一. 什么是Lambda
xZmKKKd0* 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
\o@b5z]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,
hk&p+NV! 6|LDb"Rvy zq]V6.]J ap9eQsC class filler
,Ql3RO, {
N[ArwV2O public :
(vjQF$Hp void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
7w{`f)~ } ;
wy_TFV &^9>h/-XT M)EUR0>8 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
9&'Mb[C`"
v(4C?vxhG Ye!= K"b vUH for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Hv0sl+ ^O\tN\g;c Ze Shn 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
O,JthlAV4 g)&-S3\ uD:O[H-x r:Cad0xj;^ 二. 战前分析
Q:VD2<2 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
,bmTBZV 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
9LJ/m\bi nhXa&Nro +Mm0bqNN for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
4b3p,$BWS /* --------------------------------------------- */
<k^9l6@ vector < int *> vp( 10 );
a/^YgrC\T transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
x'JfRz /* --------------------------------------------- */
-07(#> sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
fBd +gT\S /* --------------------------------------------- */
TJsT .DWW~ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
9f,HjRP /* --------------------------------------------- */
<)n
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
#^#)OQq] /* --------------------------------------------- */
|Be.r{l for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
-R7f/a8 NK#Dq&W+& [EGE| $X*$,CCIB 看了之后,我们可以思考一些问题:
u{p\8v%7 1._1, _2是什么?
Bdbw!zRR$ 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。
JBUJc 2._1 = 1是在做什么?
N{p2@_fnB 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。
<O\z`aA'q 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。
FT(EH [V jd)% vlj|[joXw 三. 动工
4?yc/F=kI 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
7 cIVK}& )s=z i" ,CM$A}7[ Tu/JhP/g,` template < typename T >
B~PF <8h5 class assignment
"F[VqqD {
l1W5pmhK]' T value;
x-Mp6 public :
6o1.?t? assignment( const T & v) : value(v) {}
[[s k template < typename T2 >
Y?%6af+ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
@MB;Ez
v } ;
U5H o? `< !^"hYp` Ugdm" 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
$yFur[97C 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
MzG(+B 3&?Tc|F+ y:|7.f vCpi|a_eCu class holder
am"/Anml| {
.PAkW2\# public :
uqO51V~ template < typename T >
J0=`n(48B assignment < T > operator = ( const T & t) const
s9 E:6 {
WVNQ}KY return assignment < T > (t);
Bgs~1E @8V }
3.dUMJ$_ } ;
@JEr/yy
HK[sHB& T:!sfhrZ~< 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:
,<vrDHR "]N QTUb; static holder _1;
$Jr`4s Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
ka>RAr J `jZX(H for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
%MjPQ 而不用手动写一个函数对象。
4
^+hw; pKH4?F mJsYY,b8 Y?5yzD: 四. 问题分析
VUnEI oKM 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
,F-tvSc\Q 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
?xf;#J+{8 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
wl{p,[] 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
[{ { ?e6J 下面我们可以对这几个问题进行分析。
3,F/i+@ mm{U5 五. 问题1:一致性
+I Ze`M%n 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
-y\N 9 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
C`jP8"- y\S7oD(OR struct holder
5~44R@` {
9e1 6 g //
hx2C<;s4 template < typename T >
.gPsJ?b T & operator ()( const T & r) const
gOWyV@ {
mhVoz0%1X return (T & )r;
| 5L1\O8# }
gP`!MlY@ } ;
Q./lX: %zelpBu+ 这样的话assignment也必须相应改动:
fgp7 |;Y ,m"ztu- template < typename Left, typename Right >
I+CQ,Zuf class assignment
XeB>V.<y {
kCC9U_dj, Left l;
v|/3Mi9mz Right r;
!:n),sFv45 public :
EIYM0vls( assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
U.)G#B template < typename T2 >
7IHD?pnZ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
NSgHO`gU8 } ;
Zn/9BO5 t!T}Pg(Bo 同时,holder的operator=也需要改动:
Qr<%rU^{. I|j tpv} template < typename T >
n% `r assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
(O-)uC {
,|#>X>^FQQ return assignment < holder, T > ( * this , t);
2 Lamvf }
.3U[@ *b( |O)deiJRy 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
%'t~e?d! 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
uv-W/ p :HE]P)wz- return l(rhs) = r;
`;_tt_ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
t@u\ 4bv 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
cV{ZDq y{{EC# template < typename Tp >
n>E*g|a class constant_t
R_qo]WvR; {
fD~!t 8J const Tp t;
38m%ifh) public :
0`P]fL+& constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
7XDV=PQ[ template < typename T >
];I| _fXo% const Tp & operator ()( const T & r) const
1SFKP$^ {
Ij#a return t;
1 :Yt2] }
!1RV[b.8 } ;
N#u8{\ |8] l'W+^ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
#c^Q<&B 下面就可以修改holder的operator=了
[;=WnG Y1 P[^ws template < typename T >
baNfS assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
E~>6*_? {
reA8=>b/ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
FqTkUWd,# }
Wv0'?NL. nP3GI:mjL 同时也要修改assignment的operator()
|w JZU YF -w=Y6 template < typename T2 >
<nvWC/LU T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
?fmt@@]T? 现在代码看起来就很一致了。
z/YMl3$l~ >jX
UO 六. 问题2:链式操作
Hk]BC 现在让我们来看看如何处理链式操作。
3\KII9 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
<c ovApx 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
~}5Ml_J$,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。
30_un 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
u3wC}Zo ;-?ZI$ template < typename T >
r}\h\ { struct result_1
Is@a,k {
IMGqJc,7 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
~B&*7Q7 } ;
d# 3tQ*G/ m IzBK]@^ 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:
]|N4 #4 QklNw6, template < typename T >
f%{Tu` struct ref
;:c%l.Y2 {
BZ?W>'B%$ typedef T & reference;
p??/r } ;
O|Ic[XfLx template < typename T >
x~;EH6$5'/ struct ref < T &>
tHtV[We.: {
vSYKe typedef T & reference;
c[ony:6 } ;
O4/n!HOb ;x-H$OZX 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
{1MGb%xW uXLZtfu{ template < typename T >
EB>B,# typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
]zyX@=mM {
ey)u7-O return l(t) = r(t);
ZCBPO~&hO' }
|.C
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。
U+;>S$ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
*e<Eu>fW#& fcICFReyV 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
W3/ 7BW` _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
5)yOw|Bd _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
"Py Wo +5 调用divide的对象返回一个add对象。
,iVPcza 最后的布局是:
]&:b<]K3 Add
nnE_OK!}T / \
h1XMx'}B Divide 5
(.1 rtj / \
Q)S>VDLA _1 3
`x UG| 似乎一切都解决了?不。
um jhG6 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。
y|.fR>5 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。
rAx"~l.= 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:
Wu!t C s^>lOQ= template < typename Right >
MdH97L)L.0 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
]iDJ*!I Right & rt) const
h/Hl?O8[ {
D;zWksq return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
5!AV!A_Jp }
f>r3$WKj 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
rer|k<k;]G XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
voV:H[RD9 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
9&%#nN4`8 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
n}A?jOSAe 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
i
u1KRuaF[ 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
GVG!sMmnX 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
8PBU~mr *q*HG W5 template < class Action >
nG"n-$A?< class picker : public Action
!&`}]qQZ {
"#pzZ)Zh public :
i_u
{5 U; picker( const Action & act) : Action(act) {}
2L2 VVO // all the operator overloaded
1n'$Ji7 } ;
=3|pHc hJ4 &Vt2be* 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。
Ad;S=h8: 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:
s=N#CE #, Q}NO#vT template < typename Right >
:p<kQ4
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
X0WNpt&h {
2QGMe} return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
*KK[(o}^J- }
wmo{YS3t| yGvDn' m Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Dz`k[mI 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。
qO-C%p
[5 94|yvh.B template < typename T > struct picker_maker
PK6*}y {
ZBX typedef picker < constant_t < T > > result;
'@TI48 J+ } ;
9?;@*x template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
5VR.o!h3I {
e&QS#k typedef picker < T > result;
/vjGjb=3U } ;
{'h_'Y`bOQ ;1W6"3t-Y 下面总的结构就有了:
$Z;B QJVH functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
zF5q=9 4$ 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。
Gg%tVQu picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
fcRj 至此链式操作完美实现。
7DtIVMiK QjA&IZEC
-Z%F mv8 七. 问题3
u7;`4P:o@ 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。
z)lM2x>|* pkX v.D` template < typename T1, typename T2 >
47IY|Jdz ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
r6`\d k {
m0A# 6=< return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
i&`!|X-=R }
l'U1
01M>F AnNPTi 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:
Lt1U+o[ot =<{h^-j;a template < typename T1, typename T2 >
ll^DY
hx} struct result_2
lv4(4$T {
3AURzU typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
{6'*Phw } ;
W`$[j0 <cYp~e%xIw 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?
Wo{K} 这个差事就留给了holder自己。
0G5'Y;8 :pwa{P |;P^clS3 template < int Order >
8xgJSk class holder;
'61i2\[lZQ template <>
91up^ class holder < 1 >
x;u ~NKy {
&Yp+k}XU public :
Xo Y7/&& template < typename T >
<_9!
struct result_1
s~^*+kq {
td >,TW=A* typedef T & result;
IAI(Ix } ;
Ikj=`,a2B template < typename T1, typename T2 >
GR%{T'ZD` struct result_2
b,dr+RB {
}W$8M>l typedef T1 & result;
i\Yl } ;
{I{3 (M#" template < typename T >
b^ sb]bZW typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
zmI5"K"'F {
XA1f' Kk return (T & )r;
vM`7s[oAK }
JSgpb?( template < typename T1, typename T2 >
9?
2 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
lUv =7"
[ {
xW>ySEf return (T1 & )r1;
lkA^\+Ct }
Cxm6TO`-; } ;
ExCM<$, WL l_'2h template <>
vZ@g@zB4o0 class holder < 2 >
DLi?'K3t {
XJSa]P^B1 public :
EMlIxpCn: template < typename T >
"jR]MZ struct result_1
HzvlF0f {
d&jjWlHgEN typedef T & result;
BwxnDe G) } ;
_A 2Lv]vfV template < typename T1, typename T2 >
V^n0GJNo struct result_2
JrDHRIkgm {
B3mS] typedef T2 & result;
\D?:J3H*] } ;
)iU^&@[S template < typename T >
FXahZW~Ol typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Uoji@ {
s<vs:jna return (T & )r;
:)IV!_>'d }
(a.1M8v+Sg template < typename T1, typename T2 >
)eYDQA>J typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
ewnfeg1 {
rbyY8
bX return (T2 & )r2;
"MnSJ2 }
)KY:m |Z } ;
g9KTn4 aMTFW_w ^Kqf~yS% 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> >。
sDC*J\X 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
eA=WGy@IcN 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
YEv
Lhh k_aW return l(i, j) = r(i, j);
_KN/@(+F 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
{.CMD9F[ Ei5 wel6! return ( int & )i;
i#W*' return ( int & )j;
5HKW"=5Cf 最后执行i = j;
.Evy_o\^ 可见,参数被正确的选择了。
Izo! rC %NajFjBI nt ,7u( *1^$.Q& -M4p\6)Ge 八. 中期总结
``|AgIg 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:
!tNd\}@ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
T3N"CUk 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
zO~9zlik 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
>7b)y ZFvyL8o qX#MV>1 9+qOP>m >jx.R =Z,5$6%) 九. 简化
gfy19c 9 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
Rc[ 0aj: 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
'bu )M1OLi 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
>t <pFh 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
OP! R[27> +-*/&|^等
#E$X,[ZFo 2. 返回引用。
}Hcx=}j =,各种复合赋值等
^6;V}2>v} 3. 返回固定类型。
3l4NC03I& 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Tu m_aI 4. 原样返回。
g|%L"-%gJ operator,
C#Bz>2;# 5. 返回解引用的类型。
UiQEJXwnz operator*(单目)
nJZ6?
V 6. 返回地址。
H(-4:BD? operator&(单目)
UMMB0(0D 7. 下表访问返回类型。
`bG7"o` operator[]
@ -:]P8 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
9em*r9- operator<<和operator>>
{1-V]h.<J }|wv]U~ 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。
iL]'y\?lv 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
6'C2SihYp Y[
zZw~yx template < typename Left >
r&3pM2Da} struct value_return
%.HJK {
zsXpA0~3s template < typename T >
..W-76{ struct result_1
s9)8b$t] {
LM)`CELsYc typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
f{&bOF v } ;
?GT@puJS- @T-p2#& template < typename T1, typename T2 >
`>lzlEhKV struct result_2
,0N94pKy {
+T{'V^ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
</"4 zD| } ;
$_;e>*+x } ;
1wj:aD?g If-_?wZe Uh6 '$0 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
~I=Y{iM O(Jj|Z 下面我们来剥离functor中的operator()
"3CJUr:Q 首先operator里面的代码全是下面的形式:
(bp9Pj w D=r)) return l(t) op r(t)
Iah[j,]r return l(t1, t2) op r(t1, t2)
OE`X<h4r return op l(t)
=aG xg57 return op l(t1, t2)
s
+s" MI return l(t) op
C.Uju`3 return l(t1, t2) op
b1#dz] return l(t)[r(t)]
e [h8}F return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
UUe#{6Jx_ $md%xmQ[ 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:
c=O,;lWFqm 单目: return f(l(t), r(t));
w'T q3-%V return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
-~{c
u47_ 双目: return f(l(t));
K2)!h.W return f(l(t1, t2));
iBg3mc@OO 下面就是f的实现,以operator/为例
uQ1@b-e`5 u{<"NR h struct meta_divide
|*5 =_vF {
OhZgcUqQ8 template < typename T1, typename T2 >
u+m,b76 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
NpP')m!`} {
<UP
m=Hb return t1 / t2;
7,
}
$u }
~&dyRtW4 } ;
(2ot5x}`j g|X ;ahTT 这个工作可以让宏来做:
friWW^ M~e0lg8 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
k%c{ETdE template < typename T1, typename T2 > \
dUrElXbXd static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
||7x;2e 以后可以直接用
LW6ZAETyL DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
y9H%
Xl 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
f|7\DeY9U (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
#N(= 3Cj 9m2, qr| M9\#Aq&\i 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
}|OaL*|u >SF Uy\3 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
=ac_,]z class unary_op : public Rettype
tC?=E#3V {
ipnV$!z Left l;
H9XvO public :
~/pzxo$ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Qd _6)M- 4rT*tW"U template < typename T >
`3H4Ajzcc typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
} p
FQRSOZ {
.T<=z return FuncType::execute(l(t));
3981ie }
VZr>U*J[: {Bs~lC$ template < typename T1, typename T2 >
v4,h&JLt typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?lGG|9J\ {
F_iXd/ return FuncType::execute(l(t1, t2));
-&x2&WE' }
1/1Xk,E } ;
wcSyw2D }0#U;_;D r`y ezbG 同样还可以申明一个binary_op
u-Ddq~;| hd\gH^wk
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
*K!|@h{60 class binary_op : public Rettype
/n~\\9#3 {
-C-?`R Left l;
n9w9JXp;! Right r;
`+'rib5 public :
;7]u!Q binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
5,qj7HZF _R'Fco template < typename T >
ZRxZume<f
typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
00I}o%akO {
Ars687WB return FuncType::execute(l(t), r(t));
s4Sd>D7 }
lt^\ LZJA4?C template < typename T1, typename T2 >
Ee)[\Qjn typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=L%DX#8 {
FMNm,O] return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
~CB[9D= }
.7'kw]{/ } ;
0N[&3Ee8 d2oh/j6`TA WARb"8Kg 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
e0@6Pd 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
n55Pv3}C DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
v(*C%.M) 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。
tO7v4 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
H gTUy[( 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。。。
HX'FYt/?t 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
[b%:.bjY 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)
!CXt*/~ 下面是修改过的unary_op
]2# bfB\h*XO template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
'1,,)U#6E class unary_op
5w %_$x {
U4m9e|/H;z Left l;
/{wJEuE \!( public :
'O5'i\uz
RZM"~ 0 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
}kw/W#)J 4h5g'!9-g template < typename T >
b'VV'+| struct result_1
{o5V7*P;_ {
hjaT^(Y typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
.s#;s'>g } ;
1h6^>()^ SH*C" template < typename T1, typename T2 >
:[ k4Z]t8 struct result_2
+k
dT(7 {
(P&4d~)m typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
rl9.]~ } ;
?$f)&O uwRr LF template < typename T1, typename T2 >
fLV"T_rk typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%6AW7q
t {
KD/V aN return OpClass::execute(lt(t1, t2));
u6`=x$& }
xs\!$*R K;LZ- template < typename T >
$P1O>x>LIL typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
N`)$[&NG] {
&1+X\c+tb return OpClass::execute(lt(t));
'9c2Q/ }
jiF?fX@ U4 13?Pe
} ;
'J,T{s1J TCT57P#b ,J`'Y+7W 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
nW;g28 好啦,现在才真正完美了。
aM7uBx\8 5 现在在picker里面就可以这么添加了:
>A0k 8T "NgoaG~!YO template < typename Right >
Wrr cx( picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
5{n*"88 {
5K|"\ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Ed9Z9 }
h" H2z1$ 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。
k}KC/d9.z YeF1C/'hy GTHkY* 0afei4i~N 3!5Ur& 十. bind
O?<&+(uMTT 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。
qc#)! 先来分析一下一段例子
1 sPdz
L bT
2a40ul FQ>`{%> int foo( int x, int y) { return x - y;}
N}\[Gr bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
q>w)"Dd bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
cBo{/Tn: 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。
>vuY+o;B 我们来写个简单的。
e"
]2=5g 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
%cE2s` 对于函数对象类的版本:
^<LY4^ ='TE,et@d template < typename Func >
6sa"O89 struct functor_trait
XQ4G) {
Z}|(FRVk typedef typename Func::result_type result_type;
%*#n d } ;
;<0LXYL; 对于无参数函数的版本:
'R&uD~Q Yq(G;mjM template < typename Ret >
/m!Cc/Hv struct functor_trait < Ret ( * )() >
Z3!f^vAi& {
f]7M'sy | typedef Ret result_type;
LN_xq&. } ;
7Sz?S_N/j 对于单参数函数的版本:
F @Te@n iD= p\ template < typename Ret, typename V1 >
>Z1q j> struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
&qS[%K ) {
w`l{LHrR typedef Ret result_type;
y>*xVK{D } ;
S$2b>#@UJ 对于双参数函数的版本:
K(XN-D/c B75k^ohfj template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
M)sZSH.<O struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
3pmWDG6L {
KFa_ typedef Ret result_type;
1xv8gC:6 } ;
`GXkF:f= 等等。。。
!~Q2|r 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
%%cHoprDa ={hX}"*D template < typename Func >
JoSJH35=: struct func_return
OLI$1d_ {
eHDef template < typename T >
^Q&u0;OJ struct result_1
QJ|a p4r {
e)E$}4 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
^!q?vo\j| } ;
;W>Y:NCrp ^( Rvk template < typename T1, typename T2 >
y1=NF struct result_2
^[15&T5 {
Ew3ibXD typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
8BvonYt=8 } ;
jNeI2-9c} } ;
u !!X6< $ cu00K Zs<KZGn-B 最后一个单参数binder就很容易写出来了
0zY(:;X w>b-} t template < typename Func, typename aPicker >
JJRK7\~$ class binder_1
<9>vO,n {
}-~T<egF Func fn;
kp\\"+,VC aPicker pk;
t\$U`V) public :
R-^96fFBy r\;ut4wy template < typename T >
YIR
R=qpn struct result_1
sl*5Y#,|1 {
vf4{$Oag typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
:rP#I#,7w
} ;
.CSS}4 -|rLs$V1r template < typename T1, typename T2 >
!;_H$r0 struct result_2
cwV]!=RtO {
5[n(7;+gw typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
gl&5l1& } ;
h~wi6^{&Y 5{$LsL binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
e$Y[Z{T5 GA`PY-Vs) template < typename T >
e*j. typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-R>}u'EG> {
vy,&N^P return fn(pk(t));
$)H@|<K }
;60.l! template < typename T1, typename T2 >
y<C<_2 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/.M+fr S {
<W]g2>9o9 return fn(pk(t1, t2));
];%0qb }
KsrjdJx, ' } ;
2YuN~- %&
_V0R\k exdx\@72 一目了然不是么?
nADX0KI 最后实现bind
!`bio cA ,7XtH>2s SR*wvQnOx template < typename Func, typename aPicker >
?|e'Gbb_ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
(Z5##dS3 {
m0{ !hF[^ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
) _ I,KEe }
#.[AK_S5& 8.bKb<y 2个以上参数的bind可以同理实现。
m?HZ; 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。
P,=+W(s9} q.2(OP>( 十一. phoenix
wM[~2C=vx Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
bxK(9. E+C5 h
;p& for_each(v.begin(), v.end(),
i@NqC;~; (
4 g.
bR do_
U}SXJH&&E [
a(]`F(L cout << _1 << " , "
L !4t[hhe= ]
Q!,<@b) .while_( -- _1),
$;G{Pyp cout << var( " \n " )
/=uMk]h )
Vx_rc%' );
%r)avI F_uY{bg 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
3?E8\^N\n 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
lt$zA%`odc operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
. |*f!w}5 那么我们就照着这个思路来实现吧:
H UoyLy !6&W,0< |
nJZie8m template < typename Cond, typename Actor >
,@z4I0cTi\ class do_while
2FD=lR?6 {
v}^5Rp&m Cond cd;
22(*J< Actor act;
BK,sc'b public :
l<(Y_PE: template < typename T >
~7!7\i,Y8\ struct result_1
e4OeoQ@ > {
_ .i3,-l) typedef int result_type;
;d$qc<2uA } ;
VGL#!4wK ~"Gf<3^y+ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
d7Ur$K\=y 1xf=_F0`& template < typename T >
A|}l)!% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'2zL.:~ {
x( mE<UQN do
*]J dHO {
7t9c7HLuj/ act(t);
gqib:q;r }
&4dz}zz90 while (cd(t));
#[MJ|^\i return 0 ;
iA_8(Yo }
ydv3owN } ;
~8`:7m? Ut]+k+ 4 *sQcg8{^ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
_B2V "p 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。
>*twTlb{ 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。
Kt>X[o3m, 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。
H(0q6~| 下面就是产生这个functor的类:
UkCnqNvx 52zGJ I*
zm9TvoC%} template < typename Actor >
CBf7]n0H class do_while_actor
CLKov\U\ {
CGw--`#\ Actor act;
&@"]+33 public :
?B.~AUN do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
nA>sHy 2WM\elnA template < typename Cond >
u!N{y,7W) picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
h06ku2Q
} ;
=R*Gk4<Y y?[snrK G nD"~?*Lt 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
V@=V5bZLs 最后,是那个do_
%,b X/! &Y@#g9G 3HyhEVR-#~ class do_while_invoker
O\;= V`z- {
YC_3n5F% public :
P];JKE% template < typename Actor >
u%O-;>J do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
]Pn!nSg {
x2|6 return do_while_actor < Actor > (act);
5TBI<K }
:&'{mJW*{t } do_;
u"$a>S_ J3S&3+2G 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
r0m)j 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
5CJZw3q 最后来说说怎么处理break和continue
p@&R0>6j 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。
BX;5wKfA 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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