一. 什么是Lambda
6b]d| 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
4spaw?j 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,
d^5SeCs6 4l}M
i BZ+ mO As~p1%nok class filler
X$ B]P7G7 {
i!W8Q$V public :
z|]oM#Gt void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
!mxh]x<e } ;
o9LD6$ %<C
G|]W F|Dz]ar 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:
DIqT>HHZ pOVghllO fuD1U}c .Spi$>v for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
QHzX
5$IM
.x!7 gZ"{{#:} 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
>3`ctbe r\n
h.}s VuMDV6^Z N9=r#![>, 二. 战前分析
2v9s@k/k)6 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。
PyT}}UKj: 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
"56?/ jF 2]NAs9aZ gLaO#cQ% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
\8*,&ak% /* --------------------------------------------- */
,AbKxT
f2 vector < int *> vp( 10 );
:@>br+S transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
9U<)_E<y /* --------------------------------------------- */
SZ2q}[o`R sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
}C{}oLz /* --------------------------------------------- */
vYSetAdv int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
d0A\#H_& /* --------------------------------------------- */
Ef`5fgp?
S for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
sK 1m9 /* --------------------------------------------- */
+:"6`um| for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
{ 1@4}R4 32 1={\X ^Em@6fz[ P\X=* 看了之后,我们可以思考一些问题:
8q~FUJhU 1._1, _2是什么?
{{]=zt|69 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。
0"kE^= 2._1 = 1是在做什么?
QK?2E 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。
?St=7a(D 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。
`F2*o47|t 3_oD[ ])A *)NR$9lGv 三. 动工
B)DC,+@$ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Jl>at F/h :&B:; )pS_+ZF V"7<[u]K| template < typename T >
< R|)5/9 class assignment
GIC"-l1\ {
2-6.r_ T value;
[^U; public :
pKxX{i1l assignment( const T & v) : value(v) {}
c#n4zdQd]5 template < typename T2 >
/+4^.Q* T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
qXU:A-IdIl } ;
Z9"{f)T \2R`q*a+ KO-Zz&2f 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
z[5Y
Z~}* 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
-; us12SZ P^b:?% t*Vao {(M&-~Yh class holder
qP;{3FSkAF {
o0aO0Y public :
K#l
-? template < typename T >
5DkK'tCI9Z assignment < T > operator = ( const T & t) const
. QQ?w {
zL)1^[%O9 return assignment < T > (t);
-t%{"y }
Iuu<2#gb8" } ;
4T==A#Z +Mk*{A t sd]54&3A 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:
PG^j} &?/N}g@K static holder _1;
3yHb!}F Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
,#E3,bu6_4 n&0mz1rw for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
T.Pklty 而不用手动写一个函数对象。
{WYu0J@ ;L
G
%s p|h.@do4 `P ^u: 四. 问题分析
{k_ PMl0G 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。
o%V
@D'w 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。
[!J
@a 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
?qf:_G 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
aPD?Bh>JU 下面我们可以对这几个问题进行分析。
X+dR<GN+YX m4Phn~>Gg 五. 问题1:一致性
3}>: 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?|
t4f
(Y,v 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
U{T[*s aW0u8Dz struct holder
t(J![wB} {
U8-Q'1IT& //
v%H"_T template < typename T >
Jh37pI T & operator ()( const T & r) const
vF9*tK' {
ZR!cQ oV= return (T & )r;
OLk9A }
Ci]'G>F@" } ;
tMxsR>sH Q3'fz 9v 这样的话assignment也必须相应改动:
0hrCG3k.91 H!u nIy| template < typename Left, typename Right >
M|/oFV class assignment
TpJg-F {
Zg)_cRR Left l;
)ZT6:) Right r;
5z1\#" B[ public :
~A8qeaP assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
p+orBw3 template < typename T2 >
FjD,8^SQW T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
+dqk6RE } ;
8O~0RYk lo cW_/ 同时,holder的operator=也需要改动:
0zg 2g!lh y]yine template < typename T >
jMN)?6$= assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
y=[gQJ6~r {
lq:]`l,6@ return assignment < holder, T > ( * this , t);
Sp 7u_Pq{ }
/Jh1rck $T"h";M)s 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
8h*t55 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
`+roQX.p C1h#x'k return l(rhs) = r;
Of-C 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
8<YX7e 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
#$LH2?) rpUy$qrRc template < typename Tp >
j_!bT!8 class constant_t
}TSgAwsbC {
MVeFe\r const Tp t;
Wt>J` public :
( V$Zc0 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
9 0X?1 template < typename T >
HwB {8S?sm const Tp & operator ()( const T & r) const
2ubmsbt$ {
{bT9VZ> return t;
fZ[kh{| }
y&1%1 #8F } ;
uCw>}3 F4GP7] 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Dt
W*n1Bt 下面就可以修改holder的operator=了
8jRs=I /r276Q template < typename T >
fi=0{ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
dw~[9oh {
^uia`sOP4 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
a* D,*C5} }
v9u<F6 |)9thIQF 同时也要修改assignment的operator()
!6M Bxg > ar Q)%W template < typename T2 >
-^yXLa;D T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Yg/}ghF\ 现在代码看起来就很一致了。
q7|:^#{av J5;5-:N 六. 问题2:链式操作
xZX`%f- 现在让我们来看看如何处理链式操作。
s8^~NX(xdy 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。
88
{1mA,v 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。
fO6[!M( 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。
Nu@5 kwH 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
G%S6$@: /?Vdqci template < typename T >
bMsECA& struct result_1
'fIHUw| {
3 -tO;GKb typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
:V-k'hm
& } ;
69Nw/$ fe|g3>/| 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:
>:2}V]/; $0#6"urG template < typename T >
P'sfi>A struct ref
s
D_G)c {
b4CF`BG typedef T & reference;
I FsE!oDs4 } ;
r@k"4ce- template < typename T >
H8&p<= struct ref < T &>
A;,Dg=FL/ {
L?8^aG typedef T & reference;
j9:/RJS } ;
#1[z;Mk0 *<IR9.~{6% 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Tr%FUi I+|uUg5 template < typename T >
]KWK}Zyi typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
O=aw^|oj] {
=p q:m return l(t) = r(t);
r!kLV )_ }
MWs~#ReZ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
hk_g2g 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
@.gPJMA F}'wH-qp 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
7Lg7ei2mN7 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
}Gr&w-v _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
d`Oe_< +5 调用divide的对象返回一个add对象。
]v\^&7pW 最后的布局是:
;'}'5nO=$ Add
&cc9}V)M / \
mw4JQ\ Divide 5
)t%h[0{{ / \
RDJ+QOVKg _1 3
eLV.qLBUs 似乎一切都解决了?不。
#dxvz^2V.3 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。
/;l[I=VI 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。
fagM7)x 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:
B`{mdjMy DtI$9`~ template < typename Right >
`*aBRwvK~ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
+AoP{x$Ia Right & rt) const
U;U08/y {
rP'AJDuq return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
O9^T3~x[V }
"Zcu[2, 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
HTk\723Rdw 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。
>3PMnI 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。
)3%@9 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。
^ H3m\!h 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。
'wvMH;}u 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?
>b48>@~bY 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:
SE)nD@: ,q#2:b<E template < class Action >
l^W uS|G[ class picker : public Action
^=+e?F`:{ {
YJ,*(A18 public :
(.?ZKL picker( const Action & act) : Action(act) {}
ubbnFE&PD // all the operator overloaded
G;s"h%Xw98 } ;
: @6mFTV Vb!O8xV4;+ 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。
f*m[|0qI<X 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:
Wp[9beI*M ){P^P!s$ template < typename Right >
_ym"m,,7? picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
zkexei4^< {
! E0!-UpY return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
ag8`O&+ }
{eQWO.C{ $UvPo0{ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
`/4:I 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
"^Rv# YQd:M%$ template < typename T > struct picker_maker
OlY$v@| {
CU$#0f> typedef picker < constant_t < T > > result;
bd==+ } ;
LZ<[ll#C template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
~3CVxbB^< {
|^( M{ typedef picker < T > result;
,T|x)"uA` } ;
q3h'l, 4 1t)(+r 下面总的结构就有了:
7-*=|gl+ 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。
V%NeZ1{ e 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。
%
frfSGf.# picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Sh&PNJ-* 至此链式操作完美实现。
vzXag*0
5iM[sg[y9 Ri)uq\E/# 七. 问题3
9Ah[rK*} 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。
8-Me.2K |"]PCb)! template < typename T1, typename T2 >
I=Ijdwb H ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
tR)H~l7q {
)D/ 6%]O return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
+Xy*?5E;C }
P^)q=A8Z# jc:s` 4 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:
X`JVR"=4 ?*u*de[, template < typename T1, typename T2 >
:O-1rD struct result_2
+L%IG {
ub K7B |p typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
rv7{Ow_Y } ;
pqR\>d0 3BQ!qO17^d 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?
nxo+?:** 这个差事就留给了holder自己。
?LP9iY${ gfg n68k cWLqU template < int Order >
BVpO#c~I class holder;
MX|H}+\ template <>
9Q.#\ class holder < 1 >
T!|=El> {
KbW9s,:p public :
xDLG=A%]z template < typename T >
/+|#^:@ struct result_1
=L]Q2V} {
UE"GJt`I typedef T & result;
|E)aT#$f' } ;
\Qy$I-Du template < typename T1, typename T2 >
Z`Z5sj 4{ struct result_2
-{jdn%Y7CK {
.iwZ*b{ typedef T1 & result;
pA}S5x } ;
YY5!_k template < typename T >
y~
rXl typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
DAO]uh{6 {
%)(Cp-b! return (T & )r;
z-T{~{q }
$8~e}8dt| template < typename T1, typename T2 >
>BVoHt~; typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
e' 9r"<>i {
s60
TxB return (T1 & )r1;
L{fFC%|l2L }
q_[G1&MC } ;
I5ZqB B {XCf-{a]~ template <>
9KuD(EJS class holder < 2 >
quxdG>8 {
* ?Jz2[B public :
`3_lI~=eH template < typename T >
CH#k(sy struct result_1
f 2YLk {
b Bc- ^ typedef T & result;
]9 w76Z } ;
f!_
ctp template < typename T1, typename T2 >
SU.ythU2,c struct result_2
MXtkP1A` {
3'`dFY, typedef T2 & result;
}^kL|qmjR } ;
#q\x$ template < typename T >
K`-!uZW:B7 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
F7*wQ{~ {
}T_Te?<& return (T & )r;
mN_Z7n;^eh }
c3TKl/ template < typename T1, typename T2 >
G&f8n typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
4Y \wnwI {
k@mVxnC return (T2 & )r2;
4=8QZf0\ }
\;X+X,M } ;
5\fCd| @R|'X |I;$M;'r& 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> >。
J @IS\9O 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
qQ]]~F 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
]; $] G- 5*g]qJF return l(i, j) = r(i, j);
9LC&6Q5O& 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
i5}4(sV 5` D-
return ( int & )i;
t+uE return ( int & )j;
(qMj-l 最后执行i = j;
Ol_q{^ 可见,参数被正确的选择了。
#dxgB:l)%l J9~i%hzr O[@q%&_ ]b?9zeT*'l @C_KV0i 八. 中期总结
)FN;+"IJ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
KJn!Ap 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
08bJCH 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
R"v 3!P 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
q'[}9e`Q w*9br SK 26?W
nu60 W#fZ1E6 da!P0x9p ]y{WD=T 九. 简化
OPJ: XbG
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
Y$K!7Kq 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Cizvw'XDV 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:
igL<g 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
E>LkJSy= +-*/&|^等
jEdtJEPa 2. 返回引用。
0fXLcal =,各种复合赋值等
,8'>R@o 3. 返回固定类型。
W*DVi_\$y 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
=<@2#E) 4. 原样返回。
!|waK~jK operator,
?4H#G)F 5. 返回解引用的类型。
Z6C=T;w operator*(单目)
VXBY8;+Yp 6. 返回地址。
pO Iq%0] operator&(单目)
{@Yb%{+ 7. 下表访问返回类型。
B_`y|sn operator[]
IA zZ1#/3 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
+gd2|`# operator<<和operator>>
NH<gU_s8{9 g6t"mkMY
L 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。
4LcX<BU9 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
RprKm'b8x` 2zSG&",2D template < typename Left >
o Pci66 struct value_return
QS.>0i/7l {
R:-JkV>e: template < typename T >
ZIR0PQh\ struct result_1
P;[OWSR[d {
1F'1>Bu~ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
WO5O?jo' } ;
b3-eR5U/ }TQ{`a@ template < typename T1, typename T2 >
Am0{8
' struct result_2
Qhi '')Q {
Y/<lWbj*A typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
'+>fFM,*B } ;
F7L &=K$2y } ;
d6{Gt" f*{
YFg?*& sxKf&p; 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
dCe4u<so\ 5<pftTcZ 下面我们来剥离functor中的operator()
kv,%(en] 首先operator里面的代码全是下面的形式:
hVT~~n`Rj )5j;KI%t return l(t) op r(t)
V3;.{0k return l(t1, t2) op r(t1, t2)
=h6
sPJ return op l(t)
b !@Sn/ return op l(t1, t2)
qW:)!z3\ return l(t) op
G|w=ez return l(t1, t2) op
,
^F)L| return l(t)[r(t)]
GDhE[of return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
4D%9Rc0 G '3]p29v{ 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:
g[
0<m#" 单目: return f(l(t), r(t));
v0D q@Q1 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
&c(WE
RW?- 双目: return f(l(t));
$mmup|;( return f(l(t1, t2));
>h2%[j= 下面就是f的实现,以operator/为例
uJHu>M}~ v[@c*wo struct meta_divide
-!;l~#K= {
G&xo1K] template < typename T1, typename T2 >
hv 6@Jr3 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
_Y=2/*y^ {
<^~FLjsfg return t1 / t2;
.?p\n7 }
/&& 2u7* } ;
do-ahl, aSuM2 这个工作可以让宏来做:
,:fl?x.X $&s=68
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
w;}@'GgL template < typename T1, typename T2 > \
`~eX55W static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
b `2|I { 以后可以直接用
8(.mt/MR DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
R+q"_90_ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
V}d9f2 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
kg][qn|>J] jV#ahNq; n?\ nn3 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
`nKH"TaX )b<k#(i@# template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
=1I#f class unary_op : public Rettype
50TA:7 {
9YsR~SM Left l;
F62V3 Xy public :
IW8+_#d unary_op( const Left & l) : l(l) {}
7"7rmZ cYx4~ V^ template < typename T >
^_5L"F]sP typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ihh4pD27g {
Q9d`zR] return FuncType::execute(l(t));
MS(JR }
yKXff1^M e__@GBG template < typename T1, typename T2 >
Ftw;Yz typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
l$K,#P<) {
,\ 2a=Fp return FuncType::execute(l(t1, t2));
^l^fD t }
J$4wL
F3 } ;
H/M Au7 Z3k(P /vY_Y3k# 同样还可以申明一个binary_op
!3mA0-!+ I -Xlx< template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
9_\'LJ class binary_op : public Rettype
6.5T/D*TT {
{X2`&<i6 Left l;
BR'I+lQ Right r;
,BF E=:ZIK public :
"fg](Cp[z binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
cJM: <APB11 template < typename T >
nf1#tlIJd typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
IchCACK {
hlu:=<B return FuncType::execute(l(t), r(t));
,+qVu, }
22kp l)vbU 2,lqsd:xM template < typename T1, typename T2 >
"#v=IJy&r typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vHAg-Avc {
wU#F_De)R: return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
k>dsw : }
^gVT$A } ;
8Qh#)hiW! $Vc~/> ut>4U'.H 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
v7%X@j]ji 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
t9&cE:n DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
`cx]e 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。
$?,a[79 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Tirux ; 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
Xh J,"=E+ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
5TBp'7 /s~ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
:{NC-%4o0 下面是修改过的unary_op
f84:hXo6 ,uzN4_7u template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
*. 3N=EO class unary_op
fzjU<?} {
|
ohL]7b< Left l;
T&86A\D\z "x@='>:$ public :
p8s:g~ W "<}&GcJbz unary_op( const Left & l) : l(l) {}
[1 Ydo` &V|>dLT>A template < typename T >
5Z4-Z struct result_1
|QV!-LK {
jjJ2>3avY typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
qQ!1t>j+H } ;
Soie^$
Y {0! ~C=P template < typename T1, typename T2 >
bYz&P`o} struct result_2
=AVgIv {
@/r^%G typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
_"4xKh) } ;
GE>[*zN q1E:l!2al template < typename T1, typename T2 >
)2,eFNB#n typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
T[=S$n-' {
gyS+9)gY return OpClass::execute(lt(t1, t2));
X(jVRr_m9 }
/ywD{* DmXcPJ[9 template < typename T >
@aQ1khEd typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
pT?Q#,fh {
0A{/B/r return OpClass::execute(lt(t));
`OymAyEYQ }
~}K5#< 8q`$y$06Dk } ;
^-FRTC |[9?ma &C>/L; 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
6<0n *& 好啦,现在才真正完美了。
DO7W}WU 现在在picker里面就可以这么添加了:
~Oe Ppa\ u * template < typename Right >
azjEq$<M picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
y8VpFa {
Q-#$Aa return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
l{w#H|] }
smG>sEp2 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
_2b tfY1U LQnkcV 10#oG{9 VL'
fP2 R:p62c;Tv0 十. bind
'03->7V 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
%p&k5:4<"# 先来分析一下一段例子
Av0y?oGH ~j#~\Ir V|)>{Xdn int foo( int x, int y) { return x - y;}
VL9-NfeqR bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Y^%T}yTtq bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
bVmAtm[ 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
~.%K/=wK @ 我们来写个简单的。
R(j1n,c]
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
D@EO=08<b 对于函数对象类的版本:
,Ma.V\T[ Y32O-I!9u template < typename Func >
4/X/>Y1 struct functor_trait
^$%Z!uz {
)Qm[[p nj typedef typename Func::result_type result_type;
"uLjIIl } ;
+!f=jg06 对于无参数函数的版本:
( 6(x'ByT E1;@=#t2i template < typename Ret >
Q4t(@0e} struct functor_trait < Ret ( * )() >
8 i&_Jgmr {
Y-ux7F{=z typedef Ret result_type;
+.RKi! } ;
]4+s$rG 对于单参数函数的版本:
PL{Q!QJK' BQ^H? jo template < typename Ret, typename V1 >
JO14KY*% struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
W&h[p_0 {
0iCPi)B typedef Ret result_type;
1B*WfP~ } ;
B7\k< Nit0 对于双参数函数的版本:
OdMO=Hy6d ?Z\Yu' template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
(><zsLs& struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
PiFD^w {
b'zR 9V typedef Ret result_type;
BF{w)=@/' } ;
5q@LxDy,b 等等。。。
"i:T+#i({O 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
%hlspI(J P#v*TD' template < typename Func >
SPj><5Ro struct func_return
{;2i.m1 {
4YZS"K'E template < typename T >
zb6ju]2 struct result_1
wPbkUVO {
x*oWa, typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
%7Kooq(i } ;
2A4FaBq" 2?@j~I=s2h template < typename T1, typename T2 >
&Bx
J struct result_2
-Xz?s {
OT
%nr zP typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
1Xy]D } ;
sqx`">R } ;
G
;?qWB,
Lw1T 4n 4Z[V uQng 最后一个单参数binder就很容易写出来了
K[
.JlIP ,n2i@?NHZ template < typename Func, typename aPicker >
-#-p1^v} class binder_1
4!`bZ`_Bw {
\EbbkN:D Func fn;
(Lh#`L?x aPicker pk;
GC8}X;((Y public :
DOm[*1@^ 6VD1cb\lF template < typename T >
ryO$6L struct result_1
S)He$B$pp {
n$m"]inX typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Oc9#e+_& } ;
Ct$82J -6Tk<W
template < typename T1, typename T2 >
@|bP+8oU struct result_2
g|P C$p-z+ {
0f ER*.F typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
F{k+7Ftc } ;
1|,Pq9 gG54: binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
N132sN2 fYebB7Pv template < typename T >
g.% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
OH<?DcfeL {
T0j2a&Pv return fn(pk(t));
3L-^<'~-k; }
jW*1E*"
template < typename T1, typename T2 >
:ZdUx typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~Pk0u{,4XQ {
4yMW^:@ return fn(pk(t1, t2));
?_6YtR,{ }
=fc:6JR } ;
^ L:cjY/ zH)_vW l QPqcZd 一目了然不是么?
4C~UcGMv\ 最后实现bind
"
oy\_1| jm>3bd Hr;h4J template < typename Func, typename aPicker >
&UAe!{E0 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
lp&!lb` {
)J/HkOj"V return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
uMXc0fs!$ }
.uZ7 -l 8uG0^h} 2个以上参数的bind可以同理实现。
_3Q8n| 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。
Mjpo1dw @b!"joEy 十一. phoenix
WoL9V"] Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
B_3QQtjAl exR^/|BR for_each(v.begin(), v.end(),
O^{1RV3:,T (
!7lj>B A> do_
WbjF]b\ [
#/J
'P[z cout << _1 << " , "
Uv?'m&_ ]
{sN"(H4$ .while_( -- _1),
lpQP"%q cout << var( " \n " )
l_FGZ!7 )
a,'Cyv"> );
<2Y0{
8) 6=|&tE 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:
t\U$8l_; 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
2iXoj&3e operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
v<rF'D2 那么我们就照着这个思路来实现吧:
L0Vgo<A W|Ldu;# =7[)' template < typename Cond, typename Actor >
vM0_>1nN class do_while
f%fa{ {
[p;*r)f2} Cond cd;
%j]STD.E Actor act;
f|0lj public :
)@QJ template < typename T >
" mj^+u- struct result_1
m$UvFP1>u1 {
Y'm=etE typedef int result_type;
H~+xB1 } ;
* UcjQ eO5ktEoJ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
go|>o5!g cFfTYP9 template < typename T >
UKB_Yy^Y typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
P15:,9D {
&H;8QZ8uw do
`bgb*Yaod {
;i)KHj' act(t);
(}H ,ng'4 }
@h-T:$ while (cd(t));
6TFo|z!C return 0 ;
u]vPy
ria }
k'13f,o} } ;
9 pKm*n& X B I;Lg W}gVIfe 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
~Yk"Hos 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。
\XH@b6{ 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。
VyZV(k 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。
+t\^(SJ6 下面就是产生这个functor的类:
sWxK~Yg ?z.Isvn ofCVbn template < typename Actor >
P.4E{.)( class do_while_actor
g^lFML|
% {
.j 'wQ+_ Actor act;
w!,QxrOV~ public :
D$pj# do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
wa?+qiWnrl mCk5B*Jy template < typename Cond >
E2:D(7(;l picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
qzdaN5 } ;
c cr" ep zGs|DB z[#6-T
& 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
#
cWHDRLX 最后,是那个do_
ya>N.h b.Su@ay@(^ oI$V|D3 9 class do_while_invoker
RK)l8c} {
HYIRcY public :
x70N8TQ_gK template < typename Actor >
-uR{X G. D do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
mTd<2Hy {
#eEvF return do_while_actor < Actor > (act);
g~R/3cm4 }
Uz>Yn&{y6 } do_;
Z[;#|$J *PcVSEP/0 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
@,6ST0xT ( 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
&wGg6$ 最后来说说怎么处理break和continue
rt;gC[3\ 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。
b+$o4l/x 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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