一. 什么是Lambda
5tLb
o 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
MLmaA3 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,
elpTak@ `R.Pz _oe ]GY8f3~|{ L
FJ@4]%V class filler
+pYwc0~ {
0=6mb]VUi= public :
wbKJ:eWgt void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
[7gz?9VyLF } ;
xW5 `.^5 [m
h>N$ `^hA &/1 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:
:.XlAQR~b
~,&8)1 o4EY2 S|k@D2k= for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
9c k"JMla Dbj?l;'1
(Z?f eUxp 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
CkNR{?S yx-"&K=` :LNZC,-f}5 U2<q dknB
二. 战前分析
H+Bon=$cE! 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
=5B5 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
[#Gu?L_W @#t<!-8d E=,5%>C0#% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
.`+~mQ
Wn /* --------------------------------------------- */
Sq_.RU vector < int *> vp( 10 );
TsoxS/MI" transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
c|9g=DjK /* --------------------------------------------- */
a]V8F&)g# sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
<@ ts[p. /* --------------------------------------------- */
l:eC+[_;> int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
~zac.:a8 /* --------------------------------------------- */
i*mU<:t for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
_[-MyU s /* --------------------------------------------- */
),B/NZ/- for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
^[m-PS( \M@IKE 2SD
Z
&R4?]I 看了之后,我们可以思考一些问题:
Tb?X KO, 1._1, _2是什么?
_$@fCo0 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。
ineSo8| @ 2._1 = 1是在做什么?
K\xM%O? 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|MhV/P04 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。
4To$!= e\[q3J b' M"To@ 三. 动工
lrKT?siB 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
;0oL*d[1Z JB'tc!!* X{Vs 9H4"=!AAgD template < typename T >
i>h3UIx\ class assignment
O*?^a7Z)4 {
5ILKYUg, T value;
^i_v\E[QU public :
yQj J-g(. assignment( const T & v) : value(v) {}
af>i template < typename T2 >
L,#YP#O,j T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
rqN+0CT } ;
|z_Dw$-xm 5 cQ]vb jmv=rl>E* 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
J0R{|]W8 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
#BBDI N5 ; z5E DKMkCPX% P8dMfD*"E class holder
s,[I_IiPf {
RbxQTM_:M public :
e> 9X template < typename T >
7lwI]/ZH* assignment < T > operator = ( const T & t) const
ti9e(Jt!O {
bIBF2m4 return assignment < T > (t);
iH-,l }
DPW^OgL; } ;
Lc}hjK L7rr/D 5TuwXz1v 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:
[T7&)p M61Nl)|mx& static holder _1;
lc5(^~ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
$X)|`$#pL# !L9|iC:8 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
?OnL,y| 而不用手动写一个函数对象。
m)<+?Bv y ~s'}_5;VY aDX&j2/ cyWb*Wv 四. 问题分析
l{8O'4; 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。
g]z k` R5 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。
B!quj!A 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
<`vXyPA6 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
RY)x"\D 下面我们可以对这几个问题进行分析。
,|\\C6s `g1?Q4h 五. 问题1:一致性
BRu}"29 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?|
H'!OEZ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
'*Dp2Y{7 0#Ug3_dfr struct holder
*(r9c(x a {
-b?M5P*: //
]-#/wC[$l= template < typename T >
_,K[kVn T & operator ()( const T & r) const
Ofoh4BL'1@ {
R>:D&$[RD return (T & )r;
C "@>NC_ }
Q/Z>w+zh# } ;
Zi}h\R a AtHkz|sl 这样的话assignment也必须相应改动:
R|qNyNXo[ z@19gD#8 template < typename Left, typename Right >
^hZ0"c class assignment
/K!f3o+
{
)eZuG S Left l;
-t<1A8% Right r;
(Lz|o!> public :
Q-R?y+| x assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
0k\,z(e template < typename T2 >
CHqi5Z/+ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
ak:f4dEd } ;
b9?Vpu`? 5GJkvZtFY 同时,holder的operator=也需要改动:
E3S0u7Es 0)K~pV0aT template < typename T >
n?OMfx assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
*HV_$^)= {
TK'y- 5W return assignment < holder, T > ( * this , t);
IpzU=+h }
m$_l{|4z \A\?7#9\ 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。
2,I]H'}^ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
GK11fZpO:i s-SFu return l(rhs) = r;
Z)(#D($- 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
jYAm}_?No 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
ZWuNl!l> INk|NEX template < typename Tp >
o%lxEd r class constant_t
pg,JYn {
#H~$^L const Tp t;
3''Kg<k,I public :
j8?! J^TC constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
K9ih(fh) template < typename T >
dQp>z%L) const Tp & operator ()( const T & r) const
vzSjfv {
Bmt8yR2 return t;
bY,dWNS: }
UHfE.mTjM } ;
oTb42a_j{ _N|AI"sj. 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
^P [#YO 下面就可以修改holder的operator=了
oLlfqV,|L\ 6yYd~|T.Fl template < typename T >
Jk|DWZ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
o(v7&m; {
rW O#h{ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
gV:0&g\v }
86qQ"=v dn42'(p@G 同时也要修改assignment的operator()
Ik5-ooZ&{ a.O"I3{?h template < typename T2 >
(<OmYnm T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
q:jv9eL.O 现在代码看起来就很一致了。
EXW?)_pg {~g7&+9x* 六. 问题2:链式操作
Z!'kN\z 现在让我们来看看如何处理链式操作。
2.{<C.BK{ 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。
"<&o;x< 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。
n@C#,v#^0 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。
1UrkDz?X 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
91a);d f<<$!]\ template < typename T >
@LU[po1I struct result_1
:m'(8s8 {
^Nav8dma typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
@\-*aS_8> } ;
=''*'a-P X^m@*,[s 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:
:G^4/A_ 0}kvuuR template < typename T >
<X1[j9Qtv0 struct ref
\
sz ](X {
I;$tBgOWq typedef T & reference;
EjEXev<] } ;
^ 6t"A template < typename T >
:}SR{}]yXs struct ref < T &>
_\,4h2( {
Xh~oDnP typedef T & reference;
3],(oQq^ } ;
ZiH4s| h=NXU9n%' 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
hSh^A5
/ >Mm.MNU template < typename T >
* _,yK-et typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
TUp%Cx {
6p,}?6^ return l(t) = r(t);
N=8CVI }
'@QK<!%, 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。
HE2t0sAYX 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
*Hh*!ePp Au )%w 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
`E>o:tff _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
|ew:}e: k< _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
<%`z:G3 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
D@iS#+22 最后的布局是:
yN}<l% Add
xtXK3[s / \
\]L ha Divide 5
WMoRosL74 / \
xz/G$7q7 _1 3
57U;\L;ZmZ 似乎一切都解决了?不。
Yd~Tzh 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。
&G+:t)|S 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。
kr]_?B(r 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:
gLg\W3TOi vRO`hGH template < typename Right >
UWBR5 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Cz4l Right & rt) const
Y3luU&' {
^F/H?V/PX return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
-.vNb!= }
sJLJVSv8c 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
V ;M'd@ 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。
`&A-m8X 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。
M5LqZyY 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。
?~~,?Uxw! 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。
gO!:WD 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?
E`3[62C 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:
HG})VPBa _5768G`P template < class Action >
9KZLlEk5O class picker : public Action
hKp-" {
/57)y_ \ public :
|Iq\ZX%q picker( const Action & act) : Action(act) {}
Ob7F39):N // all the operator overloaded
=)XC"kUp } ;
c<g{&YJ N%QVkuCbM 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。
5A"OL6ty 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:
Z <tJ+ U_Va'7 template < typename Right >
;jpsH?3g picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
0SWec7G {
x-s]3'!L return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
25`6V>\ }
Ps7Bt(/ 5ayH5=(t Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
5?4jD]Z 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。
0N*~"j;r#M D7b]
;Nf\ template < typename T > struct picker_maker
Ea[K$NC)# {
ukRbSJ5a5 typedef picker < constant_t < T > > result;
M&K'5G)7 } ;
djtCv;z template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Qa=v }d-O {
?i7}d@636 typedef picker < T > result;
D[ (A`!) } ;
iOzY8M+N( N!:&Xz 下面总的结构就有了:
P_ x9:3 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。
VKp4FiI6 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。
0SLS;s.GX picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
$@cg+Xrg1 至此链式操作完美实现。
rXlJW]i BliL1"". ril4*$e7^\ 七. 问题3
%$L!N-U6 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
^X/[x]UOT@ ;y"quJ'O template < typename T1, typename T2 >
*XZlnO ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ZkZTCb`/l {
1zUo.Tg0 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
&(Ot(. }
PYp<eo\ K7H`Yt 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
EpCsJ08K NiQ_0Y} template < typename T1, typename T2 >
%;|^*?!J0 struct result_2
IirXF?&t {
Gn_rf" typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Td !7Rx
_ } ;
P~y% ],HF)21 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
Ht Z3n"2 这个差事就留给了holder自己。
se1\<YHDS fYuz39#* \.tnzP
D template < int Order >
Z;6v`;[ class holder;
\,i?WgWv template <>
[80L|?, * class holder < 1 >
8e 9ZgC| {
-5~&A6+ILn public :
CfoT$g template < typename T >
O*dN+o struct result_1
`$*cW1 {
PO,mg?JG( typedef T & result;
8MH ZWi } ;
VuqJ&U.- template < typename T1, typename T2 >
\/Z?QBFvz struct result_2
9K\A4F} {
H53dy*wb$ typedef T1 & result;
;-:Nw6 E } ;
]YP J.[n template < typename T >
Bg?f}nu7 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
"[[9i {
-Q6njt& return (T & )r;
$y\\?
}
tp-PE? template < typename T1, typename T2 >
$d ]3ek/ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
u/5^N^@^ {
38Q>x return (T1 & )r1;
mlsM;Ad2 }
mT@8( } ;
dy^Zlu`
f '+6SkZ template <>
o/grM+_ class holder < 2 >
Lc<v4Bp {
{=5Wi| public :
Q:6i
3 Nr/ template < typename T >
=.Tc
l"O[ struct result_1
vR X_}`m8# {
fO+$`r>9 typedef T & result;
uTgvMkO } ;
=i_
s#v[Y template < typename T1, typename T2 >
hx4X#_)v struct result_2
\t6k(5J {
1$&(ei]*: typedef T2 & result;
5 *8V4ca } ;
R/&Ev$: template < typename T >
K"%_q$[YQ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
V&i/3g {
h[|c?\E
z return (T & )r;
>}& :y{z~ }
k}xXja* template < typename T1, typename T2 >
k
E^%w?C typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
{tq.c9+!d {
p~/ return (T2 & )r2;
z}>q/!q }
WInfn f+' } ;
ws!pp\F `QpkD8 .c+NsI9} 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> >。
~N<zv({lG 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
xc4g`Xi 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
eXB'>#&s 4<j)1i=A return l(i, j) = r(i, j);
2pKkg>/S 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
l70a&[W =;hz,+ return ( int & )i;
xSnkv,my< return ( int & )j;
b4Y< 最后执行i = j;
U`G 可见,参数被正确的选择了。
`\}Ck1o Rm i4ZPb. 8dgi"/[3 d`}t!]Gg Rm^3K 八. 中期总结
,~z*V;y) 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:
Y(a0*fh 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
}:04bIaV 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
IE^xk@ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
>-%tvrS% "s$$M\)T RgB5'$x} DW@|H <D_UF1Pk xaPaK- 九. 简化
Fv| )[>z0 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
n<GTc{>Z 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
t<F*ODn 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
dH5 Go9`~R 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
]AB<OjF1c| +-*/&|^等
bS1?I@ 2. 返回引用。
_Se0,Uns =,各种复合赋值等
&U.U< 3. 返回固定类型。
bfE4.YF 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
})V^t3 4. 原样返回。
jTeHI|b operator,
j
aU.hASj 5. 返回解引用的类型。
uK6'TJ operator*(单目)
Z,jR:_p 6. 返回地址。
o)V@|i0Js operator&(单目)
bjO?k54I 7. 下表访问返回类型。
QWncKE,O$ operator[]
{Xjj-@ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
L?Fb} operator<<和operator>>
e+TSjm (D<_
iV 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。
"mtEjK5 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
l_2B j;7:aM"BQW template < typename Left >
iaV%* struct value_return
hFQ*50n} {
X_\$hF template < typename T >
>WcOY7 struct result_1
B-1Kfc {
: Yb_ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
-$A
>b8 } ;
p0|PVn.^h kgv29j?k; template < typename T1, typename T2 >
O{<uW- struct result_2
j=up7395 {
;"9$LHH* typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
L=_ } ;
F*Y]^9] } ;
ty>9i]Y- _kZ&t_] =mp"=% 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
^&z3zFTp d(_;@%p1X 下面我们来剥离functor中的operator()
INRP@Cp1 首先operator里面的代码全是下面的形式:
'3uN]-A>D z=j,-d%9 return l(t) op r(t)
(R|_ 6[zy return l(t1, t2) op r(t1, t2)
GQ8A}gwH return op l(t)
p6&6^v\ return op l(t1, t2)
:5-t$^R return l(t) op
!CUy{nV return l(t1, t2) op
f5`q9w_c return l(t)[r(t)]
b(Nxk2uv return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
2~y<l xFj<KvV[ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
<Em|0hth 单目: return f(l(t), r(t));
=KW~k7TaN return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
qir8RPW 双目: return f(l(t));
Vwpy/5Hmp return f(l(t1, t2));
Blox~=cW 下面就是f的实现,以operator/为例
(J5M+K\H u|sdQ struct meta_divide
}Ryrd!3bY {
[l*;+N+ template < typename T1, typename T2 >
APv&
^\oUH static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Rebo.6rG {
G\B:iyKl return t1 / t2;
r<1.'F }
bcUa'ZfN< } ;
n%d7`?tm4 +EvY-mwfQ 这个工作可以让宏来做:
-1%AM40j hr?0RPp} #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
'p&q}IO template < typename T1, typename T2 > \
>f:OU," static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
?/YT,W<c;& 以后可以直接用
CPLsSv5 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
R,8460e7 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
=kBWY9:$, (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。。。)
eEX* \1Gg D"<>!]@(a @0D 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
s(r1q$5 n*m"yp template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
i{}Q5iy class unary_op : public Rettype
T1A/>\Ns {
t $u. Left l;
Io4Ss1=" public :
Y.#:l< unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Z"d21D~h9` a/gr1 template < typename T >
,F?O} ijk typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/MbWS(RT {
1v'|%B;O return FuncType::execute(l(t));
K}!YXy h }
XSktbk LYMb)=u] template < typename T1, typename T2 >
I6Oc`S!L typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0F%V+Y\R {
yC9~X='D return FuncType::execute(l(t1, t2));
Jzj>=jWX@ }
c{\x<AwO } ;
;*>':-4 7D=gAMPvJ 2T-3rC) 同样还可以申明一个binary_op
WjF#YW\ xX\A&9m template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
c#T0n !} class binary_op : public Rettype
,H5o/qNU`{ {
%!V =noo Left l;
T-.Bof(?w Right r;
^dRgYi"(A public :
wQrD(Dv(yA binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
RO.bh#A$ !UX7R\qu| template < typename T >
FK,Jk04on typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
wbbr8WiU {
ZWy,NN1 return FuncType::execute(l(t), r(t));
F=V_ACU }
D*q:XO6b }EJ'tio] template < typename T1, typename T2 >
l/6(V: typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
M*<Bp {
W-ol*S return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
F5YHc$3^ }
Vv.q{fRvYB } ;
5`f\[oA D|"^
:Gi H 2UR 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
k^Uk=)9 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
~.<}/GP] _ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
p&cJo<]=LE 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。
9I*i/fa 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
!kWx'tJ$ 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。。。
q Qc-;|8 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
0r ilg 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)
8@BN6 下面是修改过的unary_op
6a*OQ{8 G/?j$T template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
=d1i<iw?- class unary_op
'DCB 7T8 {
RLUH[[ Left l;
J7$JW3O ul ag$ge public :
zHt}`>y& 1/vcj~|)t unary_op( const Left & l) : l(l) {}
e(EXQP2P> Jk=d5B template < typename T >
nISfRXU; struct result_1
)jaNFJ
3 {
O<`\9 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
82~ZPZG } ;
=y1/V'2E GoRSLbCUR
template < typename T1, typename T2 >
P:tl)ob struct result_2
H_+!. {
7Hp~:i30 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
#wL8=QTcNC } ;
I,YP{H 4 U\`H0' template < typename T1, typename T2 >
O{44GB3 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
q
NE(@at {
.5YIf~!59 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
P1}Fn:Xe%7 }
Vv5#{+eT; pk2}]jx" template < typename T >
S1a}9Z| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4@ =l'Fw {
mp+lN: return OpClass::execute(lt(t));
62z"cFN }
h]#bPb pxO?:B } ;
sXm,y$\m <aEY=IF4 oB] 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
U0t~H{-H 好啦,现在才真正完美了。
qra5&Fvb 现在在picker里面就可以这么添加了:
c!}f\ ]D R'{BkC}. template < typename Right >
hu''"/raM picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
x1nqhSaD {
c=A)_ZFg return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
LG3:V'| }
F3V_rE< 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。
Ah<6m5+ =a3qpPkx ~i)IY1m" vTF_`X ;*_U)th 十. bind
I%fz^:[#< 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。
y:N>t+'5 先来分析一下一段例子
^9PB+mz *1fZcw'C. Ib665H7w int foo( int x, int y) { return x - y;}
sVJwe\! bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
e.:S BXZ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
M<x
W)R 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。
W2\Q-4D 我们来写个简单的。
TWFi.w4pY 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
^@0-E@ {c
对于函数对象类的版本:
+r
2\v WSPlM"h template < typename Func >
`&-)(# struct functor_trait
=2yg:D {
_N-JRM m< typedef typename Func::result_type result_type;
iSz?V$}? } ;
'aoHNZfxw 对于无参数函数的版本:
;'x\L<b/) C/L+:b&x~ template < typename Ret >
sTALOL< struct functor_trait < Ret ( * )() >
y $K#M {
;+/[<bv d" typedef Ret result_type;
,/ P)c*at5 } ;
7iJ=~po:o 对于单参数函数的版本:
7f9i5E1 /K./k!'z template < typename Ret, typename V1 >
,wvzY7% struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
L?c7M}vV {
ve|`I=?2 typedef Ret result_type;
H _%yh,L } ;
M~1 n# 对于双参数函数的版本:
DlXthRM :U7m@3czU template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
P_f>a?OL: struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
5wws8w {
#n_uELE typedef Ret result_type;
`xpU } ;
nxc35 等等。。。
v9[[T6t/' 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
"?~u*5 :RnFRAcr template < typename Func >
*8*E\nZx! struct func_return
r ]cC4%in {
LFx*_3a template < typename T >
JyBsOC3 struct result_1
LBlaDw {
mf>cv2+ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
>
CPJp!u } ;
L8FLHT+R- gTp){ template < typename T1, typename T2 >
_\P9~w
` struct result_2
3 #zwY {
?*~Pgh >uL typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
.7HnWKUV } ;
!1H\*VM" } ;
cO#e
AQf7 u/% 4WgA esM<. 最后一个单参数binder就很容易写出来了
]c8O"4n
n Ti@X<C template < typename Func, typename aPicker >
{bUd"Tu class binder_1
[We(0wF[` {
MpV6Vbp Func fn;
(]yOd/ru/C aPicker pk;
*1L;%u| [ public :
k-(hJ}N N2"4dVV; template < typename T >
Y( D@B|"'m struct result_1
#]yb;L {
h%Nbx:vKk typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
7b2N'^z} } ;
%0PZZl5b @' Er&[P template < typename T1, typename T2 >
H:ar&o#( struct result_2
GA{Q6]B {
qR~s&SC# typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
6'M"-9?G } ;
FshQ OFW 4g#pQ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
oy-Qy h<wF;g, template < typename T >
`nO!_3 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-4p^wNR {
1u\fLAXn return fn(pk(t));
.&ynS }
h-1eDxK6 template < typename T1, typename T2 >
sa~.qmqu typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
t-\S/N {
EiY i<Z_S return fn(pk(t1, t2));
urHQb5|T} }
Zcg=a_ } ;
)>)_>[ Te"<.0~1 >9f-zv(n 一目了然不是么?
c FjC 最后实现bind
8VLr*83~8 7oPBe1P,K+ 0;Y_@UVj template < typename Func, typename aPicker >
LB1.N!q1 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
m7 !Fb
{
Q:]F* p2 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
46'EZ@#s }
Ed|7E_v 'M\ou}P 2个以上参数的bind可以同理实现。
xA nAW 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。
%S22[;v{N G!uQ|<( 十一. phoenix
G }<q Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
%Gn(b1X 35yhe:$nf for_each(v.begin(), v.end(),
AZ5c^c) (
#Dx$KPD do_
bwo" s[w [
a%f5dj+ cout << _1 << " , "
m=2TzLVv ]
/^v4[] .while_( -- _1),
}k}5\%#li5 cout << var( " \n " )
l[^bo/ )
Mg95us );
Q]7Q4U (jCE&'?} 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
EkV v 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
nX>k}&^L operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
/Mf45U< 那么我们就照着这个思路来实现吧:
LiJ;A* U %Aj~K^b il-v>GJU7{ template < typename Cond, typename Actor >
T7n;Bf class do_while
9VIsLk54^ {
;W#G<M&n' Cond cd;
x>5#@SX
J Actor act;
Hux#v>e public :
Tk/K7h^ template < typename T >
bt#=p7W struct result_1
3Nw9o6` U {
52*zX 3 typedef int result_type;
<?Fgm1=o } ;
FFtj5e G:'-|h do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
A1\;6W: vVKiE 6^ template < typename T >
\J0gzi. typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a +*|P {
4MRHz{`wa do
CN:
36 {
cX1"<fD o act(t);
9n!3yZVSe }
z;'"c3qG8 while (cd(t));
RKIqg4>E return 0 ;
QsI>_<r }
LPT5d 7K@ } ;
k$o6~u 2& [m!\ZK kvSSz%R~ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
05nG| 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。
-CY?~WL& 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。
.he%a3e 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。
5nqj 下面就是产生这个functor的类:
50rq}- uxVXnQQ yXrFH@3 template < typename Actor >
H@__%KBw class do_while_actor
^']xkS {
rtf>\j+ Actor act;
`EU=u_N public :
WABq6q! do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
RhbYDsG 0?SdAF[:z template < typename Cond >
ctdV4%^{ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
RIl%p~ } ;
)e9(&y*o VILzx+v
M (sO;etW 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
R$(,~~MH 最后,是那个do_
<+sv7"a #(bMZ!/( `6lc] r class do_while_invoker
#i.M-6SRd {
t
7;V`[ public :
7u\^$25+h template < typename Actor >
ZxbWgM5rm do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
v8
ggPI {
.yQDW]q81G return do_while_actor < Actor > (act);
InNuK0@ }
"]5]"F 4] } do_;
hRxR2
)"A+T& 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
A(Ugam~} 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Jh M.P9 最后来说说怎么处理break和continue
tQz-tQg 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。
gjL>FOe8u 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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