一. 什么是Lambda
h+N75 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
T][\wyLx1 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,
^XZmtB Q8z>0ci3o mQo]k H^'*F->BA class filler
z@T;N'EM {
")x9A&p public :
)9L1WOGi void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
E*rDwTd } ;
jr~76 !C#q 8h;1(S)*Z 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
S`"IM? X}
8rrC= >MiA|N= *K-,<hJ#L for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
dIIsO{Zqv "F)7!e TxPP{6t 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
4s0>QD$J o7]h;Zg5r w;>]L.n Dve5Ml- 二. 战前分析
#t3ju^ |? 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
fv<($[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
Lrr6z05F Q B6$s*SXNp @f{)]I +f for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
SGjaH8z /* --------------------------------------------- */
GW.s\8w vector < int *> vp( 10 );
r(i<H%"Z transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
:^J(%zy /* --------------------------------------------- */
'<4OA!,^) sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
O{SU,"!y /* --------------------------------------------- */
63-`3R?; int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
#Cbn"iYee /* --------------------------------------------- */
Z-]d_Y~m4 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
+,c;Dff /* --------------------------------------------- */
1T!_d&A1o for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
D[;6xJ iK=H9j .:_dS=ut F;`of 看了之后,我们可以思考一些问题:
qXP)R/~OZ 1._1, _2是什么?
&k : | 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
X o{Ce%L 2._1 = 1是在做什么?
q'q'v
S 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
*A
c~ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
dtm_~r7~ Y:*mAv;& 9OXrz}8C 三. 动工
shnfH 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
OuS{ve IExQ}I l|j&w[c[Q0 L-G186B$r template < typename T >
P{rJG
' class assignment
^'v6
,*:4 {
^ /:]HG T value;
jVk|( public :
&AOw(?2 assignment( const T & v) : value(v) {}
P%B1dRa template < typename T2 >
r`wL_>"{n T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
5\EHu8 } ;
'HW(RC0dR e`#Gq0}8 nV"[WngN 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
w&:h^u 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
>\(Ma3S
p*NC nD* *.voN[$~ q`9~F4\ class holder
-+Quw2465^ {
`C_#EU- public :
98o;_tU' template < typename T >
G?>~w[#mQR assignment < T > operator = ( const T & t) const
/i
DS#l\0 {
O&d(FJZ return assignment < T > (t);
ukq9Cjs }
R!}B^DVt } ;
uyjZmT/- YJeZ{Wws S,Zjol %p 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:
{vA;#6B| ~]c^v'k static holder _1;
.F)--% Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
?vf\_R'M G9Azd^3 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
8*6J\FE<p 而不用手动写一个函数对象。
$`_(%tl PX2Ejrwj Z''Fz(qMC 3<fJ5-z|- 四. 问题分析
Ob0=ZW`+& 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
a;/4 ht 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
&~||<0m 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
>fs-_>1d 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
v`beql
下面我们可以对这几个问题进行分析。
gY*Cl1 Iz Ra~n:$tg2 五. 问题1:一致性
]2b" oHg 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?|
kFD- 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
SL@Vk( fVR ~PG0 struct holder
hTVN`9h7 {
>SfC '* 1 //
j]
M)i:n template < typename T >
~R!(%j ] T & operator ()( const T & r) const
O aF+Z@s {
rYm<U!k return (T & )r;
?ADk`ts~,} }
+".&A#wU } ;
#c/v2 d5^ipu 这样的话assignment也必须相应改动:
hw~cS7 dVe3h.,[v template < typename Left, typename Right >
K7e<hdP_# class assignment
%qja:'k {
jGt'S{ Left l;
n!HFHy2 Right r;
vc^PXjX public :
9Cf^Q3)5o assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
e$F7wto template < typename T2 >
1{";u"q T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
<!DOCvd } ;
8'g/WZY~~ nW|[poQK 同时,holder的operator=也需要改动:
m\@Q/_v QfwGf,0p template < typename T >
O@E&lP6 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
r=@h}TKv{I {
bIWcL$}4Q return assignment < holder, T > ( * this , t);
pLyX9C }
$8_*LR$ o/=K:5 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。
$I1p"6 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
\?qXscq _}JygOew return l(rhs) = r;
rRC3^X`u 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
.iew5.eB+ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
zq1&MXR)l 7zQD.+&L template < typename Tp >
HJg)c;u/2; class constant_t
eTrGFe!8w {
J>Zd75;U const Tp t;
\V:
_Zs public :
A9lqVMp64 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
rZpc"<U template < typename T >
/I6?t=?< const Tp & operator ()( const T & r) const
hk,Q=}; {
dWm[#,Q? return t;
!4oYQB }
#axRg=d?K } ;
cteHuRd |'KNR]:
N 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
?pQ, 5+8 下面就可以修改holder的operator=了
}T(|\
X vBM\W%T|d template < typename T >
?0_i{BvN assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
tbOe,-U-@ {
(!Ml2 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
P<2yCovn` }
xsAF<:S\ r-Dcc;+=Q 同时也要修改assignment的operator()
!uHI5k,f ih~c(&n0 template < typename T2 >
-F5U.6~`! T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
) mv}u~ 现在代码看起来就很一致了。
lbv, jS k?xtZ,n{s 六. 问题2:链式操作
*FG@Dts^& 现在让我们来看看如何处理链式操作。
_BW$?:)9 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。
MX9q
)(: 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。
*=;=VUu5 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。
OpH9sBnA 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
W%1fm/G0 d,D)>Y'h template < typename T >
Wg}#{[4 struct result_1
eMh:T@SN {
#c!(97l6o typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
KCCS7l/ } ;
D=dY4WwG $X\BO& 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
Ke'bH C2Y&qX, template < typename T >
Wm3H6o* struct ref
EB> RY+\ {
MuO>O97 typedef T & reference;
q2/Vt0aYx } ;
SULWPH5Pr template < typename T >
]pB~&0jg struct ref < T &>
*><]
[|Y@H {
PK+][.6H typedef T & reference;
.3HC*E.e } ;
PfuYT_p4s ;j/ur\37 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
.vT'hu
?94da4p template < typename T >
1W/=
=+%I typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
.R-:vU880 {
"[#jq5>
: return l(t) = r(t);
~$Mp >ZB2W }
y*7ht{B 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。
:fj}J)9'xW 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
;
9'*w=V vys*=48g 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
<!w-op2@ir _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
hw1ZTD:Y _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
jN*A"m +5 调用divide的对象返回一个add对象。
(U7%Z< 最后的布局是:
h_A}i2/{ Add
LRbevpZ, / \
WO}JIExy Divide 5
1":{$A?OB / \
aa".d[*1 _1 3
U7ajDw 似乎一切都解决了?不。
B8TI 5mZ4 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。
iK.MC%8? 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。
Dt+"E 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:
g~V{Ca;} CMF1<A4] template < typename Right >
r/{VL3}F_e assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
)8Q|y Right & rt) const
.upcUS8 {
fqZ!Bi return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
?>AhC{ }
K=B[MT#V{2 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
6,c,i;J_ 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。
v-Br)lLv 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。
]1Q\wsB 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。
<R!qOQI 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。
Hh
qx)u 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?
+ S%+Ku 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:
+h9CcBd Ak9W8Z} template < class Action >
4ErDGYg} class picker : public Action
}e@j(*8 {
M(2[X/t public :
h+Z|s picker( const Action & act) : Action(act) {}
-6H)GK14b // all the operator overloaded
JdV!m`XpXy } ;
z2dM*NMK pCC0: 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;xTyhUd 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:
cAiIbh>c >c1mwZS; template < typename Right >
6l> G>) picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
4wBCs0NIm {
`9wz:s QtP return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
MWB uMF }
}$UuYO/i <4!w2vxG Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
@FbzKHdV/ 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。
]T*{M \
_i`=dx template < typename T > struct picker_maker
(JM4W
"7' {
6dinC <[} typedef picker < constant_t < T > > result;
E? FPxs } ;
F-=er e template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
-|3U0:'m {
^iI^) typedef picker < T > result;
Aa1 |{^$:L } ;
x/4lD}Pw] %d?%^)
u, 下面总的结构就有了:
{?j|]j 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。
F\]rxl4(L 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。
;nC+Kz: picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
J%[K;WjrZJ 至此链式操作完美实现。
WUHx0I Dv hK0L*Qr kQH!`-n:T 七. 问题3
.<j8>1 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。
opIcSm& 0CDTj,eK template < typename T1, typename T2 >
t>25IJG ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
B@s\>QMm {
w6E?TI return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
vfo[<" }
rVN|OLh rSZWmns 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:
5Pr<%}[S^ 9Qkww&VEk template < typename T1, typename T2 >
JEP"2M N, struct result_2
fN K~z* {
Tok"-$`N typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
!?+3jzG } ;
Lc.7:r ~ h:^Q 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
^<E,aCy 这个差事就留给了holder自己。
"~+K`*0r8 ~\oJrRYR` <<A@69"4n template < int Order >
Nh+$'6yT% class holder;
@lJGdp template <>
oZ8SEC"] class holder < 1 >
=9)ypI-2 {
=*(d+[_ public :
V3`*LU template < typename T >
"Srp/g]a struct result_1
G!Uq#l> {
s/T5aJR typedef T & result;
=-:o?&64 } ;
E@@quK template < typename T1, typename T2 >
R4v=i)A~Z struct result_2
5fLCmLM` {
fe Q%L typedef T1 & result;
cKxJeM07 } ;
r`&ofk1K template < typename T >
" 7aFVf typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
i
9b^\&& {
'!Sj]+ return (T & )r;
t]vz+VQ }
L8$7^muad template < typename T1, typename T2 >
uj]GBo= typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
:J<S-d= {
\e=@h!p return (T1 & )r1;
2GD%=rP2] }
J[B8sa } ;
gr2zt&Z4 ,sc>~B@Q template <>
*|jqRfa" class holder < 2 >
"TxXrt%>A {
d6L(Q(:s public :
Jrffb=+b template < typename T >
dB/Epc& struct result_1
wJgM.V"yb {
y=&)sq typedef T & result;
k9bU< } ;
>a0;|;hp template < typename T1, typename T2 >
FINM4<s) struct result_2
7'o?'He-.2 {
yrIT4y typedef T2 & result;
95+}NJ;r } ;
\l[5U3{ template < typename T >
yy>4`_ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Uvuvr_IP {
S\f^y8*< return (T & )r;
7<KRB\)b& }
&{
f5F7E@ template < typename T1, typename T2 >
FIS-xpv$ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
~pw_*AN {
d_yqmx?w return (T2 & )r2;
bcZHFX }
<h;P<4JX } ;
p"X\]g^jA> 4dy)g)wM :wF(([&4p! 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> >。
}W YY5L8^ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
X%gJ,c(4 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
_I-0[w TJVNR_x return l(i, j) = r(i, j);
9XoKOR( 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
1'd "O
@ )GR^V=o7,Y return ( int & )i;
m2V4nxw]Qp return ( int & )j;
jK{CjfCNz 最后执行i = j;
PEBQ|k8g& 可见,参数被正确的选择了。
R<wb8iir 57oY]NT? a $KM
q> 0J_ x*k6 =B/^c>w2 八. 中期总结
ngNg1zV/q 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
\/,SH?>4x 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
-Rf|p(SJ,E 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
adxJA}K} 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
bEy%S"\< <n#JOjHV )wGC=, SC!IQ80H#D @!F9}n
AP 7N""w5 九. 简化
NeWssSje 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
q=EQDHmh 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
/bw-* 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
foN;Q1?lS 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
't>Qj7vh0 +-*/&|^等
iCc\p2p 2. 返回引用。
*JDc1$H0 =,各种复合赋值等
L72GF5+!! 3. 返回固定类型。
AUN Tc3 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
k4`v(au^ 4. 原样返回。
9np<r82 operator,
W]R5\G* 5. 返回解引用的类型。
gG$o8c- operator*(单目)
A#p@`|H#B 6. 返回地址。
1%+0OmV& operator&(单目)
Llzowlf e 7. 下表访问返回类型。
P"~B2__* operator[]
:b
;5O3:B 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
%k2zsM operator<<和operator>>
X~R
qv5@- 0!?f9kJq 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。
|e\:0O? 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
N[mOJa: Ea3tF0{ template < typename Left >
G{s ,Y^ struct value_return
$4?%Z>' {
k20H|@g2 template < typename T >
8G@FX $$Q struct result_1
[6D>2b}:{[ {
t ?{B* typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
x^;nfqn| } ;
JD>!3>S)? |W::\yu6 template < typename T1, typename T2 >
AHLDURv struct result_2
!YoKKG~_0 {
7eq;dNB@gq typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
. XY'l } ;
$)uQ%/DH> } ;
jrW7AT)\ x,V_P/?% tF;aB* 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
4$;fj1!Z: F )tNA?p) 下面我们来剥离functor中的operator()
n^A=ar. 首先operator里面的代码全是下面的形式:
AfY(+w6!K :@p`E}1r{ return l(t) op r(t)
!cq4+0{O;& return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Sj*H4ZHD<& return op l(t)
< ^&'r5H return op l(t1, t2)
sO*6F`eiZ return l(t) op
HY42G#^ return l(t1, t2) op
@<AIPla return l(t)[r(t)]
'|+_~ZO*d return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
SY{J mHhm~u 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:
]A\n>Z!; 单目: return f(l(t), r(t));
K;Xn!:) V: return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
E6G^?k~q 双目: return f(l(t));
0|U<T#t8? return f(l(t1, t2));
:DZiDJ@ 下面就是f的实现,以operator/为例
6?Wsg`9 fY `A struct meta_divide
6v1j*' {
U]P;X~$! template < typename T1, typename T2 >
vD*KJ3(c static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
[;b9'7j' {
a#{a{> return t1 / t2;
;J_d% }
Hnaq+ _] } ;
n[clYi@e Fl
O%OD 这个工作可以让宏来做:
7Jqp2\ $~j]/ U #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
[IYs4Y5 template < typename T1, typename T2 > \
HsXFglQ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
!F%dE! 以后可以直接用
gi`ZFq@ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
+I')>6 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
U_J|{*4S.! (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
HgMDw/D( VP"L_Um 7j]@3D9[:p 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
{k)MC)% U9If%0P template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
@GEvI2Vf.0 class unary_op : public Rettype
yWs/~5[F {
}`eeIt I+ Left l;
1|`9Hp6 public :
57#:GN$EL unary_op( const Left & l) : l(l) {}
X$xqu\t7 @!Pq"/ template < typename T >
&A`QPk8n typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
UOwj"#
{
Y8N&[L[z& return FuncType::execute(l(t));
/RMep8& }
t9=rr>8) 4]g^aaQFd> template < typename T1, typename T2 >
lyT~>.?{ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ND`~|6yb {
ru U| return FuncType::execute(l(t1, t2));
#8(@a
Y }
ugL$W@ } ;
rN*4Y ^WRr "3 +Y\#'KrA 同样还可以申明一个binary_op
@Wv*` r"4:aKF> template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
$V+ze*ra class binary_op : public Rettype
r9QNE>UG {
nqV7Db~ Left l;
[`:\(( 8 Right r;
<vAg\Tv:S public :
m3,v&Z binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Rk'pymap Xh{EItk~oO template < typename T >
c-3? D; typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'tdjPdw {
>Qi2;t~G return FuncType::execute(l(t), r(t));
AKHi$Bk }
s*Fmu7o43 2yN~[,L template < typename T1, typename T2 >
68D.Li typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
uX p0D$a {
LX3 5Lt return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
S2Wxf>bt2 }
L-Hl.UV } ;
#-{4 Jx h qxe m=#2u4H4 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
ptsi\ 7BG 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
tIRw"sz DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
BeVQ[ 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。
a~{mRh 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
N".
af)5 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。。。
;MO
%)) 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
i
JQS@2=A 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)
:0]KIybt 下面是修改过的unary_op
8J@REP4 EJRwyF5LK template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
{%
;tN`{M class unary_op
{?t=*l\S{w {
V43|Ej}E Left l;
u6D>^qF}@' VbZZ=q=Kd public :
:*\JJ w ?{+}gS^ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
MN#\P1 DSQ2z3s2 template < typename T >
,Z3.Le" struct result_1
"d{ |_Cf {
C^uXJ~8 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
pE`BB{[@ } ;
h nyZXk1| p^^<BjkQ template < typename T1, typename T2 >
R@ihN?k struct result_2
mH;\z;lyK {
`i<U;?=0' typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
<Nkj)`%5iK } ;
QupCr/Hs zEa3a template < typename T1, typename T2 >
p-;*K(#X typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"zYlddh {
\[Q,>{^ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
WJl&Vyl2FL }
ZX'/[wAN) 1YQ|KJ*K template < typename T >
lh
.p`^v typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{6RT&w {
l.FkX return OpClass::execute(lt(t));
uNLA/hL+n }
0b4QcfB1[ 8*lVO2 } ;
'w&,3@Z yV_aza c!j$-Ovm 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
hX<0{pXM4 好啦,现在才真正完美了。
S\mh{#Lpk 现在在picker里面就可以这么添加了:
\|Us/_h CGPPo;RjK template < typename Right >
RtN5\ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
^
@sg{_.~l {
YQ;?N66 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
@/7tN3O }
)]?sCNb 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
:6%wVy5 <Knl6$B PjDYdT[ h>q&X4- }c$Zlb 十. bind
XZ}]H_, n 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
w8c71C 先来分析一下一段例子
%r?Y!=0 7]62=p2R ]w"r4HlCx int foo( int x, int y) { return x - y;}
[Jwo,?w bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
'4ftclzL bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
j$,:cN 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。
Qv|A^%Ub! 我们来写个简单的。
R8sj>.I9j 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
0M>+.}e+ 对于函数对象类的版本:
Ic P]EgB DFcgUEq template < typename Func >
EH=[!iW ; struct functor_trait
X6kCYTJYF {
4Un (}P' typedef typename Func::result_type result_type;
S&q@M } ;
Mnc9l ^ 对于无参数函数的版本:
JN,4#, ^cn%]X#. template < typename Ret >
Il `35~a struct functor_trait < Ret ( * )() >
=#
<!s! {
JgEPzHgx typedef Ret result_type;
">@]{e* } ;
K)QMxn 对于单参数函数的版本:
0NL~2Qf_4 C|*U)#3:F template < typename Ret, typename V1 >
s#hIzt struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
I r]#u]Ap {
OWx-I\: typedef Ret result_type;
j]Kpwf<NS } ;
3MH9%*w'0 对于双参数函数的版本:
Zi/tax9C u$O`
\= template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
*c3(,Bmw struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
5_ !s\ 5 {
#rD0`[pz typedef Ret result_type;
clV3x`z } ;
db -h=L| 等等。。。
C0(?f[/(M 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
H|JPqBNRh TF R8 template < typename Func >
G)t_;iNL| struct func_return
o<cg9 {
1DLAfsLlj template < typename T >
6V-u<FJ struct result_1
*t=8^q(K[ {
mE\sD<b typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
D<U^FT } ;
C>wOoXjt /N '0@q template < typename T1, typename T2 >
iI.pxo
s struct result_2
|qm_ESzl {
=HapCmrx8 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ZRHK?wg'# } ;
$lVR6|n } ;
W T~UEK' 79`OB## g\%;b3"# 最后一个单参数binder就很容易写出来了
PDQEI55 XB0G7o%1 template < typename Func, typename aPicker >
B8.a#@R class binder_1
&YpViC4K. {
&rs Func fn;
( f]@lNmx aPicker pk;
Jui:Ms public :
}$%j} F{ BA(erf> template < typename T >
~?#>QN\\c struct result_1
F \0>/ {
C-)mP- |8 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
2~`vV'K } ;
L)(JaZyV5 1V
,Mk#_ template < typename T1, typename T2 >
7M8oI.?C| struct result_2
yzyBr1s {
27J!oin$ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
N>
7sG(!'" } ;
A#7/,1h\ vbBNXy/ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
ahICx{hK ^#( B4l! template < typename T >
A:b(@'h typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
I%(YR" {
aC90IJ8^ return fn(pk(t));
P K+rr.k] }
.q90+9Ek= template < typename T1, typename T2 >
(1IYOlG4 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#)r^ZA&E {
QHU|aC{r return fn(pk(t1, t2));
\<ko)I#% }
p~'iK4[&6 } ;
VdL*"i ~ECIL7, =e)t,YVm 一目了然不是么?
pq"Z,9,F% 最后实现bind
*c<6 Er>s OI^??joQ ^ YOCHXg template < typename Func, typename aPicker >
PfR|\{( picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
2t7P| b~V1 {
;NMv>1fI return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
!MXn&&e1 }
LUs)"ZAi| /9pN.E 2个以上参数的bind可以同理实现。
mO=A50_&,Q 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。
O*7vmPy %g_)_ ~ 十一. phoenix
8KyRD1 (-R Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
TUBpRABH {=%,NwPs for_each(v.begin(), v.end(),
aP$it6Z (
nnOgmI7 do_
HKL/D [
efr 9 cout << _1 << " , "
Rtu"#XcBw+ ]
/S{U|GBB%r .while_( -- _1),
6&
(b L<8b cout << var( " \n " )
dAWB.# )
KS'n$ );
T09 5]*Hm ^GpLl 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:
de/oK c 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
DaS~bweMw operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
f\;w(_ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Z=9<esx 2$OV`qy@? wrQ02? template < typename Cond, typename Actor >
1oc@]0n class do_while
g#k@R'7E {
\ 5.nr*5 Cond cd;
)n6,uTlOw Actor act;
u`CHM:<<? public :
(#?O3z1@" template < typename T >
7qSnP30} struct result_1
;E_Go&Vd {
" Tk, typedef int result_type;
K0W X($z~; } ;
0tz? sN Ze!/b|`xI do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
O _C<h cQkj{u template < typename T >
)K8^}L, typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+Wl]1
c/ {
uO>x"D5tZ: do
7Ll?#eun {
Q45gC28x act(t);
QQ`tSYgex }
m@Dra2Cv'@ while (cd(t));
o~<jayqU return 0 ;
D<hX%VJ%M }
TMGYNb%<bX } ;
ihJ!]#Fbm ch2m Ei( H&8~"h6n 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
s#'Vasu 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。
8BrC@L2E0 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。
GEvx<: 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。
1s~rWnhVv 下面就是产生这个functor的类:
u/<ZGW(&s( !</U"P:L kbL7Xjk template < typename Actor >
deQ { class do_while_actor
7+88o:G9 {
{Q>4zepN! Actor act;
>k
==7#P public :
cTz@ga;!mI do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
yEMM@5W)8 ^*YoNd_kpN template < typename Cond >
%K+hG=3O picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
CIui9XNU } ;
u -)ED ; GE6S{~- ub!lHl 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
:_<&LO]Q 最后,是那个do_
H |
C3{9 3dz{"hV rb}fP
#j class do_while_invoker
Hs$HeAp; {
n*ROlCxV public :
HE{UgU:tY template < typename Actor >
E,F^!4 rJ$ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Rp;"]Q&b {
2}7 _Y6RS* return do_while_actor < Actor > (act);
_k :BY }
'4It>50b } do_;
w_V A:]j4 s$zm)y5 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Y4w]jIv 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Yn$:|$ 最后来说说怎么处理break和continue
P*i'uN 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。
<2oMk#Ng^ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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