一. 什么是Lambda
*not.2+ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
E`AYee%l 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,
0HbJKix! oI@9}* ~A >oO-0K l$XA5#k
class filler
zj20;5o>U& {
6k9Lx C:M public :
kwar}:` void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
3j*'HST } ;
#s+Q{2s gX*K&*q abWl ut 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
}ND'0*# g42T#p8^ )w"0w( j>!sN`dBj for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
AMTslo yXF|Sqv D# v?gPo4 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
afm_ Rrg[ -,GEv%6c Qp!J:YV e@j8T
gI) 二. 战前分析
p@tp]u`7 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
mo9$NGM&} 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
0w3b~RJ <SQ(~xYi a8JN19}D for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
j9xXKa5 /* --------------------------------------------- */
%F5 =n" vector < int *> vp( 10 );
s.y}U5Ty?P transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Cef7+fa /* --------------------------------------------- */
F^rl$#pCS sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
b1=pO]3u /* --------------------------------------------- */
q\H7&w int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
bi,mM,N/ /* --------------------------------------------- */
H[BYE
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
U;gp)=JNT /* --------------------------------------------- */
76cEKHa< for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
qLRE}$P @?/\c:cp k1iLnza% C BlXC7_Mi 看了之后,我们可以思考一些问题:
+*a7GttU 1._1, _2是什么?
':sTd^V 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。
BD'NuI 2._1 = 1是在做什么?
o2}N=|& 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。
q{@P+2<wF 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。
.. UoyBV w_H2gaQ " $=qGHA~ 三. 动工
#eLN1q&Z 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
czS7-Hh@ 4:3_ER ]J w,
7Cr kaO{#i2- template < typename T >
qUg9$oh{LI class assignment
\n(ROf^' {
7@~QkTH~y T value;
k_O-5{ public :
uk6g s)qxC assignment( const T & v) : value(v) {}
~me\ template < typename T2 >
<Wf0QO, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
eP?~-# } ;
`sxN!Jj? s7M}NA 0 d<v~= 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
/f]/8b g> 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
(HJ$lxk<2h o}W;Co ^Po,(iIn B{99gwMe] class holder
jYk5~<\k {
@E(P9zQ/zy public :
L]*`4L template < typename T >
vG3M5G assignment < T > operator = ( const T & t) const
gi 5XP]z {
$^IjFdD return assignment < T > (t);
()B7(Y }
nqeVV&b! } ;
b?>VPuyBb `Jqf**t ]7l{g9?ZtV 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
[x|)}P7%s sy=dY@W^ static holder _1;
S[^nSF Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
<d S5||| kAt
RY4p for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
6qf-Y!D5 而不用手动写一个函数对象。
%VS 2M
#f wO89&XZ< IE}Sdeqi) tStJ2-5*t 四. 问题分析
DEcGFRgN~ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
]h0Y8kpd 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
Zg2]GJP 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
<a fO 6?` 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
z:?: 下面我们可以对这几个问题进行分析。
d&?F#$> 7| IBDVFA 五. 问题1:一致性
Gg}t-_M 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?|
!;jgzi?z 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
y{?Kao7Ij 88#N~j~P struct holder
dt0T t {
AT-0}9z{ //
9V.+U7\w template < typename T >
wzg i
@i T & operator ()( const T & r) const
y%JF8R;n {
i"vDRrDe return (T & )r;
JLml#Pu4 }
fs7~NY } ;
mcCB7<.
e 8cB=}XgYS 这样的话assignment也必须相应改动:
=I7[L{+~Y /8:gVXZi template < typename Left, typename Right >
BL7>dZOa class assignment
MV9r5 |3- {
~R)1nN| Left l;
am3V9"\ Right r;
KLON; public :
z"9aAytd assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
>}mNi:6xq template < typename T2 >
"--/v. Cs T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
rYD']%2 } ;
)eVzS j>MT 9GtLMpy 同时,holder的operator=也需要改动:
$tEdBnf^ca *13g<#$ template < typename T >
F_K assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
{ 576+:* {
-?[O"D"c return assignment < holder, T > ( * this , t);
<##|311o }
9fCiLlI c]S+70!n 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。
Fka1]|j9 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
jQO*oq} llHN2R%( return l(rhs) = r;
r4;^c} 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。
Pv^(Q] 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
cAYa=}~< /j`i/Ha1 template < typename Tp >
E {I)LdAqK class constant_t
}_Tt1iai* {
^-
u[q-
! const Tp t;
3csm`JVK public :
t`N
">c" constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Q@PJ)fwN template < typename T >
'#;,oX~5 const Tp & operator ()( const T & r) const
Z|V"8jE {
j0ci~6&b3_ return t;
v(i1Z}*b }
er&uC4Y]a } ;
b #o}=m n$XMsl.> 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
?j &V:kF 下面就可以修改holder的operator=了
sURUQ H <1;,B%_^ template < typename T >
6n2Vx1b assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
i{Y=!r5r {
hY\Eh. return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
}CB=c]p }
=NVZ$K OZ ?^+#pcX]t| 同时也要修改assignment的operator()
Xq=!"E )R
[@G. template < typename T2 >
~9`^72 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
.0R/'!e 现在代码看起来就很一致了。
gJ)h9e*m^ rCnV5Yb0O 六. 问题2:链式操作
y9l#;<b 现在让我们来看看如何处理链式操作。
,kGw;8X 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。
6xDl=*&% 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。
T U"K#V&u 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。
2n-Tpay0 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
/-G qG)PX g:~?U*f- template < typename T >
N\CEocU struct result_1
E.7AbHph0 {
]yj4~_&O typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
ims=-1, } ;
[0**&.obz {kRDegby 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:
teQaHe# IGF37';; template < typename T >
Se;?j- struct ref
o3\SO {
-Y
6.?z typedef T & reference;
c'TiWZP~ } ;
V1CSXY\2 template < typename T >
&<fRej]v struct ref < T &>
5tgILxSK {
IgHs&= typedef T & reference;
a@S4IoBg% } ;
}LHT#{+x K[ Egwk7 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
:#Ex3H7 Z CQt1; template < typename T >
+,{Wcb typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
_($-dJ{ {
8 /RfNGY return l(t) = r(t);
Dbkuh!R }
DO1N`7@o 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
;I`,ZKY 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
5.C[)`_ 0]2B-o"kI 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
m|e*Jc _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
KHc/x8^9 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
;+TF3av0zq +5 调用divide的对象返回一个add对象。
die2<'\4% 最后的布局是:
^*?B)D =, Add
_?(hWC"0 / \
v{rK_jq Divide 5
ZimMjZ%4 / \
eB/hyC1 _1 3
abJ@>7V 似乎一切都解决了?不。
xJH9qc ME 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
J:mu%N` 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
(-Ct!aW| OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
p$b=r+1f ]\9B?W(# template < typename Right >
2t`9_zqLw assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
_G}CD|Kx Right & rt) const
Oz9Mqcx {
X-ki%jp3 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
h7W%}6Cqkw }
:86luLFm 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
BqEubP(si 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。
W|-N>,G 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。
vA7jZw 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。
TLL[F;uZ 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。
XdIVMXLL\ 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?
ZNH*[[Pf 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:
(.XDf3 f{ 4G template < class Action >
* /Ry6Yu class picker : public Action
L};;o+5uJD {
ga1gd~a public :
5N3!!FFE picker( const Action & act) : Action(act) {}
O]%m{afM // all the operator overloaded
T~~$=vP9 } ;
':R3._tw\ []N$;~R7 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。
)}it,< 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:
}vxH)U6$q :_YG/0%I template < typename Right >
w KMk|y> picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
DEwtP {
UG?C=Tf return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
G$kwc
F'C }
=wR]X*Pan g(Xg%&@KZ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
!%\To(r[ 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。
$}nUK~$GSv 't%%hw-m} template < typename T > struct picker_maker
ch8w' {
${?ex nb$ typedef picker < constant_t < T > > result;
1
GHgwT } ;
[oN> : template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
2"Uk}Yz| {
tD0>(41K typedef picker < T > result;
ZO0]+Ko } ;
'%RK KA #`L}. 下面总的结构就有了:
]%Yis=v 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#bo4'&>@ 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。
f]A6Mx6 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
@[kM1:G-F{ 至此链式操作完美实现。
)~mc1U`b F*]. l5OV!<7~X 七. 问题3
`FB?cPR 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。
H8k| >4 0_izTke template < typename T1, typename T2 >
8Wp1L0$B ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
KO$8lMm$ {
5|z[%x~f return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
J1MnkxJmpQ }
WG4|Jf Y K2v)"|T) 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:
Yy 1Pipv =5F49 template < typename T1, typename T2 >
g;@PEZk1 struct result_2
+O6@)?pI {
y+h=x4t typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Gl9 a5b } ;
\/zS@fz {+}Lc$O#C 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?
$%t 这个差事就留给了holder自己。
1N*~\rV*? ypVr"fWB :6{HFMf" template < int Order >
6Wp:W1E{` class holder;
Gu=bPQOj template <>
vS<e/e+ class holder < 1 >
#k, kpL<a {
hG)lVo!L4j public :
S?$T=[yY) template < typename T >
E ..[F<5 struct result_1
oQO3:2a {
I}x*AM 7+ typedef T & result;
k5M(Ve } ;
Dr609(zg^ template < typename T1, typename T2 >
7ac3N struct result_2
4mg&H0 ! {
aleIy}" typedef T1 & result;
38^_(N } ;
!b=$FOC> template < typename T >
g!UM8I-$
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
-Zh+5;8g {
x&wUPo{ return (T & )r;
DJ.Ct4 }
j!/(9*\ template < typename T1, typename T2 >
~x+w@4)a> typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
gS ]'^Sr {
U_?RN)>j return (T1 & )r1;
/uVB[Tk^ }
.^,vK7 } ;
xM,3F jF ORTM[cL
template <>
tz{]H9 class holder < 2 >
}e$);A| {
~+Y;jAdU public :
Ho/5e*X template < typename T >
o2L/8q. struct result_1
\l~h#1|%;s {
lbY>R@5 typedef T & result;
n3w2& } ;
i
F Ab"VA template < typename T1, typename T2 >
f]4gDmn^ struct result_2
h4CB1K {
4 ET
P typedef T2 & result;
T&%>/7I> } ;
]pt @ template < typename T >
wU3Q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
6S(3tvUr {
dNR4h return (T & )r;
1JM~Ls%Z }
bm^ou#]| template < typename T1, typename T2 >
8K qv)FjB
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
"o1/gV {
lUrchLoDt return (T2 & )r2;
I4$a#; }
I'!KWpYJT } ;
O/-xkzR* k$zDofdfp )wC>Hq[mhW 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
uZNR]+Yu@ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
e&:fzO<~I 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
&EMm<(.]a y ^YrGz. return l(i, j) = r(i, j);
R_lNC]b0 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
_K8-O>I " q>Y_I<;'g return ( int & )i;
:%Bo)0a9 return ( int & )j;
9QpKB
c 最后执行i = j;
d;>:<{z@CD 可见,参数被正确的选择了。
Yy&0b(m U Yd@9P2C 6D$xG"c 4m~\S)ad I(2ID + 八. 中期总结
E*kS{2NAq 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:
$T1c{T6n} 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Y.-i ;Mmu 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Z*JZUbo-Q 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
xH92=t-w REHfk6YE bo]k9FC y&iLhd!p a+MC[aFr FrB19 九. 简化
e Q0bx& 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
?g9CeeH* 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
&We'omq 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
pt<84CP 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
~ejHA~QC +-*/&|^等
2(UT;PSI 2. 返回引用。
0O[q6!&] =,各种复合赋值等
iK)w3S}k1y 3. 返回固定类型。
0^hz 1\g 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
@~zhAU! 4. 原样返回。
|gT$M_} operator,
'I;pS)sb 5. 返回解引用的类型。
gp;(M~we
operator*(单目)
jLZ+HYyG9 6. 返回地址。
wZ29/{, operator&(单目)
u'}DG#@ - 7. 下表访问返回类型。
-OoXb( I4 operator[]
n}a# b%e 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
lQoa[#q operator<<和operator>>
P[^!Uq[0n7 t:W`=^ 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。
wN;o++6V 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
,VbP$1t ^8B#-9Ph b template < typename Left >
c_%vD~6W- struct value_return
yh} V u {
1Hzj-u&N/ template < typename T >
xqLLoSte struct result_1
*pj&^W? {
S__+S7]Nr typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
.,-t}5(VSq } ;
2g|+*.*` RfFeAg,]/ template < typename T1, typename T2 >
jR*1%.Ng struct result_2
pM.>u/=X {
zPZy#7/A typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
o)srE5 } ;
Zn&X
Uvdl } ;
!=Cd1
$< *=)%T(^ @>&UoH}2 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
q=Q5s?sQc /id(atiF^ 下面我们来剥离functor中的operator()
8+Oyhd*| 首先operator里面的代码全是下面的形式:
J!~?}Fq/z e qj^ return l(t) op r(t)
} D{y
u+) return l(t1, t2) op r(t1, t2)
E*i <P return op l(t)
px".pYr0 return op l(t1, t2)
"=N[g return l(t) op
@'jC>BS8` return l(t1, t2) op
c2-NXSjsW return l(t)[r(t)]
/5EM;Mx return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
\k;*Ej~. ]FL=E3U 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
eBlVb*nmq 单目: return f(l(t), r(t));
Sc`W'q^X return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
rK9X68) 双目: return f(l(t));
xOp8[6Ga' return f(l(t1, t2));
{?$-p%CF`8 下面就是f的实现,以operator/为例
uR"(0_ ,=.& struct meta_divide
3mIVNT@S9 {
E}00y%@*J template < typename T1, typename T2 >
eZJrV}V static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
LhUrVydL {
]9pK^< return t1 / t2;
tn>$5}^; }
C{H:-"\J9 } ;
mhv{6v MDM/~Qpj_ 这个工作可以让宏来做:
z
GhJ f,wB.MN #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
F]:@?}8R template < typename T1, typename T2 > \
R/VrBiw static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
xxL D8?@e7 以后可以直接用
%3M1zZY DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
7j8nDX< 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
U ]Ek5p (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
IV]s! -|"W|K?nq +]
s"* 'V$ 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
~G+o;N,V zUF%`CR template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Yw&{.<sL class unary_op : public Rettype
|j3mI\ANF {
-rb]<FrL^ Left l;
=BzyI public :
35|F?Jx.r unary_op( const Left & l) : l(l) {}
{x$jGiag+8 +KGZk?% template < typename T >
yqi=9NB typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
I
CCmE#n {
vN'Y);$ return FuncType::execute(l(t));
0n` 1GU)W }
lv\C(^mGq <!g q9 template < typename T1, typename T2 >
sq1Z;l31" typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
MY1s {
f4eLnY return FuncType::execute(l(t1, t2));
>T:
Yp< }
b~uz\%'3 } ;
sz}YXR=m o_C
j o I[E/)R{\ 同样还可以申明一个binary_op
g|L" |Q Sg;c |u template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
lt%bGjk class binary_op : public Rettype
KFd !wZ@e {
k=L(C^VP Left l;
'oNY4.[ Right r;
sY,q*}SLD public :
z@5t7e)!R binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
CtItzp 2' fg template < typename T >
MHZ!noAr typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:"BZK5{8 {
p<%76H
A return FuncType::execute(l(t), r(t));
t<'-?B2g }
=pHWqGOD ra#s!m1 template < typename T1, typename T2 >
O{WJi;l typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Okd?=*sBx {
DxX333vC return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
NKae~ 1b }
+Ja9p } ;
2x3'm OFS` ?> F^Q[P4>m\ 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
WPbWG$Li 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
&Uqm3z?v DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
uYk4qorA 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
&j2fh!\4 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
%\xwu(|kN 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
LeY!A#j 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
[p3)C<;ZC 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
};m.Y>=)K 下面是修改过的unary_op
|UbwPL_L ~c8Z9[QW template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
X8U._/'N class unary_op
+{* @36A5A {
k:D;C3vJd Left l;
S].=gR0: U?dd+2^};t public :
y~jKytq^@ h#p1wK;N unary_op( const Left & l) : l(l) {}
TRQX#))B =1D* JU template < typename T >
>icK]W struct result_1
3e)3t ` {
dm4dT59 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
c"mRMDg% } ;
y@!kp*0 nU Oy-c template < typename T1, typename T2 >
UH8)r struct result_2
1zE_ SNx {
,O=@I typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
'WH@Zk/l } ;
E|2klA^+* G:qkk(6_# template < typename T1, typename T2 >
F8 4LMk?U typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
wzAp`Zs2Dm {
r>lC(x\B return OpClass::execute(lt(t1, t2));
IQK__) }
6"Tr$E b2;Weu3WN template < typename T >
5utMZ>%w_# typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Mnpb".VU#T {
[ @>8Qhw return OpClass::execute(lt(t));
$jb3#Rj4 }
7M:0%n$ i3k ',8 } ;
8xUmg& CORNN8=k Rkfr4 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
[|~X~AO% 好啦,现在才真正完美了。
ZMJ\C|S: 现在在picker里面就可以这么添加了:
BzH7E[R49 ih1s`CjG template < typename Right >
lkp!S3, picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
,)+O.Lf7&. {
1p,G8 v+B return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
zx{\SU }
NWB/N* 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。
?7:"D e \@4QG.3& D00rO4~6D% ;D]TPBE Bd m<<< 十. bind
"/hs@4{u9 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。
FQi"OZHq
先来分析一下一段例子
; ,*U,eV ,=>O/!s =}7wpTc, int foo( int x, int y) { return x - y;}
C%#C|X193 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
%{/0K<M bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
l)VMF44 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。
8%7H
F: 我们来写个简单的。
KnZm(c9+ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
f%*-PW^* 对于函数对象类的版本:
) !ZA.sx ..;LU:F template < typename Func >
c<JJuG struct functor_trait
& A9psc(,& {
21 cB_" typedef typename Func::result_type result_type;
$yaE!.Kc } ;
$Ry
NM2YI 对于无参数函数的版本:
S%&l(=0X C& Nd|c template < typename Ret >
!9iVe7V struct functor_trait < Ret ( * )() >
~`tc|Zu {
vR1%&(f{ typedef Ret result_type;
@u6#Tvxy[ } ;
/q='~t 对于单参数函数的版本:
R52q6y:<x )IZ$R*Y{ template < typename Ret, typename V1 >
;5y4v struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
$BH0W{S {
mq'q@@:c typedef Ret result_type;
W,Dr2$V } ;
_Zf1=&U#/ 对于双参数函数的版本:
E
C 7 f [zf9UUc~ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
S2jo@bp! struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
x6Z$lhZ {
<;9vwSH> typedef Ret result_type;
@gX@mT" } ;
F>*w)6 4~ 等等。。。
zi*D8!_C 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
]]%C\Ryy} !JYDg template < typename Func >
k )){1O struct func_return
j-{WPJa4\ {
_\o +9X! template < typename T >
>b*Pd
*f struct result_1
2~]c`/M3 {
bJ. ((1$ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
h r6f}2 } ;
3'&]v6| pm )A*][s template < typename T1, typename T2 >
;y k@`< struct result_2
RNvtgZ}k{X {
7CG_UB typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
2! wz#EC } ;
;#xhlR* ~ } ;
_TX.}167;- 3*arW|Xm Mu:*(P/ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
};zF& Vl9\&EL template < typename Func, typename aPicker >
b$gDFNa class binder_1
Lwv9oa| {
>Xb]n_` Func fn;
J::SFu= aPicker pk;
vkR"A\: public :
)0d3sJ8 2,_BO6
!d template < typename T >
=~HX/]zF struct result_1
)(!vd!p5 {
HDy[/7" typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
bq
~'jg^# } ;
g" M1HxlV
d;CD~s template < typename T1, typename T2 >
9CL&tpqv
f struct result_2
l{y~N {
!Sw7!h.ut typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
]q?<fEG2< } ;
C(gH}N4 m$O@+;>l binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
%
mIq, E26ZVFg template < typename T >
a!>AhOk. typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
wPG3Ap8L {
dB1bf2'b# return fn(pk(t));
0Z@u6{Z9R }
.Wa6?r<g template < typename T1, typename T2 >
^Nc\D7( l typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?. ~@ lE {
k'u2a return fn(pk(t1, t2));
*J%+zH }
pWQ?pTh } ;
|:EUh Cjwg1?^RZ 61wGIN2, 一目了然不是么?
@h$7C< 最后实现bind
Xt$?Kx_, \9 ^wM>U K@?S0KMK template < typename Func, typename aPicker >
KWd]?e) picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
?N`W, {
G2e m>W_n return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
XLOk + Fn }
$)PNf'5Zg :MJTmpq, 2个以上参数的bind可以同理实现。
/)v X|qtIY 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。
X\flx~ .Z9Bbab: 十一. phoenix
$@DXS~UQA Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
M(5l Su U${dWxC for_each(v.begin(), v.end(),
AC
3 ;i (
k2O==IG]6 do_
LnM+,cBz [
g9
g
&] cout << _1 << " , "
$ABW|r ]
539[,jH .while_( -- _1),
UXe @c@3 cout << var( " \n " )
Q?Q!D+~mND )
_jP]ifu` );
+AXui|mn y/
vE 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
l? 7D0
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
Pq !\6s@ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
i]YH"t8GY 那么我们就照着这个思路来实现吧:
(AV j_Cw Lw2EA 5 {QJJw}!# template < typename Cond, typename Actor >
~
M@8O class do_while
+.gZILw {
M/ >^_zG Cond cd;
l2z@t3{ Actor act;
1@;Dn' public :
rVkRU5 template < typename T >
8,=,'gFO struct result_1
08cCrG {
eY;XF.mF typedef int result_type;
8)/d8@ } ;
XeJn,= [Vc8j&:L do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
N-y[2]J90 o4\\q66K template < typename T >
?7*.S Lt typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Z`T]jm-3 {
?sk{(UN] do
Rcc9Tx(zvQ {
VMXccT9i! act(t);
o7;lR? }
^|hlY]Ev while (cd(t));
*%E4,(T return 0 ;
Nu/wjx$b }
~l+2Z4nV } ;
.J"QW~g^ kNR -eG QV)>+6\ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
";yey ] 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。
%|AebxB'o 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。
k{d] 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。
z{`K_s%5 下面就是产生这个functor的类:
\|&KD %PM&`c98z7 SMoJKr(:w# template < typename Actor >
\2)D
class do_while_actor
70Jx[3vr {
z?dd5.k Actor act;
4a}[&zm(5 public :
lonV_Xx do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
E@,m+ /s*.:cdH template < typename Cond >
~I6N6T Z picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
J?{@pA } ;
`>)[UG!:| cX7 O*5C MH=7(15R 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
(qglD 最后,是那个do_
<aztbq? xt_:R~/[ A:yHClmn class do_while_invoker
qG@YNc {
Z<^;Ybw{`Z public :
<qg4Rz\c] template < typename Actor >
WP2=1"X63 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
@A4$k
dJ2 {
u
3^pQ6Q return do_while_actor < Actor > (act);
'2GnA ws^ }
>-w(P/ } do_;
1U%
/~ Q$uv
\h; 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
#x;,RPw5 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
G4uG" 最后来说说怎么处理break和continue
{`QA.he. 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。
SE'!j]6jI 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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