Y+47H {
'i4L.& return assignment < holder, T > ( * this , t);
cVDcda|PE }
$t0JfDd6Ky _7'5I A 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
_Sl3) 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
&mm!UJ QSOG(}w return l(rhs) = r;
\q^:$iY~ 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。
;?%_jB$P 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
4B)%I` #Sg"/Cc template < typename Tp >
Yh;A)Np class constant_t
R1(3c*0f {
E@4/<;eKK const Tp t;
.sD=k3d public :
M[(pLYq: constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
$CZ'[`+ template < typename T >
\r"gqv)^ const Tp & operator ()( const T & r) const
"egpc*|] {
?/8V%PL~$ return t;
w^NQLV S }
G"h}6Za;DO } ;
Nt/hF>"7 S q{@4F}d 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
-_XTy!I 下面就可以修改holder的operator=了
.AZwVP< gj
I>tz} template < typename T >
HEw&' assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
~ 7<M6F {
G=|~SYz return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
oXUb_/ }
L+}<gQJ( LL==2KNUo 同时也要修改assignment的operator()
^!gq_x fElFyOo+ template < typename T2 >
nkf7Fq} T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
2+ywl}9 现在代码看起来就很一致了。
?hViOh$. lSc=c-iOv 六. 问题2:链式操作
:aH5=@[!y 现在让我们来看看如何处理链式操作。
gFsqCx<q 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。
Eihn%Esa 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。
KD?b|y@ 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。
bP> Kx-%q 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
'.&Y)A6! D}Sww5ZmP template < typename T >
/Q_Dd struct result_1
,e$6%R {
ij;P5OA typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
$m A2AI } ;
r-.>3J iu3L9UfL[ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
uqLP$At hCS} template < typename T >
y
G3aF( struct ref
Np aS2q-d {
5DVYHN9c| typedef T & reference;
Hq!|r8@6 } ;
e['<.Yf+ template < typename T >
e~d=e3mBp struct ref < T &>
FRQ0t!b<M1 {
P-3f51 Q typedef T & reference;
9g>)7Ne } ;
O1bW, n( cvG*p|| 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
=4l @A> 5OzEY7K) template < typename T >
0^sY>N" typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
G]4Ca5;Z!N {
1m#.f=u{R return l(t) = r(t);
{/H<_ }
}YVF
fi~ 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。
gdA2u;q 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
w jD<"p;P S_/S2(V" 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
IWq#W(yM _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
&N._}ts _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
JWI Y0iP +5 调用divide的对象返回一个add对象。
_OyQ:>M6P 最后的布局是:
@OkoT: Add
oLh ,F"nB / \
8-B7_GoJ+B Divide 5
;o9ixmT<-o / \
1^^8,.' _1 3
v"W*@7<`S 似乎一切都解决了?不。
"~^0 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。
ir/uHN@ 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。
V~ORb1 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:
*=.~PR6W{ }Sbk qd5 template < typename Right >
pCA`OP);= assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
/Pkz3(1 Right & rt) const
.
ump?
M {
?5J# return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
dC{dw^ }
_io'8X2K% 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Uq$/Q7 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。
q]I aRho 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。
Dzf\m>H[ 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。
>%om[]0E 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。
b%%r`j,'JE 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?
Cj<8r S4+ 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:
UaF~[toX {MSE}|A\V template < class Action >
4P k%+l class picker : public Action
]i$0s {
t`+A;%=K] public :
6UuN-7z!" picker( const Action & act) : Action(act) {}
t4[q:[1 // all the operator overloaded
lz~^*\ F } ;
%DYh<U4N "(7y%TFt: Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
A*?PH`bY 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
)q-NE) Syy{ ^Ae} template < typename Right >
rZJJ\ , | picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
e,/]]E/o {
~TEn + return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
.R)P
|@z L }
m^}|LB:5 Cl<!S` Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
P:4"~]} 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
dAx
? , 8qg%>ZU4d template < typename T > struct picker_maker
C$TU
TS {
ou <3}g typedef picker < constant_t < T > > result;
:J]'c} } ;
A}(]J!rc template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
pE)NSZ {
Ee2P]4_d typedef picker < T > result;
mi7?t/D1Z } ;
2c 0;P
#ol 5MaN
{*)l 下面总的结构就有了:
6/mz.,g2 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。
,<t.Iz% 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。
fq6Obh=A# picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
@6>Q&GYqt 至此链式操作完美实现。
gGL}FNH W_`]7RO8 BZ?3=S1* 七. 问题3
.iRKuBM/ 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。
+ig%_QED[\ >X$JeME3 template < typename T1, typename T2 >
'NhQBk ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
E=ijt3 {
|6JKB' return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
p|t" 4HQ }
_w4G|j$C @/.#
/ 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:
["EXSptB TjTG+uQ template < typename T1, typename T2 >
sip4,>,E struct result_2
G|rE\h 2w {
BqNeY<zB* typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
f47]gtB- } ;
EVX3uC}{ ju{Y6XJ) 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?
?n`m 这个差事就留给了holder自己。
?[Lk]A&"L2 GpeW<%
\P hTX[W%K template < int Order >
pY"WW0p"C class holder;
-<s Gu9 template <>
<#C,66k class holder < 1 >
][$I~nRf {
~i5YqH0 public :
6e+'Y"v template < typename T >
1l$Ei,9 struct result_1
>9&31wA_ {
u[b |QR=5 typedef T & result;
e
Wux } ;
^~YT<cJ1h template < typename T1, typename T2 >
smf"F\Ws struct result_2
(?r,pAc: {
SV>tw`2 typedef T1 & result;
yDafNH } ;
A9MM^jV8 template < typename T >
*H
Qc I- typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
u1%URen[x {
^9[Q;=R return (T & )r;
eIkKsgr> }
UucI>E3?P{ template < typename T1, typename T2 >
X/~uF9a'< typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
b"h'7 C/ {
W "'6M=* return (T1 & )r1;
$y8-JR~ }
1D*=ZkA) } ;
t5-O-AI[b{ B}iEhWO6 template <>
h3CA,$HJ class holder < 2 >
8z#Qp(he {
F^u12R) public :
>NKJ@4Y template < typename T >
xs{pGQ6Q struct result_1
f jx`|MJ {
nqyD>> typedef T & result;
_?
gCOr } ;
j,k3]bP template < typename T1, typename T2 >
h !^=
c struct result_2
8q[;
0 {
g_Z
tDxz typedef T2 & result;
L.HeBeO } ;
puC91 template < typename T >
;,&cWz typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
3v8LzS3@ {
MET9rT return (T & )r;
Y MX9Z|| }
e}UQN:1 template < typename T1, typename T2 >
RuPnWx! typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
.Kb3VNgwvm {
HuevDy4 return (T2 & )r2;
`L'g<VK; }
RxP H[7oZ } ;
yix[zfQt0 BX >L7 n sey,J5? 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> >。
\vA*dQ- 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
hYW9a`Ht/ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
}| DspO 1t
R^ return l(i, j) = r(i, j);
!"L.g u-' 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
m{/7)2. C-&ymJC| return ( int & )i;
f<YYo return ( int & )j;
OIcXelS:@k 最后执行i = j;
<3;p>4gN 可见,参数被正确的选择了。
n Nt28n@ VXeO}>2S QUrPV[JQ >+2&7u 9kL,69d2 八. 中期总结
bv+u7B6, 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:
k#].nQG
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
QZzamT)" 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
_ \D% 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
w*qj0:i5as =XP[3~ kBo:)Vej4 [X(4( 1i x)PW4{3qR \9?[|m
z 九. 简化
5n@YNaoIb 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。
8dczC 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
]\(8d[4 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:
s4|\cY`b- 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
7r:h_r- +-*/&|^等
'~[8>Q> 2. 返回引用。
5J5?cs-! =,各种复合赋值等
w#"\*SKK 3. 返回固定类型。
^tB1Nu% 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
#Bd]M#J17a 4. 原样返回。
bZnOX*y] operator,
6D;N.wDZ 5. 返回解引用的类型。
SVCh!/qe\ operator*(单目)
MGg(d 6. 返回地址。
]fyfL|(; operator&(单目)
V1aP_G-: 7. 下表访问返回类型。
hOj{y2sc operator[]
@62T:Vl 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
'}.Yf_ operator<<和operator>>
5ya9VZ5# fkV@3sj 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。
gaF6j!p 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
o<G 9t6~ 4EB\R"rWXf template < typename Left >
jI-a+LnEm struct value_return
?.~1%l ! {
7N$2N!I( template < typename T >
\-\>JPO~< struct result_1
Ew8@{X
y {
.~]|gg~ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
]eL# bJ } ;
fUT[tkb/! ?UXFz' template < typename T1, typename T2 >
":!$Jnj, struct result_2
:#rP$LSYC {
ZEqW*piI typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
]M?i:A$B } ;
yM_/_V|G } ;
A}9Z%U f}:C~L! a'J0}j! 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
+-izC%G LF dvz0 下面我们来剥离functor中的operator()
<L}@p8Lq 首先operator里面的代码全是下面的形式:
?
wS}' :j\7</uu return l(t) op r(t)
&jqaW2 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
)x.%PUA return op l(t)
iU)I"#\l'k return op l(t1, t2)
t~Q9}+ return l(t) op
r.C6`
a return l(t1, t2) op
+3v)@18B1 return l(t)[r(t)]
iN;Pg_Kq return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
xGd60"w2 RT[p!xL 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:
cx\"r 单目: return f(l(t), r(t));
.;? Bni return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
{U5sRM|I 双目: return f(l(t));
A
6(` return f(l(t1, t2));
e"
v%m'G 下面就是f的实现,以operator/为例
i5e10@Q{ o E+'@ struct meta_divide
q<YM,%mgj {
B%F]K<
template < typename T1, typename T2 >
L}Z.FqJ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
*$Q>Om] {
iq&3S 0 return t1 / t2;
ipSMmpB }
wuqe{? } ;
(NJ{>@& LlTD =tJ0 这个工作可以让宏来做:
EGu%;[ BA;r%?MRL #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
M8},RR@{ template < typename T1, typename T2 > \
MO`Y&<g~A static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
T.bFB+'E| 以后可以直接用
rOJ>lPs DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
]H1mj#EWU 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
#xIg(nG (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
yD9enYM Liqo)m bt}8ymcG 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
{##G.n\~ v?8WQNy template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
c`O~I<(Pm class unary_op : public Rettype
{oQs*`=l> {
8}QM~&&. Left l;
sW>%mnx public :
pc`P;Eui unary_op( const Left & l) : l(l) {}
/}:{(Go !(d]f0 template < typename T >
>y%H2][ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
g~U(w {
{yn,u)@r9S return FuncType::execute(l(t));
, ZsZzZ# }
yF)o_OA[uR j\}.GM'8 template < typename T1, typename T2 >
Y\
[|k-6
typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Aztrq {
F^dJ{<yX return FuncType::execute(l(t1, t2));
2BccE }
WK%cbFq( } ;
XYcZ;Z 9: ;dIk$_FN g]~vZj 同样还可以申明一个binary_op
v({O*OR @-@Coy 4Tt template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
t3L>@NWG class binary_op : public Rettype
{vu\qXmMv {
oO2DPcK Left l;
- H?c4? 5 Right r;
;&d#)&O"e public :
\/Y(m4<P binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Nd(,oXa~ Wa;N(zw0h template < typename T >
O8;/oL4 U typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9o@3$ {
V,r~%p return FuncType::execute(l(t), r(t));
W;u.@I& }
\Ec<ch[)c sI,cX#h&Y template < typename T1, typename T2 >
wNa5qp
0 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=!TUf/O- {
L>Y+}]~ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
C[FHqo9M?H }
Ym'h
vK } ;
8h]
TI_ f&-`+V}U 1]xmOx[mb 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_kwtWX( 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
\8CCa(H DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
>}SEU-7&\ 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。
GcO2oq 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
`KQx#c>' 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。。。
jg$qp%7i% 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Dk
`&tr 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
Ejk;(rxI 下面是修改过的unary_op
/&gg].&2? ^O}a, template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
=2!p>>t,d; class unary_op
}Rh\JDiQ {
z5@XFaQ Left l;
D]~K-[V?l rWht},-|1 public :
a`wjZ"}'[ CW1l;uwtU unary_op( const Left & l) : l(l) {}
x`6MAZ p?gm=b# template < typename T >
#A)V struct result_1
J|WE&5' {
!5,C"r typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
~RR!~q } ;
':.Hz]]/A :1 +Aj
( template < typename T1, typename T2 >
@.;+WQE struct result_2
{!Qu(% {
^4sfVpD2! typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
fD!c t; UK } ;
G)vNMl c7mKE`
template < typename T1, typename T2 >
lY,^ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
B.N#9u-vW {
z:Am1B return OpClass::execute(lt(t1, t2));
~"+"6zg }
/,G `V TPp]UG template < typename T >
M+ [ho] typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~kW?]/$h {
+tPBm{| return OpClass::execute(lt(t));
%`]+sg[i }
qzW3MlD 7(@xk_Pl } ;
yTZev|ej@ D!`;v Z\> ,X!6|l8 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
Q}#Je.; 好啦,现在才真正完美了。
|=;hQ2HyF 现在在picker里面就可以这么添加了:
PVb[E 03 0F[f%2j template < typename Right >
sq$v6x sl picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
DI\=udN {
3)G~ud return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
wfo, r 7 }
Xs2}n^#i 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
oSCaP,P )oIh?-WL v3r3$(Hr ?V6,>e_+ `n&:\Ib 十. bind
1Q@]b_"Xh 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。
.UPh 先来分析一下一段例子
aAjl
58 .`Rt z +MH co" int foo( int x, int y) { return x - y;}
lu.]R>w bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
+a5F:3$ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
O`Tz^Q/D 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。
8c5YX 我们来写个简单的。
]}3s/NJi 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
\_Bj"K 对于函数对象类的版本:
P j ]BO:*&O template < typename Func >
R U)(|; struct functor_trait
wn"}<ka {
"B QnP9 typedef typename Func::result_type result_type;
nCY kUDnZ } ;
C8m 9H8Qm 对于无参数函数的版本:
b,'O|s]"Sc 01A{\O1$j template < typename Ret >
`
-_! %m/ struct functor_trait < Ret ( * )() >
8w5}9}xF {
X%yG{\6: typedef Ret result_type;
x;~:p;]J2F } ;
UWT%0t_T 对于单参数函数的版本:
o]1BWwtY& a7g;8t-& template < typename Ret, typename V1 >
$INB_/RE struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
9nR\7!_ {
;wwc;wQ' typedef Ret result_type;
/p
!A:8 } ;
GRcPzneiz 对于双参数函数的版本:
1_+ h"LE ?tLApy^`? template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
c_>Gl8J struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
U}w'/:H {
.\
Ijq! typedef Ret result_type;
=UKxf } ;
_[HZ[ 9c! 等等。。。
L-|l$Ti" 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
@:>]jp}uq JI>Y?1i0O template < typename Func >
n\+c3 struct func_return
afrF%! {
`;85Mo:qJ template < typename T >
]$/oSa/ struct result_1
Mq\=pxC@ {
T]tP!a;K typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
+p%3pnj:K } ;
syw1Z*WK b6-N2F1Fs template < typename T1, typename T2 >
L;3%8F\-. struct result_2
AYn65Ly {
Fx^wV^q3 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
9L>?N:%5 } ;
:;_
khno } ;
9tHK_),9 ~$y"Ldrp AQ)gj$
m3 最后一个单参数binder就很容易写出来了
6=f)3!= =+iY<~8 template < typename Func, typename aPicker >
qPPe)IM'Sc class binder_1
=mYf]
PIX {
xSudDhRP Func fn;
Xl4}S"a aPicker pk;
cKVFykwM public :
owIpn=8|Q fOi
Rstci template < typename T >
]?}>D?5 struct result_1
VlV
X {
h%EeU
3 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
xX&B&"]5 } ;
Jj=qC{] KZ 5%q. template < typename T1, typename T2 >
}PI:O%N; struct result_2
I0mp [6 {
8"&!3_ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
m}l);P^ } ;
<H^jbK GlJ[rD binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
^("b~-cJ &@lfr623 template < typename T >
\WiCI: typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ZXx1S?u {
uZld9u return fn(pk(t));
Q+Bl1xl }
'APx template < typename T1, typename T2 >
/#00'(oD typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
I~6)
Gk& {
CQ2vFg3+o return fn(pk(t1, t2));
RZHfT0*jL }
{.LJ(|(Mz } ;
RL}?.'! OJm ]gb7 @\?HlGWEf 一目了然不是么?
m.+h@ 最后实现bind
{8.Zb NEJ
>J;TtNE: z@`o(gh template < typename Func, typename aPicker >
^os_j39N9 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
{dF@Vg_n {
L -Q8iFW' return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
#zP-,2!r }
@V
' HX $+80V{J# 2个以上参数的bind可以同理实现。
7{<v$g$ 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。
0)|Z7c& H8YwMhE7 十一. phoenix
RL` jaS?V Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
y7+@
v' 5M=U*BI for_each(v.begin(), v.end(),
DQ8/]Z{H (
@@H/q do_
x+Yo#u22 [
yhKH}
kR cout << _1 << " , "
uUjjAGZ ]
?;RY/[IX6 .while_( -- _1),
uqcG3Pi cout << var( " \n " )
&MH8~LSb )
O\Huj= );
J=-z~\f56 ;87PP7~ 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:
dy+A$)gY< 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
{]6-,/3UR operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
-Mr_Ao`E 那么我们就照着这个思路来实现吧:
B=O zP+ WD%(RC"Q DCp8rvUI template < typename Cond, typename Actor >
P6_Hz!vE class do_while
e[iv"|+
{
y^H5iB[SPL Cond cd;
;?{^LiD+F Actor act;
N7s0Ua'-v public :
Gbhw7
(& template < typename T >
- ;gQy[U struct result_1
'=;e#
C`<{ {
`i.fm1I] typedef int result_type;
W_@ b. 1 } ;
@A6iY s={>{,E do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
KH,f'` w!"A$+~ template < typename T >
_jX,1+M typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`LoRudf_` {
*w;?&)8% do
f2c<-}wR {
.QP`Qn6 (P act(t);
fBh" }
h
8$.mQr while (cd(t));
8`L]<Dm return 0 ;
%1TKgNf }
3m&r?xZs } ;
fYuSfB+< 8Ze>
hEG c(1tOQk. 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
7KiraKb| 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
N/F_,>E 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
_
uOi:Ti 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
N?m)u,6-l 下面就是产生这个functor的类:
9X*Z\- kL zjK]4 * xp1/@Pw? template < typename Actor >
te[uAJ1 N class do_while_actor
O^\:J2I( {
<N<0 ?GQ Actor act;
W!HjO; public :
(ORbhjl do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
EPW4
h/I hRXnig{;3 template < typename Cond >
@N '_qu picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Z4G%Ve[ } ;
1^^{;R7N jS]Saqd Xj]9/?B? 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Zsapu1HoL\ 最后,是那个do_
lrc%GU): k% \;$u=% :sw5@JdJ class do_while_invoker
D?y-Y
{
wxBHlgK4z public :
s:'>G;p template < typename Actor >
>&HW6 c do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
8L:AmpQdpA {
mKtMI!FR return do_while_actor < Actor > (act);
U;3t{~Ym }
}o]}R#| } do_;
A)~oD_ooQ ;F1y!h67< 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
xppnBnu$7 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
+8ib928E 最后来说说怎么处理break和continue
$G <r2lPy 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。
[<i3l'V/[ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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