一. 什么是Lambda 83~9Xb=!\
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 fwWE`BB
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, @ckOLtxE>
@)hrj2Jw
b!do7%]i
`y%1K|Y=
class filler fQ.{sQ$@h
{ cx_.+ R
public : aNcuT,=(?8
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} estDW1i)
} ; yKy07<Gr>
uW@o,S0:
w26x)(7
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: W'0(0;+G/j
8r|5l~`8
4pkTOQq_tQ
O:^m#:[cE
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); YY? }/r
gr&Rkuyfv
<;T$?J9
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -( d,AX
M?yWFqFt9m
0SJ7QRo|K
CHZjK(a
二. 战前分析 !"dn!X
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。 9[L@*7A`m
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 ?M02|8-
UN,y/V
Y$L>tFA
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); @1p,
/* --------------------------------------------- */ ,vN0Jpf}\8
vector < int *> vp( 10 ); i*q!|^M
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); c2$&pZ
M
/* --------------------------------------------- */ A&dNCB
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); MZ/PXY
/* --------------------------------------------- */ `U~Y{f_!H
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); tWo MUp
/* --------------------------------------------- */ bM%c*_$F7
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); -4}I02
/* --------------------------------------------- */ E#cW3\)
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); ^mNPP:%iN
:zL.dJwa
":o1g5?
~582'-=+
看了之后,我们可以思考一些问题: KPT@I3P
1._1, _2是什么? 'yq'J)
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。 I,0]> kx
2._1 = 1是在做什么? &R'%OFi
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。 I{V1Le4?
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。 %s#`i$|z*n
>Za66<:
8G SO] R
三. 动工 HJ\CGYmyz
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 2k^dxk~$V;
qtv>`:neB
FyZ iiH4|
zF
F=v7[j
template < typename T > j5cc"s
class assignment _`Abz2s
{ ^edg@fp
T value; H$
sNp\[{
public : 4]\t6,Cz8
assignment( const T & v) : value(v) {} 7%(|)3"V
template < typename T2 > B-OuBS,fwC
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } T21SuM
} ; r7I,%}k
j&S8x|5
kP6P/F|RcZ
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 kZlRS^6
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment >VAZ^kgi
\sy;ca)[6g
-}ebn*7i\
I)-u)P?2x
class holder OoFQ@zE7%
{ c0 H8FF3
public : $=97M.E
template < typename T > E"[^^<I
assignment < T > operator = ( const T & t) const Wv
{ EmDA\9~@R
return assignment < T > (t); mQ9%[U,
} wFW2m
} ; Efb S*f5
`P `nqn
VH{SE7
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: y %k`
>e4
static holder _1; {d;eZt
`
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ,]N!I%SI
d E@R7yU@
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); `;^% t
而不用手动写一个函数对象。 RfT#kh/5
h&!k!Su3#
6]|NB &
V.IgEE]
四. 问题分析 VD\pQ.=
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 h>Z$
n`T
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 r: _-Cj
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 cVZCBcKC?
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ZS uMQ32
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;z9(
NVnKgGlHgd
五. 问题1:一致性
/D[GXX
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?| 7p?6j)rj
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Y/t:9Aau
k3m|I*_\L
struct holder p6V`b'*>
{ f77uqv(Y
// |Hbe]2"x>
template < typename T > cJ&e^$:Er
T & operator ()( const T & r) const Ii?"`d +JA
{ ou44vKzS
return (T & )r; XR^VRn6O
} A
a2*f[
} ; r +]
J {k
blZiz2F
这样的话assignment也必须相应改动: (n-8p6x(
P,"z
template < typename Left, typename Right > {Izg1N
class assignment xG_ ;F
{ 5eC5oX>
Left l; +q]
Right r; m_H$fioha,
public : R]%ZqT{PS
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} h2Ifq!(:
template < typename T2 > 0EM`,?i .Q
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } <69/ZI),Y{
} ; /KEPPp
g 1\4Jb
同时,holder的operator=也需要改动: u[U~`*i*rA
do{#y*B/g!
template < typename T > 8w|j Z@
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const G'(
%8\
{ >taS<.G
return assignment < holder, T > ( * this , t); pBt/vS ad
} \n850PS
$JTy`g0>x
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 n@BE*I<"
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 oKTIoTb
_QtqQ~f
return l(rhs) = r;
9`^VuC'
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Iz2K
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 3V`K^X3
vi0% jsI
template < typename Tp > asR6,k
class constant_t XJ]MPiXj
{ w\;=3C`
const Tp t; ?ZSG4La\
public : v,RLN`CID
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2 c'=^0:
template < typename T > @yaBtZUp3
const Tp & operator ()( const T & r) const +byw*Kk
{ !23W=N}82
return t; }i/&m&VU
} F|V_iC+
} ; Ul[>LKFY
p;j$i6YJ
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 0|{U"\
下面就可以修改holder的operator=了 6mEW*qp2F
`q e L$`
template < typename T > NV;5T3
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const ywk;
{ z$-/yT"M
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); ,I=ClmR
} $X9Ban]
B>o\;) l3O
同时也要修改assignment的operator() vD) LRO
Z
scqG$~O)
template < typename T2 > 1q~U3'l:$
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } jjvm<;lv
现在代码看起来就很一致了。 .,,?[TI
T]EXm/
六. 问题2:链式操作 Sct-,K%i
现在让我们来看看如何处理链式操作。 `Dh %c%j)
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。 N>Y`>5
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。 Dt1{]~30
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。 #X"\:yN
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct [ZURs3q
l4F4o6:]n
template < typename T > =Gd[Qn83.%
struct result_1 *8/Q_w
{ 2{p`"xX
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; p/lMv\`5
} ; jXi<ZJ
ynM{hN.+ H
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: o^&;
`XOd
N,'JQch},8
template < typename T > I2j;9Qcz
struct ref "MC&!AMv
{ S97.O@V!$
typedef T & reference; Z6>:k,-Ot
} ; )\^o<x2S
template < typename T > M=o,Sav5*
struct ref < T &> 1a4QWGpq
{ yc]ni.Hz
typedef T & reference; 0 nWV1)Q0=
} ; rxa"ji!)
h#]}J}si
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: <mY`<(bc
<?qmB}Y
template < typename T > ~8pf.^,fi
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const a4`@z:l
{ @dCu]0oNI
return l(t) = r(t); ^#3$C?d
} TWx<)
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。 $o]zNW;X
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^ ?tAt3dMI
mkE*.I0=
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 IH~H6US
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 5\=9&{WjND
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ts?b[v
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &p;};n
最后的布局是: 6^{ hY^Z
Add lBG*P>;
/ \ <u2*(BM4
Divide 5 fy_'K}i3k
/ \ #Z$6>
Xt
_1 3 #(aROTV5a
似乎一切都解决了?不。 p6Z]oL q
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。 i $I|JJJ
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 :-"J)^V
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: {]D!@87
ziH2<@
template < typename Right > j~Gu;%tq
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const bq(*r:`"
Right & rt) const g=U?{<8.m
{ X'?v8\mPK
return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &2xYG{Z
} Jh466;
E
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 pHg8(ru|
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 lh#GD"^(w&
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 wkJB5i^<w
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 G=nFs)z
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 :!} zdeRJ
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? lC_zSmT
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: E0O{5YF^T
FJ U)AjS~
template < class Action > ^w&TTo(
class picker : public Action )D[xY0Y~
{ }7.q[ ^oF
public : akCl05YW
picker( const Action & act) : Action(act) {} M;iaNL(
// all the operator overloaded *|E@81s#
} ; C>K/C!5?
s}z,{Y$-t
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。 t9`NCng
5
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: dhVwS$O )
<}mT[;:"
template < typename Right > 1MahFeQ[
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const 8OFrW.>[
{ vq5I 2
return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <M&]*|q>g%
} n/|/Womr
|@ldXuYb
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > w5*18L=O\
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ^U`q1Pg5
T=R94
template < typename T > struct picker_maker X^.r@tT
{ -+PPz?0
typedef picker < constant_t < T > > result; c''O+,L1+
} ; CqX%V":2
template < typename T > struct picker_maker < picker < T > > aZ0H)
{ \!^o<$s.G
typedef picker < T > result; 8U(a&G6gn
} ; F
Qk;
#TSM#Uqe
下面总的结构就有了: a<o0B{7{BM
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。 y]CJOC)/K
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。 jU#%@d6!#
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 nb|MHt PX
至此链式操作完美实现。 `nM4kt7
hy]AH)?pR
fZ376Z:S$
七. 问题3 0[i]PgIH
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。 ]Aluk|"`U
n=>Gu9`
template < typename T1, typename T2 > C=b5[, UCB
??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 785iY865
{ r9t{/})A
return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 6h,'#|:d
} #[xNEC)
Z*QRdB%,
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: .^NV e40O
(\I =v".
template < typename T1, typename T2 > 0=5i\*5 p
struct result_2 B~ez>/H^
{ 'H9~rq7
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 2?ednMoE
} ; >lj3MNSH
v6n(<0:
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? jCl[!L5/1
这个差事就留给了holder自己。 bc"N
\mDm*UuG
{Eb6.
template < int Order > Cn<kl^!Q-
class holder; W6iIL:sp
template <> 8(I"C$D!k
class holder < 1 > lt4UNJ3w
{ (BGipX4
public : MDq @:t
template < typename T > aF=VJ+5
struct result_1 1_QO>T'
{ `2oi~^.
typedef T & result; w&gHmi
} ; v uP1gem
template < typename T1, typename T2 > {8MF!CG]
struct result_2 TGLXvP&
\
{ |eqDT,4
typedef T1 & result; r=`>'3
} x
} ; 8B+uNN~%]
template < typename T > ?.s*)n
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const cjW]Nw
{ [Wh 43Z
return (T & )r; 8HOmWQS
} )/JC.d#
template < typename T1, typename T2 > a=O!\J
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6p@ts`#
{ %xRS9A4
return (T1 & )r1; ^n]s}t}csV
} >']H)c'2
} ; 9<a yQ*
7ou^wt+%
template <> iI1t
P
class holder < 2 > Ame%:K!t
{ ^:j$p,0e*S
public : %([c4el>\F
template < typename T > |(<L!6
struct result_1 WToAT;d2h
{ ]*|K8&jxl
typedef T & result; ||4Dtg
K
} ; j$^]WRt
template < typename T1, typename T2 > 5ZVTI,4K
struct result_2 k.ZfjX"
{ &g!/@*[Nhh
typedef T2 & result; C0%%@
2+
} ; ?2TH("hV$
template < typename T > Z7^}G=*
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #O
WSy'Qnt
{ [;I8 ZVE
return (T & )r; [oj"Tn(
} SXEiyy[7v
template < typename T1, typename T2 > ht|r+v-
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >`:+d'Jv0
{ 66*o2D\Q*G
return (T2 & )r2; PwW @I~@>
} kXr%73s
} ; GpL#,q Yc
"x)DE,
Nz;;X\GI
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> >。 |@BN+o;`Om
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: UVK"%kW#(
首先 assignment::operator(int, int)被调用: pA'A<|)K0
4_<Uk
return l(i, j) = r(i, j); * 5n:+Tw(
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) J%)2,szn0
w%;'uN_
return ( int & )i; 5[_8N{QC;
return ( int & )j; o1Ln7r.
最后执行i = j; umzYJ>2t
可见,参数被正确的选择了。 Pcs@`&}7r
Q-v[O4y~
R5"p7>
T8-$[
2
:3f2^(b~^
八. 中期总结 &}O!l'
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: `?x$J
6p
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 dK: "
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 e`r;`a&
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {P&^Erx
o2
wY#mL1dF
~\ f^L?m
UsN b&aue
i1\2lh$
九. 简化 BvF_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。 #=(op?]
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Ef.4.iDJrR
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: fXe-U='
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ak`)>
+-*/&|^等 gf?^yP ;V
2. 返回引用。 ;Oy>-Ij5P
=,各种复合赋值等 : qRT9n$
3. 返回固定类型。 P~e$iBH'
各种逻辑/比较操作符(返回bool) dU6LB+A
4. 原样返回。 I0K!Kcu5Iu
operator, pm\X*t}L
5. 返回解引用的类型。 }eM<A$J
operator*(单目) moR2iyO_
6. 返回地址。 Ib!rf:
operator&(单目) RWFf-VA?
7. 下表访问返回类型。 7-I>53@
operator[] VU9P\|c@<
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Cw $^w
operator<<和operator>> AF]!wUKxy
S:/RYT"
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 1i:g
/H
例如针对第一条,我们实现一个policy类: OL5HofgNm
)H)Udhz
template < typename Left > +E|ouFI
struct value_return 9^ p{/Io
{ |+-i'N9
template < typename T > RWCS
u$
struct result_1 &pjV4m|j<
{ ~aAJn IO
typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Y,btL'[W
} ; !"%sp6Wc
mthl?,I|
template < typename T1, typename T2 > o'/C$E4W
struct result_2 ;bZ*6-\!-
{ 1Uk~m
typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; vN:[
} ; )C]&ui~1
} ; *Ne&SXg
c8tC3CrKp=
h;qy5KS
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ^alZ\!B8
h6y4Ii
下面我们来剥离functor中的operator() f\|?_k]
首先operator里面的代码全是下面的形式: {@__%=`CCS
K#hY bDm
return l(t) op r(t) qO{ ZZ*
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 2,V+?'^j
return op l(t) y[6&46r7D
return op l(t1, t2) jUvA<r
return l(t) op L~y t AZ,
return l(t1, t2) op 'h>5&=r
return l(t)[r(t)] puN=OX}C
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] M5WtGIV
/1~|jmi(
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 'QojSq
单目: return f(l(t), r(t)); ,G|aLBn
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5;8B!%b
双目: return f(l(t)); \K~fRUo]=c
return f(l(t1, t2)); ;c
Co+(
下面就是f的实现,以operator/为例 aroVyUs3j
"%''k~UD4
struct meta_divide &4&33D
{ .#55u+d,
template < typename T1, typename T2 > 4z%#ZIy3
static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )S}; k=kG
{ jS3(>
return t1 / t2; F] ?@X
} 4UD=Y?zK
} ; U?mf^'RE
a,*p_:~i
这个工作可以让宏来做: %m{.l4/!O
1"&;1Ts
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 6$s0-{^
template < typename T1, typename T2 > \ br;H8-
static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ()M@3={R
以后可以直接用
1Dya?}3
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) o.3YM.B#
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 ]]=fA 4(
(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。。。) XL
PpxG
?Wg{oB@(
N1N{Ol'
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`Rbhy
~,*YmB=Z
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > T<+ht8&M8
class unary_op : public Rettype +6hl@Fm(
{ pq[X)]z|
Left l; }PQSCl^I
public : 0GX10*t.
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4s~HfxYT
=v4r M0m,
template < typename T > >$naTSJq
typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4[#6<Ixf
{ \}Acq;
return FuncType::execute(l(t)); /$9
:L
} ^+%tlX_+.
f-3'D-{EKt
template < typename T1, typename T2 > l^ 0_>R
typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $HBT%g@UN
{ /}$T38
return FuncType::execute(l(t1, t2)); :Wg-@d
} (#bp`Kih
} ; xd|~+4
l{6` k<J(
=,4
'"
同样还可以申明一个binary_op K6v
$#{$6
aM{@1mBm
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8pk#sJ51
class binary_op : public Rettype f(6UL31
{ 8wX+ZL:9
Left l; yS)-&t!;
Right r; Q^lQi\[
public : kOAY@a
binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} UXwB$@8
B)rr7B
template < typename T > PW*;S p
typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VX;zZ`BJ
{ 5:%..e`T
return FuncType::execute(l(t), r(t)); B6ed,($&
} g=xv+e
au~]
template < typename T1, typename T2 > -VWCD,c
typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6Lg!Lodu
{ @A2/@]H Bm
return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); )WVItqQKV
}
VFl 1 f
} ; F?b'L
JS
"7kge z#Y
x2C/L
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 =t3vbV
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 N.0HfYf
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Ht|",1yr+
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。 /&]-I$G@
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _Z+jQFKJ\8
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 g\o{}Q%X
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 )W8L91-
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) q%-&[%l
下面是修改过的unary_op .Vo"AuC}
vuR5}/Ev
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > MSZ!W(7,<
class unary_op -`!_h[
{ B2~f;zy`
Left l; h; 'W :P
F0&~ ?2nG
public : vpm ]9>1[
*o02!EYge
unary_op( const Left & l) : l(l) {} H]_WFiW-9
vWU%ST
template < typename T > Opv1B2
struct result_1 +_qh)HX
{ ytjK++(T5
typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; H\^VqNK"
} ; k> b&xM!
-3.UE^W2
template < typename T1, typename T2 > 61/)l0<;
struct result_2 ybZ}
{ ]alh_U
typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; g1ZV&X=2
} ; Abj97S
Z-(} l2\
template < typename T1, typename T2 > s$DGd
T)
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i2$*}Cu
{ NW{y%Z
return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 6Z~Ya\~.g.
} >0PUWr$8
f.||PH
template < typename T > LthGZ|>
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Dd| "iA
{ +0]'| t F>
return OpClass::execute(lt(t)); g<fDY6jt
} WP5VcBC
=G(*gx
} ; F9MR5O"
Yeqvv
xC-BqVJ%_T
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug FZiZg;
好啦,现在才真正完美了。 ( %[Tk[
现在在picker里面就可以这么添加了: bxAsV/j
ZB828T3
template < typename Right > .i$,}wtw
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const ^8:VWJM
{ ql^g~b
return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); hG=k1T%=
} eSl]8BX_
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。 9C_*3?6
s=MT,
-b
cG[W3
\a"i7Caa
oEJaH
十. bind *p=fi
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。 RI-A"cc6A
先来分析一下一段例子 }2lO _i}L
D!oZ?dGCo6
i;c'P}[K
int foo( int x, int y) { return x - y;} Pg/T^n&
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1 -'6<
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3 q]px(
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。 lR:?uZ$
我们来写个简单的。 8O6_iGTBh
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 4otl_l(`yv
对于函数对象类的版本: aqF+zPKs6
5C/2b.-[
template < typename Func > ;{k=C2
struct functor_trait BRb\V42i;
{ 20aZI2sk`
typedef typename Func::result_type result_type; {LP
b))
} ; EZ<80G
对于无参数函数的版本: 5G#$c'A{4
6mCq/$
template < typename Ret > YZ+>\ x
struct functor_trait < Ret ( * )() > 6B#('gxO
{ F?z<xL@
typedef Ret result_type; s2%V4yy%
} ; 8h|M!/&2
对于单参数函数的版本: `mzb(bE
5SUN.%y
template < typename Ret, typename V1 > r}
Lb3`'
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Edw2W8
{ QBoFpxh=
typedef Ret result_type; Pp+~Cir
} ; g<$. - g
对于双参数函数的版本: (?\?it-
o~#f1$|Xn
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > y}N&/}M:}8
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > S ZlC4=6c
{ 1Dq<{;rWb
typedef Ret result_type; bhD ~4Rz
} ; Ry z?v<)h
等等。。。 +3;Ody"59
然后我们就可以仿照value_return写一个policy g:_hj_1Y M
;1 |x
template < typename Func > rfs (#
struct func_return GP+2/D
{ TnNWO+kg
template < typename T > HY ;9?KJ'
struct result_1 o)&"Rf
{ GRT]aw
typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3pSj kS|?>
} ; */w7?QOv
jH>8bXQqZ
template < typename T1, typename T2 > ;3;2h+U*
struct result_2 CvK3H\.&;k
{ qbiK^gR
typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; X4wH/q^
} ; (WRMaI72(
} ; Fu7M0X'p
fN)x#?
o@W_ai_
最后一个单参数binder就很容易写出来了 {~N3D4n^
H z@h0+h
template < typename Func, typename aPicker > IkDiT63]I
class binder_1 ;~+]! U
{ lpy:3`ti
Func fn; bb;(gK;F
aPicker pk; bO3GVc+S
public : dU]/$7
H(|AH;?ou
template < typename T > F_=1;,K%
struct result_1 2.-o@im0
{ ?mx\eX{
typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; -\#lF?fzb
} ; 2q PhLCeZ
=dzWmL<~8
template < typename T1, typename T2 > Nxk(mec"
struct result_2 $6h*lT<
{ J;}3t!
typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?Ik4
} ; ~y
/!fnv
A]o4Mf0>I
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Bz /@c)
1%~[rnQ
template < typename T > sw;|'N$:<
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n2f6p<8A
{ y$b]7O
return fn(pk(t)); `Ye8
Q5v"]
} HYCuK48F[_
template < typename T1, typename T2 > qMP1k7uG)
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G.\l qYrXU
{ 6w|J-{2
return fn(pk(t1, t2)); kWhr1wR1
} #%$28sxB
} ; wL}l`fRB
};,/0Fu
v.&>Ih/L
一目了然不是么? GZ3 ]N
最后实现bind mchJmZ{A
}Fa%%}
J?&l*_m;t
template < typename Func, typename aPicker > V'G Ju
picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk) CMW,slC_3
{ ,.tfWN%t\
return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); G2:%g(
} DinPxtT?a
W),l
2个以上参数的bind可以同理实现。 <a(}kk}
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 >C r\y
%lw! e
十一. phoenix }TB(7bbd;
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: n,$z>
!H@0MQ7
for_each(v.begin(), v.end(), g}x(hF
( 2%B'3>a
do_ YXW%]Uy+
[ (MLwQiop
cout << _1 << " , " Y?d9l
] hK|j6xf.o
.while_( -- _1), #%lo;W~IY
cout << var( " \n " ) YA:nOvd@O
) !bnyJA
); BU|#e5
HKDID[d0
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: ! RW
`3
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 @?
c2)0
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 *L4`$@l8
那么我们就照着这个思路来实现吧: )h{ ]k=
QDx$==Fo
)e|=mtp
template < typename Cond, typename Actor > Q~{H@D`<
class do_while =u[k1s?
{ P{Lf5V9# <
Cond cd; 2c5-)Dt)T
Actor act; &;&ho+qD
public : n>>Qn&ym
template < typename T > k,yZ[n|`
struct result_1 5=|hC3h
{ QXgE
dsw
typedef int result_type; )wvHGecp*
} ; Ho;X4lo[j
yQ,{p@#X8
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} A/7{oB:a
,Wbwg
template < typename T > *)M49a*UD
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Gh.[dF?
{ 7&qy5y-Ap
do 6!'3oN{
{ BZ!v%4^9
act(t); ;!!n{l$r'
} &-d&t` `
while (cd(t)); u&mS8i}
return 0 ; @a:>$t
} G+UMBn
} ; \R36w^c3
?L&'- e@
j)C,%Ol
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). H,nec<Jp
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。 o%9*B%HO/
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。 {(U %i\F\
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。 {!t7[Ctb
下面就是产生这个functor的类: ,I1RV
0j"8@<
#S&Tkip]"W
template < typename Actor > VXIP0p@
class do_while_actor 9l,a^@Y:
{ |KSy`lY-j>
Actor act; >Cw<BIF
public : if|+EN%
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ^?7`;/
P9g en6
template < typename Cond > x8S7oO7
picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ; V-<GT?
} ; 1N7Kv4,
=jB08A
wiz$fj
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ]o cWt3|
最后,是那个do_ fFb_J`'ue
QFYWA1<pDh
Tb3J9q+ya
class do_while_invoker O+y-}7YX
{ Vn*tpbz
public : > ;/l)qk,
template < typename Actor > 28 8XF9B^
do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const Y. ,Kl~
{ j@YU|-\qh
return do_while_actor < Actor > (act); -FU}pz/
} sCR67/
} do_; =c/wplv*
}ZYv~E'
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? fQ#l3@in
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 +L7n<