一. 什么是Lambda
-FGM>~x 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
'5xvR G 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,
"sU jJ| *Tum(wWZ Iy#=Nq= 5XzN%<_h9 class filler
d2U+%%Tdw {
nXT/zfS public :
Fxx-2(U void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
PY76;D*` } ;
0Lx,qZ' E'cI} q oiTSpd- 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:
h3rVa6cxM xS+!/pBf"Y Aryp!oW WS6;ad;| for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
BS|$-i5L V)Sw\tS6g gA:unsI 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
)&s9QBo{b Mc9J Fzp ]RxJ^'a63 ?ocBRla 二. 战前分析
r]=Z : 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
=oT4!OUf 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
qx1+' ufn%sA N#p%^GH for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
L-DL)8;` /* --------------------------------------------- */
fl}!V4 vector < int *> vp( 10 );
GCj[ySCD transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
'>k1h.i /* --------------------------------------------- */
yXT.]%) sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
M3VTzwuf^S /* --------------------------------------------- */
`>Ms7G9S~e int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
d<cqY<y VA /* --------------------------------------------- */
W
P9PX for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
\gFV6 H?` /* --------------------------------------------- */
Y&j'2!g for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
}1EtM/Ni{! -nQ(.#-n SajasjE!^1 +n>p"+c 看了之后,我们可以思考一些问题:
ix_&os]L_ 1._1, _2是什么?
"9X1T] 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
8gxo{<,9 2._1 = 1是在做什么?
lFN|)(X 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
Y~k,AJ{ ^ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
&)izh) FA `b KJ RqKkB8g 三. 动工
yioX^`Fc(~ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
#Q"04'g INEE
37% g=$nNQ
\6= u&Yd+'); template < typename T >
|pZ:5ta# class assignment
c"diNbm[ {
+xS<^;
T value;
cI'su? public :
Py\/p Fvg assignment( const T & v) : value(v) {}
#wZbG|% template < typename T2 >
VA@ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
O4cBn{Dq9 } ;
88VI
_<
s&iu+> zeD=-3 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
pf&U$oR4 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
2O}X-/H K{9 b!qlucAeE !p Q*m`Xo class holder
iD<}r?Z {
IEe;ygL# public :
j_.tg7X template < typename T >
x *a_43` assignment < T > operator = ( const T & t) const
%I;uqf {
t$b5,"G1 return assignment < T > (t);
vDyGxU!#\ }
/m4Y87 } ;
Q$Rp?o& l=L(pS3 ~ o(C;;C(*{ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
(
j:eky 0./Rdf=-1j static holder _1;
xyHv7u%* Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
(+}44Ldt ;M"[dy`dY for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
rH'|$~a 而不用手动写一个函数对象。
k\RS L $wbIe"| y,K> Wb9e gYloY=.Z$' 四. 问题分析
gX|\O']6 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。
>vXS6`; 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。
[
~kS) 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
6Ilj7m* 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
4wWfaL5" 下面我们可以对这几个问题进行分析。
u4'B 4>/i,_&K K 五. 问题1:一致性
xZ(d*/6E 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?|
53?Ati\Y) 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
mC3:P5/c R,fAl"wMu struct holder
"bz.nE* {
03_M+lv //
AW'$5NF> template < typename T >
Gzwb<e
y T & operator ()( const T & r) const
.*Bd'\:F/q {
~%h&ELSw return (T & )r;
J ~KygQ3% }
v5&W)F } ;
KL*+gq0k ge1U1o 这样的话assignment也必须相应改动:
(hh^? AmQsay#I_ template < typename Left, typename Right >
P<;Puww/ class assignment
EKS?3z%! {
-J0OtrZ Left l;
B5+$VQ Right r;
9i
D&y)$" public :
v^;vH$B assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
..w$p-1 template < typename T2 >
"
t?44[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
{1+meE } ;
":qS9vW }h* j{b, 同时,holder的operator=也需要改动:
5bd4]1gj VV sE]7P ] template < typename T >
qIB2eCXw assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
,1]VY/ {
;9q$eK%d return assignment < holder, T > ( * this , t);
/O`R9+; }
@Fzw_qr
M ,@I\'os 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。
GIfs]zVr` 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Z-yoJZi PZ#aq~>w return l(rhs) = r;
U[:=7UABU? 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!Lv%i*|Y 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
[&l+V e( 4q(,uk&R[ template < typename Tp >
@Y<fj^]k class constant_t
eR/X9< {
,b?G]WQrHs const Tp t;
KuEM~Q= public :
R]RLy#j constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
l@]Fzl template < typename T >
d*=qqe
H const Tp & operator ()( const T & r) const
b@sq}8YD|z {
\Ym!5,^o return t;
AP8J28I }
ylDfr){ } ;
@}uo:b:Q 8#9OSupp 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Cv/3-&5S 下面就可以修改holder的operator=了
;Wsl 'e/ ]\]mwvLT template < typename T >
ymT]ow6C assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
.'4@Yp{= {
A7eYKo
q return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Z-M4J;J@} }
2wgcVQ
Awa lTFo#p_( 同时也要修改assignment的operator()
"{d[V(lE" [4@@b"H template < typename T2 >
\jS^+Xf?^ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
f#hmMa 现在代码看起来就很一致了。
s?fEorG
:c`djM^ll 六. 问题2:链式操作
XhN?E-WywQ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
{7q8@`Oa 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。
r 5+ MjR 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。
/Ao.b|mm 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。
sDu&9+ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
+vPCr&40 =#wE*6T9 template < typename T >
0UGAc]!/RZ struct result_1
238z'I+$G/ {
VTi;y{ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
@&9<)1F } ;
ie7TO{W /b6j<]H 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
PWfd<Yf! 1{
ehnH template < typename T >
q!q=axfMD struct ref
w( ic$ {
I;9DG8C&v* typedef T & reference;
JD AX^] } ;
`_"?$ v2F template < typename T >
C\|HN=2eh struct ref < T &>
2d<`dQY{l3 {
qQS&K%F typedef T & reference;
.
ywVGBvJ } ;
1KJ[&jS ] N]GF>kf: 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
2%MS$Fto |Z$)t%' template < typename T >
qSaCl6[Do typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
maV*+!\ {
$]?M[sL\N7 return l(t) = r(t);
W=2]!%3# }
dQ#oY|a 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
H{_6e6`e. 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
lg
1r] u:,B&}j 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
Qr?(2t# _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
NI C.c3 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
9Dyy&$s +5 调用divide的对象返回一个add对象。
$us7fuKE 最后的布局是:
lH"VLO2l Add
mk6>}z* / \
_$oE'lat Divide 5
~Q=^YZgn8 / \
lO}I>yo}\ _1 3
W=,]#Z+M; 似乎一切都解决了?不。
QR$m i1Vv\ 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。
,{Z!T5 | 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。
}q?q)cG 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:
!{ORFd CZ(fP86e template < typename Right >
T\Jm=+]c! assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Owh:(EJ"d Right & rt) const
Tb]
h<S {
\x"BgLSE return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
\JNWL yw }
)=0@4 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
VxU{ZD~<Z" 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。
kQrby\F(< 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。
cOP%R_ak? 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。
U{HBmSR 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。
`<%
w4E 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?
xB}B1H% 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:
_~!c%_ Qaiqx"x3 template < class Action >
hr
g'Z5n class picker : public Action
;Udx|1o {
<In+V public :
!'=<uU- picker( const Action & act) : Action(act) {}
i"{znKz vD // all the operator overloaded
>}86#^F } ;
Jz-RMX= &3P"l.j 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。
c2yZvi 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:
Angt=q EsLtC5] template < typename Right >
VJtRL') picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
<"LA70Hkk {
{%X[Snv return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
M|7{ZE`Y }
OL623jQX nB%[\LtZ? Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
@$?*UI6y 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。
F4g3l ~JOC8dO template < typename T > struct picker_maker
8`q"] BQN {
_No<fz8 typedef picker < constant_t < T > > result;
0Rh*SoYrC } ;
z@xkE ,j> template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
u"kB`||( {
i6E~]&~.v typedef picker < T > result;
;.~D! } ;
[Y6ZcO/-i wgZ6|)!0 下面总的结构就有了:
/tq e:* 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。
$XrX(l5 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。
Y,X0x- picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
e:6mz\J 至此链式操作完美实现。
lq)[ Kp/l2?J"
{JW_ZJx 七. 问题3
9NqZ&S 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。
N\zUQ
J sQT<I]e template < typename T1, typename T2 >
RIF*9= ,S ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
L>,xG.oG {
DXfQy6k' return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
wPpern05 }
N!13QI
H `W4Is~VVv 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:
l/bZE.GJ K )9f\1\ template < typename T1, typename T2 >
5+*CBG} struct result_2
sH Hu<[psM {
Aj@t*3 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Qf|c^B } ;
IHe?/oUL"b *GM.2``e 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?
;vgaFc] 这个差事就留给了holder自己。
Njs'v;-K *0%G`Q tnw6[U!rh= template < int Order >
CSMx]jbb class holder;
[3(lk_t template <>
R9%"Kxm class holder < 1 >
`AhTER {
AJt4I
W@ public :
O4,?C)
template < typename T >
E^V4O l< struct result_1
Mog!pmc{ {
~"WN4 typedef T & result;
] U[4r9V } ;
k)S'@>n{u template < typename T1, typename T2 >
}zHG]k,j struct result_2
x]|-2t {
Iz I
hC typedef T1 & result;
2Xp?O+b#"O } ;
A)D1
#,0 template < typename T >
6?3\P>`3Y typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
;d||u {
-@`!p return (T & )r;
mvGj
!' }
i8`0- template < typename T1, typename T2 >
A)u,Hvn typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
p}-B>v {
-&r A<j return (T1 & )r1;
XE :JL_ }
{8J+Y} } ;
>3y:cPTM5 GP=&S|hi template <>
@Yh%.#\i% class holder < 2 >
[!b=A:@ {
s;YuB#Z public :
Lz}mz-N template < typename T >
N
uq/y= struct result_1
wnbKUlb {
~ ^)4*@i6 typedef T & result;
0uf)6(f } ;
0-zIohSJdQ template < typename T1, typename T2 >
lag%}^ struct result_2
47
9yG/+\ {
g2GHsVS typedef T2 & result;
9Zpd=m8dU } ;
F]^ZdJ2 template < typename T >
A \~tr typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
R]Pv=fn {
M`.v/UQn return (T & )r;
G^_fbrZjN }
x<[W9Z'~?9 template < typename T1, typename T2 >
Y%)@)$sK typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Y`
tB5P {
x8E!Ko]( return (T2 & )r2;
BFMINq> }
_9b;8%?Yf } ;
OqA#4h4^ OG}m+K&< aak[U;rx 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> >。
tD\%SiTg=b 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
RJT=K{2x 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
|fg{Fpc \>r<z46x return l(i, j) = r(i, j);
ma(E} s 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
GJ4R f% OO`-{HKt return ( int & )i;
&\/p5RX return ( int & )j;
UqsX@jL! 最后执行i = j;
0|@*`-:VO 可见,参数被正确的选择了。
TClgywL FTC,{$ G,JNUok sc
&S0K fr([g?F%D 八. 中期总结
,xsFBNCC 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:
)%]`uj>*[ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
2/V9Or52 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
![4<6/2gy 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
)
v^;"q" 8.4+4Vxh \*k}RKDwT W=@]YI <hSrx7o 8\@&~&(y: 九. 简化
nA>kJSL'$ 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。
b(|1DE0Cv 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
i$!-mYi+Q! 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:
Kn+m9 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
CP!>V:w%9! +-*/&|^等
$d_%7 xx 2. 返回引用。
E8s&.:;+ =,各种复合赋值等
U<H<
!NV 3. 返回固定类型。
yCT:U&8%F 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
6`Af2Y_ 4. 原样返回。
([a[fi operator,
f|X./J4Bl 5. 返回解引用的类型。
?oO<PR}y operator*(单目)
tW|K\NL 6. 返回地址。
sX$EdIq operator&(单目)
yYM_ 7. 下表访问返回类型。
2dUVHu= + operator[]
YFY$iN~B, 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
({_Dg43O'[ operator<<和operator>>
WN%KATA C|W\qXCqu OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
?XNQ_m8f 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
*iVCHQ~ OfSHZ;, template < typename Left >
bhWH struct value_return
WYklS<B[ {
:;(zA_- template < typename T >
251^>x.R struct result_1
x O~t {
4#^?-6 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
\$]
V#@F } ;
ow{Ss X qFD#D_O6 template < typename T1, typename T2 >
<_~>YJ struct result_2
o|?bvFC {
N-4k
9l1 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
3A(sT} } ;
( d2|r)O } ;
1JI\e6]I ZH<:YOQ )|?s!rw + 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
|nFg"W 8aHs I( 下面我们来剥离functor中的operator()
q`8M9-~ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
H=j&uv8 DL0i return l(t) op r(t)
J<4egk4 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
E8=8OX/{Y return op l(t)
u'BuZF
return op l(t1, t2)
:"4Pr/}rT return l(t) op
|_^A$Hv return l(t1, t2) op
I*Q^$YnM return l(t)[r(t)]
N5%zbfKM return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
9j;L- "X }@VT= 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:
SXW8p>1Jw 单目: return f(l(t), r(t));
(!@
Q\P return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
oS/cS)N20 双目: return f(l(t));
N=QeeAI}}m return f(l(t1, t2));
l12_&o"C~ 下面就是f的实现,以operator/为例
y(!YN7_A P~5[.6gW struct meta_divide
Uczb"k5 {
@1w9!\7Vt template < typename T1, typename T2 >
Gw/imXL static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
!6UtwCVR {
o`8dqP return t1 / t2;
:bhpYEUMx }
^K#PcPF-j } ;
t'@qb~sf !u0qF!/W 这个工作可以让宏来做:
VQQtxHTC3 $]Vvu{ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
dBKceL v template < typename T1, typename T2 > \
;%j1'VI static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
^\z.E?v% 以后可以直接用
<{"]&bl DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
El}."}l& 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
,(6U3W*bu (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
l<]@5"wN zdoJ+zRtK JIl<4 %A 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
*hP9d;-Ar J4Ix\r_ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
c<`Z[EY(t class unary_op : public Rettype
eco i4f {
i+2fWi6Z+ Left l;
MMZdF{5@G public :
sMq*X^z
)? unary_op( const Left & l) : l(l) {}
;!JI$_-\ ~e,D`Lv template < typename T >
i9qn_/<c typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
BixKK$Lo {
!8Rsz:7^- return FuncType::execute(l(t));
vT#$`M< }
{p{TG5rwX @C]Q;>^| template < typename T1, typename T2 >
QeK@++EVc typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$R ' {
cZ@z]LY.g return FuncType::execute(l(t1, t2));
Yy$GfjJtL] }
"t-u=aDl-. } ;
b#:Pl`n6u :jol
Nl|a /$
-^k[% 同样还可以申明一个binary_op
XQW+6LEQ b>B.3E\Pc template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
7g}lg8M class binary_op : public Rettype
'8Q:}{ {
8JP{`) Left l;
jb!R Right r;
v[r5!,F public :
Kd?TIeF E binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
)}-,4Iu% &B</^: template < typename T >
Hqel1J typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;^q@w {
j{i3lGaN return FuncType::execute(l(t), r(t));
!ys82 }
4xg7oo0iJ '.sS"QdN template < typename T1, typename T2 >
y|BRAk&n typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8E m X {
z$VA]tI( return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
lzQmD/i* }
_&Hq`KJm } ;
FCC9Ht8U? }/ p>DMN gy
Jx>i 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
5AvbKT 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
!$/1Q+ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
:N \j@yJK 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。
U#I8Rd I, 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
/B$9B 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
`aj;FrF 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
2VrO8q( 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
J33enQd 下面是修改过的unary_op
Xndgs}zz mVg$z template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
_I$\O5 class unary_op
^
|k7g {
wj-=#gyAoo Left l;
tgy= .o] @a08*"lbp public :
G@YX8!wU V
&K:~[ M unary_op( const Left & l) : l(l) {}
mgIB8D+6 7QXA*.'
F template < typename T >
XYJ7k7zc+Y struct result_1
u!=9.3 {
C%$:Oq typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
7oPLO(0L } ;
:^c' P<HM #J1vN]g template < typename T1, typename T2 >
FKTdQg|NZ struct result_2
J}Q4.1WG$ {
cs]N%M^s typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
~uF%* } ;
Htg,^d 5 C+,JLK template < typename T1, typename T2 >
q5jLK) typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0y>]68D {
YVzcV`4w( return OpClass::execute(lt(t1, t2));
}ze,6T*z }
cQ= "3M)~r RTPxAp+\5 template < typename T >
]bjXbbHd typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
FtaO@5pS54 {
k<1BE^[V return OpClass::execute(lt(t));
DB1GW, }
0q|.]:][Eo >/*wlY!E } ;
BoJYP >k:BG{$Kae IO,ddVO 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
v!\\aG/ 好啦,现在才真正完美了。
85>WK+= 现在在picker里面就可以这么添加了:
i%1ny`Q 5Ocd2T' template < typename Right >
+(v<_#wR- picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
qH3<,s* {
H3$~S ' return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
(AHZmi
V }
(8M^|z}q 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。
8Iz-YG~%3 fs8nYgv|Q KC+C?]~M h5+qP"n!?q K"p$ga{ 十. bind
>Oary 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。
c,ccavv{I 先来分析一下一段例子
t`PA85.|d ']nB_x7 [@SLt$9" int foo( int x, int y) { return x - y;}
4dkU;Ob bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
AJ0qq bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
[x`trypg 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
l[KFK%? 我们来写个简单的。
Y)?dq( 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Z3:M%)e_u$ 对于函数对象类的版本:
I6bekOvP G8c 8`~t template < typename Func >
Irk@#,{< struct functor_trait
deD%E-Ja {
r"yA=d'c typedef typename Func::result_type result_type;
JsNqijVC } ;
4vri=P 2% 对于无参数函数的版本:
.C]V==z`[4 2k\i/i/Y template < typename Ret >
3j{VpacZY struct functor_trait < Ret ( * )() >
9fk@C /$ {
:} r^sD typedef Ret result_type;
q#fj?`k } ;
7qfo%n" 对于单参数函数的版本:
X!+#1NPM TW2OT } template < typename Ret, typename V1 >
MA\^<x_?L} struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
71AR)6<R {
;D Mv?-H typedef Ret result_type;
YkRv~bc1] } ;
}E=:k&IDPB 对于双参数函数的版本:
D`nW9i7 Yg 8AMi template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
2ckAJcpEb/ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
d/Q}I[J.u {
kF:4[d typedef Ret result_type;
19 h7 M } ;
A>;Q<8rh 等等。。。
VE4Z;Dr" 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
,|gX?[o K".\QF,: template < typename Func >
n@pm5f struct func_return
zYf`o0U {
y`"b%P)+T template < typename T >
~n)!e#p struct result_1
C$X
)I~M {
[ vU$zZ< typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
I }AO_rtb } ;
;#np~gL \Mk;Y template < typename T1, typename T2 >
't2dP,u<- struct result_2
e:9CD- {
k+xj 2)d7 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
a6K1-SR^6) } ;
"=l<%em } ;
"%O,*t w(w%~;\kLP q6Q;9 , 最后一个单参数binder就很容易写出来了
9N(<OY+Dgm hZ0p /Bdv template < typename Func, typename aPicker >
FA 1E`AdU class binder_1
G~Xh4*#J {
L8<Yk`jx Func fn;
3y!yz3E aPicker pk;
[aM_.[bf public :
AXBv']Y \cq
gCab/2 template < typename T >
3nfw:. struct result_1
iz'#K?PF_ {
} D5* typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
,E]u[7A } ;
Wsb=SM7; ei 1(A template < typename T1, typename T2 >
()=u#y struct result_2
)^+v*=Dc-i {
QcyYTg4i typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
xk}(u`:. } ;
xNG'UbU lQs|B ' binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
bP;cDQ(g 8i!~w 7z template < typename T >
F(E3U'G typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,|?-\?I {
5.J$0wK'6 return fn(pk(t));
}8E//$J }
?}*A/-Hx0U template < typename T1, typename T2 >
Ro+/=*ql~ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|]7z {
sY?pp
'}a return fn(pk(t1, t2));
`r"euO
r\ }
846j<fE } ;
c nAwoTt4 4;;F(yk8 mk JS_6 一目了然不是么?
XcJ'w 最后实现bind
O@U[S.IK #pJ^w>YNy J-g#zs template < typename Func, typename aPicker >
EUdu"'=4a picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
HjTK/x'_'L {
/kL X
f_ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
n8"S;:Zm }
@F_#d)+%> RYMOLX84 2个以上参数的bind可以同理实现。
n50XGv 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。
\M>+6m@w 2#Fc4RR;
十一. phoenix
$rf4h]&< Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
WXj}gL` 84[T!cDk for_each(v.begin(), v.end(),
T2#
W=P (
%-@`| do_
ocwRU0+j [
iqCKVo7:M cout << _1 << " , "
hx$-d}W{ ]
Qg+0(odd .while_( -- _1),
)%8oE3O# cout << var( " \n " )
VXvr`U\ )
;i`X&[y; );
!pI)i*V| :<d\//5<9 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:
=LJc8@<:f 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
rkA0v-N6v operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
d>:(>@wz 那么我们就照着这个思路来实现吧:
&F"Mkyf yTw0\yiO po_||NIY template < typename Cond, typename Actor >
4%O*2JAw class do_while
lp5`Kw\ {
Fz7(Kuc Cond cd;
[X:mmM0gd Actor act;
'pOtd7Vr public :
R}4o{l6 template < typename T >
H<|I&nV struct result_1
eW)(u$C|qL {
KU[eY} typedef int result_type;
6~\z]LZ } ;
uf,4GPo, N$J)Ow do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
T{u!4Yu dwks"5l template < typename T >
}*l V typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~I6Er6$C^ {
>jAr9Blz] do
) F 6#n&2 {
N m-{$U act(t);
vrXmzq }
D1bS=>
;," while (cd(t));
#V[?puE@ return 0 ;
U:>'^tkp }
b3e:F{n
^ } ;
N!DAn\g k;:v~7VF ~*-ar 6 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
_)Uw-vhQiT 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。
NtMK+y 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。
ws5x53K 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。
qWe1`.o 下面就是产生这个functor的类:
CtVY;eG (A?{6 #"d.D7nA template < typename Actor >
d
-6[\S# class do_while_actor
_GK^ 7}u {
Q17"hO>kC Actor act;
\/4ipU. public :
&|P@$O> do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
N]: "3?% ]@1YgV template < typename Cond >
XhFa9RC picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
8%JxXtWW` } ;
(5{ |']G I jN3 jU mnL
\c' 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
1Nx.aji 最后,是那个do_
qEKTSet? HyXw^ +tsj ~c[}%Ir> class do_while_invoker
_Jj/"? {
2}]6~i public :
AY:3o3M template < typename Actor >
+O3zeL do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
=25qY"Mf {
?RvXO'm l return do_while_actor < Actor > (act);
zfL$z,zgf }
(,Yb]/O* } do_;
H[V^wyi'z hNc;,13 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
{6)fZpd)@ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
?ECmPS1 最后来说说怎么处理break和continue
T^NY|Y/ 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。
,5'LbO- 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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