一. 什么是Lambda
3o_@3-Y% 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
^B(:Hv}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,
Z07SK 'U cXt]55" TcH7!fUj
YS>VQl class filler
Qt=OiKZ {
W'Y#(N[ktP public :
GOX2'N\h^ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
A3Vj3em } ;
^{64b JzkI!5c<j nO8e'&| 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:
{fn1sGA P2
z~U `M ~-(,++ 9Hs5uBe for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
2Jt*s$ F2',3 %5<Xa 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
H|<Zm:.%$ bqQR"; 7Dz-xM_? E<tJ8&IGk 二. 战前分析
awOH50R 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。
Mu$"fYKf" 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
<a&$D dK7BjZTJo !eD
f}~ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
=gO4B-[ /* --------------------------------------------- */
}IV=qW, vector < int *> vp( 10 );
AL[,&_&uV transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
8/W2;>?wKc /* --------------------------------------------- */
[f`7+RHrd sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
;_A?Zl} /* --------------------------------------------- */
et@<MU@` int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
o AM)<#U> /* --------------------------------------------- */
P"Y7N?\]( for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
>'&|{s[m /* --------------------------------------------- */
;x-]1 xx_ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
$kY ]HI +\25ynM {0\9HI@ rC6{-42bb 看了之后,我们可以思考一些问题:
GNM+sdy+ 1._1, _2是什么?
US]I[Y6V 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
yzyK$WN\[3 2._1 = 1是在做什么?
-~^sSLrbP 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。
g<YN# 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。
Jmun^Q/h 8g3?@i 1W{t?1[s 三. 动工
R-1C#R[ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
+y|Q7+ > |(L3UA9 'E4}++\ e^or qw/I template < typename T >
oN=>U"<\1 class assignment
bA/'IF+ {
/(DnMHn\ T value;
6Vu) public :
/vw$3,*z assignment( const T & v) : value(v) {}
e9rgJJ template < typename T2 >
}k_'a^;C1 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
^NFL3v8 } ;
{,e-;2q J{PNB{v G@o\D-$ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
=8Gpov1!V~ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
c6MMI]+8 ;AJ6I*O@+ x]~&4fp =v=u+nO class holder
o}y(T07n {
{z |+.D public :
Pk&sY' template < typename T >
.hK:-q, assignment < T > operator = ( const T & t) const
m[Cp
G=32B {
`"y:/F"{ return assignment < T > (t);
,7SqRY,+ }
5a2+6N } ;
8T3Nz8Q7 k;l^y%tzp O@`KGZEPY 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:
~SYW@o 4z,/0 static holder _1;
h.5KzC
S Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
MCl-er"]D YGOhUT | for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
3shd0q< 而不用手动写一个函数对象。
P}"uC`036 )8_MkFQe Y
{|is2M9' _tpOVw4I 四. 问题分析
Gk:k
px 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。
3|4<SMm 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。
?7A>|p?" 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
96<0= 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
;1q|SmF 下面我们可以对这几个问题进行分析。
YZ6"
s- ,z`* 1b8 五. 问题1:一致性
Xx ou1l! 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?|
EAK[2?CY 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
!k!1h%7q Koc5~qUY] struct holder
Dfy=$:Q {
jt3=<&*Bm //
M# cJ&+rP template < typename T >
Zhc99 L&K T & operator ()( const T & r) const
m[s$) -T {
DC2[g9S>8@ return (T & )r;
6bT>x5? }
?vQ:z{BO } ;
ZNJ<@K- - #-Bo 这样的话assignment也必须相应改动:
6dhzx; A i-R}O6 template < typename Left, typename Right >
`Nv P)| class assignment
#{@qC2!2/ {
_,3%)sn-) Left l;
z[0tM&pv Right r;
yacN=]SW5 public :
$ J!PSF8PL assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
X~Hm.qIR template < typename T2 >
>~ L0M T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
?Zc(Zy6 } ;
3zMaHh)mj )C0d*T0i 同时,holder的operator=也需要改动:
J>1%*Tz O"J"H2}S template < typename T >
^ LVKXr assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
XC4wm#R {
GIhFOK return assignment < holder, T > ( * this , t);
rTim1<IXR }
H{1'- wB _}tPtHPa/ 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。
B(Er/\-@U 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
2Q;rSe._` 6xx(o return l(rhs) = r;
Wu'9ouw! 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。
A[uB)wWsn 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
mQ2=t% S{N=9934_ template < typename Tp >
Ey{p;;H class constant_t
SNSHX2 {
A[m<xtm5K const Tp t;
co-1r/
-O public :
$Ww.^ym constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
RSCQ`. template < typename T >
Hp[i8PJ const Tp & operator ()( const T & r) const
uzIM?.H {
Tt4Q|"CJA return t;
$3*y)Ny^ }
+3Z+#nGtk } ;
+%Z:k Y~@( 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
m;!X{CV 下面就可以修改holder的operator=了
JA4}Bwn k}!'@ template < typename T >
yJMo/!DZ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
GU]kgwSfi {
<,Mf[R2N> return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
L. 8`5<ITw }
uw(Ml= Gh352 同时也要修改assignment的operator()
3gtKD9RL: -B #K}xL|x template < typename T2 >
m$7C{Mr' T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
|-z"6F r- 现在代码看起来就很一致了。
1'|gxYT {u4AOM=) 六. 问题2:链式操作
1C0'
Gf)3 现在让我们来看看如何处理链式操作。
XW~a4If 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。
wLNkXC 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。
?} lqu7S 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。
L
nyow} 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Pk=0pHH8q -Ua&/Yd/} template < typename T >
U5p 3b; struct result_1
`uC^"R(m {
<r
m)c. typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
y{2\T } ;
w:x[kA \"w+4} 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:
zL9:e7o PbFbihg template < typename T >
Q7\j:. struct ref
POf xN. {
t#w,G typedef T & reference;
@U@O#+d'ZR } ;
KNR7Igw?} template < typename T >
JL>DRIR%NV struct ref < T &>
E&f/*V^ {
PcjeuJZ typedef T & reference;
X"7x_yOZ } ;
@!^Y_q dx+xs& 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
(-`PO]e48 (LJ7xoJ^ template < typename T >
`ZT/lB` typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
JP^\
{
*Ea)b- return l(t) = r(t);
Gte\=0Wr }
i)$ySlEh 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。
| >'q%xK 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
pCC^Hxa /IF?|71,m 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
AxV7k _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Q$sC%P(y _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
YFW/
Fa\7 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
j8aH*K-l{ 最后的布局是:
h6n!"z8H Add
,<Wt8'e / \
~+V$0Q;L Divide 5
i:jns>E / \
'H#0-V"= _1 3
R<O Rw] 似乎一切都解决了?不。
lCTXl5J5 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。
Zr =B8wuT 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。
?FwHqyFVlQ 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:
fzOh3FO+ mA"[x_ template < typename Right >
piqh7u3~ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Ya(3Z_f+VZ Right & rt) const
{?"X\5n0 {
H )CoByaj return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
'-cayG }
+ej5C:El_} 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
z?F`)} 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。
?@kz`BY 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。
I!SIy&=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。
wQ[!~>A 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。
y]+[o1]-c 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?
{fjBa,o
# 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:
| g1Cs #lMC#Ld template < class Action >
,_s.amL3O{ class picker : public Action
fjY:u,5V_ {
ei"c|/pO public :
[j0jAl picker( const Action & act) : Action(act) {}
_dW#[TCF // all the operator overloaded
\DWKG~r-% } ;
gZBKe!@a| ?GqH/
(O 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。
,H8M.hbsQ 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:
S9ic4rcd 0C\cM92o template < typename Right >
2%J] })
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
IO]tO[P# {
n_k`L(8* return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
{47Uu%XT }
4'`H H (`4&Y- Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
L3'isaz&^ 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。
xg 8R>j :RwURv+kT template < typename T > struct picker_maker
qnnRS {
94|ZY}8|f typedef picker < constant_t < T > > result;
W]_a_5 } ;
HKJ^6|' template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
{d]B+' {
:>Qu;Z1P typedef picker < T > result;
)X:Sfk } ;
adRIg:2 c5:0`~5Fn 下面总的结构就有了:
5rc3jIXc{| 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。
9I$}=&" 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。
:eT\XtxM~{ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
fY?:SPR+ 至此链式操作完美实现。
EyA(W;r. t0kZFU Fy!s$!\C0 七. 问题3
9_.pLLx 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。
%M/L/_d <|]i3_Z template < typename T1, typename T2 >
U2tgBF?)A ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
r`.Bj0 {
j]`hy" return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
pGF;,h> }
}_}
bj0<A 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:
Ciz,1IV 5w{U/v$Z template < typename T1, typename T2 >
(FZ8T39 struct result_2
?<Hgq8J {
jC$~m#F typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
p@O,-&/D } ;
z@?y(E }NRt:JC 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?
qs= i+ 这个差事就留给了holder自己。
mwN"Cu4t m7RyFnR2 .j"heYF) template < int Order >
^eefR5^_w class holder;
G#@#j]8 template <>
o4@d,uIw^ class holder < 1 >
(Q
^=^s| {
w5rtYTI public :
6c27X/'Z template < typename T >
2PUB@B'
+ struct result_1
wZbT*rU {
$sZ4r>- typedef T & result;
Z#[%JUYp' } ;
f)gV2f0t template < typename T1, typename T2 >
yx6^ mis4 struct result_2
`[XH=-p {
0;,Y_61
typedef T1 & result;
1vCp<D9< } ;
0(9gTxdB template < typename T >
Xc^(e?L4 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
m^0 I3; {
S4_ZG>\VT return (T & )r;
+
65<|0 }
TiZ
MY:^ template < typename T1, typename T2 >
k`]76C7 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Y5B!*+h {
k6Vs#K7a return (T1 & )r1;
8wZ
$Hq }
20}]b*C} } ;
Zm|il9y4m gkq~0/ template <>
&e#pL`N class holder < 2 >
/R?*i@rvf {
2`ERrh^i" public :
M9Yov4k,4] template < typename T >
aHI~@ struct result_1
]W%rhppC {
qoZAZ&|HI typedef T & result;
u`oJ3mS; } ;
<Hz11
}<( template < typename T1, typename T2 >
CDW|cr{ struct result_2
7~ZG"^k {
SrOv*
D 3 typedef T2 & result;
kkj@!1q(wO } ;
:B|rs& template < typename T >
Wf%)::G*uR typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
2t {
6z/&j} ( return (T & )r;
i=M[$ }
mz;ExV16 template < typename T1, typename T2 >
~7Nqwwx typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
aO9\8\^ {
N[O_}_ return (T2 & )r2;
Do^yer~ }
rXip"uz(K> } ;
upJy,|5 }v?l0Gk( %?qzP' 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> >。
E)X_ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
#>BC|/P} 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
2(e;pM2Dq
=&qfmq return l(i, j) = r(i, j);
9c1q:>| 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
#-R]HLW* N "eK9> return ( int & )i;
vt5>>rl return ( int & )j;
!y!s/i&P% 最后执行i = j;
@cm[]]f'l 可见,参数被正确的选择了。
^r]-v++ 4K4u]"1 ~EYdE qS) 9jl\H6JY| |c-`XC2g 八. 中期总结
C)9-{Yp 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:
gq~`!tW' 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
`$3P@SO" 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
|Xv\3r 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
,c;#~y *|0W3uy\Y Z vyF"4QN *0'{n*> WFS6N.Ap %VXIiu[ 九. 简化
dPgA~~ 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。
y6s/S. 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
SxC(:k2b; 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:
MzlE 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
0{?%"t\/f +-*/&|^等
+OB&PE 2. 返回引用。
Q-U,1b =,各种复合赋值等
gKIN* Od 3. 返回固定类型。
(KfdN'vW 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
H-X5A\\5 4. 原样返回。
WFqOVI*l operator,
A 7|x|mW 5. 返回解引用的类型。
'64/2x operator*(单目)
jd
8g0^ 6. 返回地址。
6skd>v UU operator&(单目)
eMH\]A~v" 7. 下表访问返回类型。
*\Hut'7 d operator[]
~H]d9C 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
/`O'eH operator<<和operator>>
5=4-IO6W[] n4ti{-^4|d 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。
3|Ar~_] 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
I&x69 Ww{-(Ktx template < typename Left >
#e9XU:9@g struct value_return
T(~^X-k {
BTE&7/i21 template < typename T >
SC2g5i` struct result_1
H"2,Q
T {
HI)U6.' typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
VrFI5_M/ } ;
mj y+_ o%Qn%gaX template < typename T1, typename T2 >
wo^1%:@/2 struct result_2
^$lsmF]^ {
o`}8ZtD typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
D[Ld=e8t } ;
zH@+\#M } ;
[|HQfTp$ %';DBozZ hDEZq>& 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
]08~bL1Q "xD5>(|^+Q 下面我们来剥离functor中的operator()
r1$x}I#Zv 首先operator里面的代码全是下面的形式:
B_.>Q8tK; / pR,l5 return l(t) op r(t)
'FN3r return l(t1, t2) op r(t1, t2)
r8L'C return op l(t)
B#4 J![BX return op l(t1, t2)
H329P*P return l(t) op
yhyh\. return l(t1, t2) op
)#Y:Bj7H@2 return l(t)[r(t)]
P~"""3de4 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
xtp55"g KV'-^\ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
ra\|c>[% 单目: return f(l(t), r(t));
I,lzyxRP return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
An
!i 双目: return f(l(t));
NW Pd~l+ return f(l(t1, t2));
.GPuKP| 下面就是f的实现,以operator/为例
h3A|nd>\ j;*=
^s struct meta_divide
aK9zw {
MK4CggoC template < typename T1, typename T2 >
' }NH$ KA static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
c-a;nAR {
%M05& < return t1 / t2;
{|@N~c+ }
Wy$Q!R=i } ;
7jF2m'( 2?owXcbx 这个工作可以让宏来做:
oga0h' 5wMEp" YHE #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
faI4`.i template < typename T1, typename T2 > \
w~*"mZaG static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
TUVqQ\oF: 以后可以直接用
_n<
@Jk~ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
9}Zi_xK&|e 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
E}=F
(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。。。)
~3m}
EL 'MIM_m)H <4Cy U
j 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
{pB9T3ry] v#+tu,)V; template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
2VS#=i(B^ class unary_op : public Rettype
/ec~^S8X {
rkWW)h(e Left l;
k\M">K0E public :
BH=CoD. unary_op( const Left & l) : l(l) {}
z3-AYQ.H u\G\KASUK% template < typename T >
hn u/ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
YyR~pT#ffT {
HnfTj 5J@ return FuncType::execute(l(t));
+UP?M4g }
\t@|-` T?FR@.
Rm template < typename T1, typename T2 >
n?A;'\cK typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6@ )bZ| {
R0mWVgoz return FuncType::execute(l(t1, t2));
sFxciCpN }
u8@>ThPD } ;
-n'%MT=Cd P(Hh%9'( ZCVN+::Y 同样还可以申明一个binary_op
:YZMRJL _Msaub!N template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
\Tj(] class binary_op : public Rettype
bga2{<VF {
:dzamHbX9 Left l;
-n~VMLd?@ Right r;
1{S"
axSL public :
K&noA binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
b}r3x&) ~UJ_Rr54 template < typename T >
KcjP39@I typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
I*K~GXWs# {
yS-owtVCGF return FuncType::execute(l(t), r(t));
`_v|O{DC{ }
^UK6q2[ x_5H_! \# template < typename T1, typename T2 >
];go?.*C typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
XX(;,[(_ {
?Yp: h return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
}mC-SC)oSi }
AHR[i%3W } ;
`p%&c%*A $Mp#tH28 izi=`;=D^ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
zKk2>. 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
g< {jgF DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
bXiT}5mJU 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
j7 D\O 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
zW^@\kB0D 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
NUH# 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
/P0%4aWu= 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
H;$O CDRC 下面是修改过的unary_op
|ldRs'c{
Ol24A^ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
,#r>#fi0 class unary_op
""ICdZ_A {
PZ"=t! Left l;
9YpD\H` .r?-O{2t public :
7=8e|$K_ ZWSYh>" unary_op( const Left & l) : l(l) {}
.Eg>) @vaK-&|#$ template < typename T >
X}xy
v struct result_1
d1#;>MiU {
~8Z0{^ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
:_Y@,CpIEg } ;
GKwm %A PDo%ob\Ym template < typename T1, typename T2 >
eVDI7W:(Sn struct result_2
*eytr#0B- {
iVt6rX typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
x,z +l-y } ;
NQ!jkojD q8.K-"f(Q template < typename T1, typename T2 >
MDS;qZx= typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0>m-J {
aQaO.K2 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
u%S&EuX }
yla&/K;|* F%x8y template < typename T >
j']m*aM1> typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`'5(4j {
Llk4 =p return OpClass::execute(lt(t));
R;f!s/^) }
cSBYC_LU n8[
sl]L } ;
+I7n6s\ Y`3>i,S6\ wbzAX 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
wEo/H 好啦,现在才真正完美了。
%uyRpG3, 现在在picker里面就可以这么添加了:
YZdp/X6x ^e>`ob template < typename Right >
]v3 9ag_hu picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
tm(.a?p {
Os@ d&wm return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Bls\)$ }
%9xz[Ng 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。
41WnKz9c B`}?rp QdL
;|3K9 /PAxPZf_ wz5xJ:T j 十. bind
keEyE;O}u 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。
70l" [Y 先来分析一下一段例子
&CFHH"OsT /v
E >*x VAF+\Cea= int foo( int x, int y) { return x - y;}
t7("geN] bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
DQd~!21\| bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
jx&pRjP
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。
#z) @T 我们来写个简单的。
i3*S`/]p 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
";cWK29\f 对于函数对象类的版本:
nW3`Z1kq}) ?C6iJnm template < typename Func >
o jzO?z struct functor_trait
2![.Kbqa% {
AW4N#gt8', typedef typename Func::result_type result_type;
'c\zWmAZ } ;
JB a:))lw 对于无参数函数的版本:
69 R8#M impzqQlZ, template < typename Ret >
c.Pyt struct functor_trait < Ret ( * )() >
Q d]5e {
;$=`BI) typedef Ret result_type;
Jeyy Z= } ;
/+ vl({vV 对于单参数函数的版本:
7$+n"Cfm 'Uew(o template < typename Ret, typename V1 >
(CS"s+y1 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
&""~Pn8 {
K.n #;| typedef Ret result_type;
K>9]I97g' } ;
7M<Ae
D% 对于双参数函数的版本:
<XX\4[wb iVzv/Lqm1 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
-@-cG\{ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
WaQCq0Enj {
Zi[@xG8dm typedef Ret result_type;
_=XzQZT!L } ;
h*{{_3, 等等。。。
qC40/1-m8K 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Ps(3X@ CE:TQzg template < typename Func >
*[(O&L&0 struct func_return
fP%hr gL {
>Qz#;HI template < typename T >
$ckX H,l_ struct result_1
xxgS!J {
f@+[-yF typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
as-
Z)h[B } ;
B@` 87 R4u=. template < typename T1, typename T2 >
0#KDvCBJ struct result_2
J5}-5sV^ {
pj G6v(zK typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
z_~f/ } ;
&i4*tE3], } ;
Gvw4ot/ u[dR*o0' Ey=(B'A~ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
M2_sxibI jzSh|a9_ template < typename Func, typename aPicker >
P
Ig)h-w? class binder_1
_ro^<V$% {
8Br* Func fn;
;?1H& aPicker pk;
2Otd public :
W)ihk\E sH(4.36+ template < typename T >
r.0IC*Y struct result_1
Q\ TawRK8 {
}BS.OK? typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
%*lOzC } ;
T~7i:<E^ 7R[4XQ% template < typename T1, typename T2 >
nellN}jYsM struct result_2
ByoSwQ {
}(z[
rZ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
6uW?xB9 } ;
,J"6(nk EFu2&P binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
&WE| 9 vF0#] template < typename T >
d76k1-m\o typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/UTeaM!?" {
;3OQgKI return fn(pk(t));
YwyP+Sr\ }
~UX@%0%)N template < typename T1, typename T2 >
(wU<Kpt?J typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
B>*zQb2: {
"<H.F87Z) return fn(pk(t1, t2));
-"[o|aa^ }
y{+$B
Y$_ } ;
:2iNw>z1 h`X)sC+ j}3Avu% 一目了然不是么?
orYE& 最后实现bind
G=/a>{ a7s+l= l5QH8eNwME template < typename Func, typename aPicker >
x7)j?2 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
<|[G=GA\S! {
5drc8_fZ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
@H2c77% }
q`_d>l CRf !tsj@ 2个以上参数的bind可以同理实现。
F]DRT6) 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。
W~(@*H 7Vd"k;:X 十一. phoenix
Rd@34"O Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
VTQ V]>| A5cx!h for_each(v.begin(), v.end(),
NFw7g&1;Kp (
m/RX~,T*v& do_
|VxEWU/ [
VI7f} cout << _1 << " , "
)Kkw$aQI"d ]
Z&9MtpC+N3 .while_( -- _1),
1$T;u~vg cout << var( " \n " )
k=1([x )
al/Mgo );
@q:v?AO ?=,4{(/) 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:
I.BsKB 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
{\z&`yD@ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
|C}n]{*| 那么我们就照着这个思路来实现吧:
07 [%RG "}
=RPc%9 idW= template < typename Cond, typename Actor >
b5K6F:D22 class do_while
I,;@\ {
P"d7Af Cond cd;
Y|JC+Ee Actor act;
.XDY1~w0 public :
U$jw8I'. template < typename T >
6Y?%G>$6 struct result_1
vU,AOK[l{ {
kHLpa/A typedef int result_type;
-5;Kyio } ;
/Iht,@%E \1|]?ZQ\ K do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
aK>5r^7S !kCMw%[ template < typename T >
b-4gHW typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7OuzQzhcK {
n[DQ5l do
V6l~Aj}/ {
:'1UX <&B act(t);
lO=+V 6 }
MO}J while (cd(t));
dQP7CP return 0 ;
qZw4"&,j$ }
pkTg.70wU } ;
GjTj..G/ Pf,S`Uw; VGFWF3s 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
8/q6vk>< 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。
j7r! N^ 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。
$p_FrN{ 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。
[4qCW{x._ 下面就是产生这个functor的类:
Xc)V;1 %f??O|O3 Cwo(%Wc template < typename Actor >
9{&APxm class do_while_actor
ttQX3rmF01 {
i>=d7'oR Actor act;
"p]F q, public :
Qa*?iD do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
_D{zB1d\0 r=57,P(:Ca template < typename Cond >
jvfVB'Tmr picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
?}f+PP, } ;
F.;G6 QG{).|pm gFO|)I N 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
iMgfF_r 最后,是那个do_
r(UEPGu|~l 3Ee8_(E\ }m '= _u class do_while_invoker
oh%kuO T[ {
$E=t6WvA public :
P
"S=RX#+ template < typename Actor >
>)5=6{x do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
2 uuI_9 "^ {
>| d^ return do_while_actor < Actor > (act);
+a'QHtg }
D+$ k } do_;
kk`BwRh)d; , $;g'z!N 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
m]g"]U: 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
oECM1'=Bf 最后来说说怎么处理break和continue
aFkxR\x
6% 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。
*7L*:g 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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