一. 什么是Lambda
0P&rTtU6 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
eBBqF!WDb 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,
^ JJ*pT: qAHQZKk >t 3%-Kc 0x[v)k9"0 class filler
-7$7TD`'7 {
DMsxHAE1 public :
QUwSnotgU void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
b-yfBO } ;
wHAoO#`wn5 kk
)9!7 ~bg?V0 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
5fDVJE "9" Nz\=M|@(# gb(a` 0a ZplE, for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
ggXg4~WL J*5 )g m ['UV2 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
\Om.pOz K;k&w; j q0SYV MXq+aS{ 二. 战前分析
\l"1Io= 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
6;"jq92in* 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
R>BnUIu -5\hZ!!J2 u
@?n3l for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
oZQ%P /* --------------------------------------------- */
Uf1i"VY vector < int *> vp( 10 );
Xg_M{t transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
f{t5r /* --------------------------------------------- */
IlN9IF\9L sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
9l+'V0?` /* --------------------------------------------- */
-}AAA*P int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
PB(mUD2"r /* --------------------------------------------- */
&k+jVymH for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
4w<U%57 /* --------------------------------------------- */
f]jAa?d T& for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
6X$]d^)h{ iqRk\yq< Y1h8O%? [z5pqd- 看了之后,我们可以思考一些问题:
x9hkE!{8 1._1, _2是什么?
ocotO 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。
g+bc4eU 2._1 = 1是在做什么?
[u`v'*0d 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。
\L($;8`\ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
%scSp&X }4Ef31X8q q@1b{q#C5 三. 动工
>TK:&V 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
U(4>e! [AstD9 *9Ej fs7L ]+@ @{?0 template < typename T >
VJ8cls< class assignment
s{#rCc) {
P+tRxpz T value;
+*Y/+.4WE$ public :
JPJ&k(P assignment( const T & v) : value(v) {}
IH(]RHTp% template < typename T2 >
4^/MDM@ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
F%Oy4*4 } ;
yr8
b?m.x ]q~_ G6]W'Kk 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
pN|BtrN{ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
X,DG2HT 7jPPN f*)8bZDD >rJ9^rS class holder
l6]:Zcd0 {
!6{; z/Hy public :
Gi]R8?M template < typename T >
W@Et assignment < T > operator = ( const T & t) const
*DfwTbg| {
E}LYO: return assignment < T > (t);
=BW;n]ls }
YflM*F` } ;
6b`3AAGU" #29m <f_n _
`5?/\7 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:
$2I^ ;5r[ 4BF
\-lq~ static holder _1;
@#m@ . Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
)nE=H,U?y \JjZ _R for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
;:nx6wi 而不用手动写一个函数对象。
O1]L4V1iH wyWe2d /&1FgSARK }^3CG9% 四. 问题分析
X0G6Wp 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
>8%<ML 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
\zOo[/-< 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
~gZ"8frl 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
K{DsGf, 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Cb:}AQ = 'y_<O |- 五. 问题1:一致性
s9^r[l@W0U 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
g}\G@7Q 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
xb8S)zO]Q 5AFy6Ab struct holder
1j4tR#L {
^phgNzD //
qrdA4S template < typename T >
my|]:(_0d T & operator ()( const T & r) const
DD$YMM {
-(~OzRfYi return (T & )r;
% )'#
d }
dZMf5=tb } ;
`hpX 97v <cig^B{nX 这样的话assignment也必须相应改动:
_TLB1T^/4 ArK%?*`5 template < typename Left, typename Right >
KNvvYwFH] class assignment
0i|z$QRL~ {
K9G1>* Left l;
ZH<:g6 Right r;
oyfY>^bs public :
kz=Ql|@ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
ZRCm'p3 template < typename T2 >
$F&m('aB8
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
kxvzAKz~ } ;
GQ-fEIi{ ]]"O)tWHj 同时,holder的operator=也需要改动:
gdr"34%vbM P6G&3yPt template < typename T >
, yd]R4M assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
"|k 4<"] {
+wPXDN#R return assignment < holder, T > ( * this , t);
;zF3e&e( }
VAD9mS^~ <A~a|A-QFR 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
r3OR7f[ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
vIzREu|5 `PoFKtVXM return l(rhs) = r;
Gn?NY}.S 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
r%=} e++^% 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
T5<851rH 'GyO template < typename Tp >
b aO^Z class constant_t
(i 2R1HCa {
uE'O}Y95 const Tp t;
b@s6jNhVO^ public :
>(.GIR constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
AX{X:L8Ut2 template < typename T >
f\+ E&p. const Tp & operator ()( const T & r) const
.m gm1zz {
70Z#Ej return t;
\img
}
'r0kX|| } ;
NB^+Hcb$ ojva~mnFf 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
+`RQ^9 下面就可以修改holder的operator=了
on^m2pQ
*p \>]C template < typename T >
aTWCX${~b assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
w!kWG,{C {
'73g~T%$^* return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
'X%5i2 }
|43dyJW rGDx9KR4K! 同时也要修改assignment的operator()
Q4R*yRk ye^*Z>| template < typename T2 >
d!P3<:+R[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
7ciSIJ 现在代码看起来就很一致了。
;}>g/lw Gv(?u 六. 问题2:链式操作
P Y&(ObC 现在让我们来看看如何处理链式操作。
>.=v*\P 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
o)]mJb~XG- 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。
RW4,j&) 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。
UFSbu5 j 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
uB@~x Q_V T1*%]6&V| template < typename T >
<
M o struct result_1
G^%FP!'D? {
G2y`yg typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
?h|&kRq } ;
Kj{(jT Hy~+|hLvh 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:
Rt+ak} @,^c?v template < typename T >
V1-URC24vd struct ref
jY1^I26E {
uB1>.Pvxb typedef T & reference;
k[Ue}L| } ;
|L<p90 template < typename T >
Da3Z>/S struct ref < T &>
tv 7"4$T {
h1
npaD! typedef T & reference;
nRHxbE}:: } ;
EA``G8Vn> +bDBc?HZ{$ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
X/BcS[a e0:[,aF` template < typename T >
%o typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
<p5?yF {
4K(oOxc9. return l(t) = r(t);
+ktubJ@Qgj }
IzI2w6a 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。
4Q17vCC*n 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Y
a/+|mv \=&F\EV 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/a40uK _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
6* 6 |R93 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
/6{P
?)]pE +5 调用divide的对象返回一个add对象。
aN?^vW< 最后的布局是:
?RPVd8PUhN Add
csjCXT=Ve / \
,CxIA^ Divide 5
NIh?2w"\ / \
S
Rb-eDk' _1 3
,^1B"#0{C< 似乎一切都解决了?不。
PJF1+I.%c# 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。
:*I='M9B 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。
7U1^=Y@t} 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:
H8!)zZ 5"9'=LV~ template < typename Right >
z]/!4+ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
.LI(2lP Right & rt) const
Zg&o][T {
6Z#$(oC return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
G0Y]-*1 }
q|ZzGEj:OV 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
V\nj7Gr:sF XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
8pXqgIbmb 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
2|A?9aE%0 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
Qf($F,)K 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。
gwyX%9 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?
@j<Q2z^ 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:
{\vcwMUzZ =Cc]ugl7- template < class Action >
EC/=JlL`5 class picker : public Action
"lRxatM {
e'|IRhr public :
\C<'2KZR, picker( const Action & act) : Action(act) {}
{|B
2$1': // all the operator overloaded
S|
|OSxZ } ;
0[ZB ^ j8)rz Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
Oq*;GR(Q 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
M2Jb<y] hem>@Bp'V template < typename Right >
n{I1ZlEeh picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
7{lWg x {
: "^/?Sd return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
B|K^:LUk9 }
%v4*$E!f DX_?-jw})f Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
i`}!<{k 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。
<Rfx`mn k&9[}a* template < typename T > struct picker_maker
0at['zw {
wx8Qz,Z typedef picker < constant_t < T > > result;
}R!t/8K } ;
4Opf[3] template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
4I8QM&7 {
wvmcD% typedef picker < T > result;
w0X})&,{`m } ;
FQ>y2n=<d 9]vy#a# 下面总的结构就有了:
^'p!#\T;H 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。
`ES+$ O> 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。
M#k$[w}= picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
(#BOcx5J] 至此链式操作完美实现。
dpvEY(Ds }g&
KT!r 39~te%;C7 七. 问题3
BtrMv6 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。
Q7]bUPDO GuC 9h^[=M template < typename T1, typename T2 >
mwutv8? ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=I0J1Ob {
T"3:dkQw return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
!0_/=mA^ }
A,EuUp
yqC158 P 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:
@JPz| sI6I5 template < typename T1, typename T2 >
wf_ $#.;m struct result_2
^^g u {
4Uhh]/ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
,3
[FD9 } ;
t?H
sfN mNlbiB 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
7LB%7~{< 这个差事就留给了holder自己。
@KRia{
XAN.Plk {:#c1d2@8 template < int Order >
s"5nfl class holder;
pfR~?jYzm template <>
DzIV5FG class holder < 1 >
1)3'Y2N* {
\5-Dp9vG public :
E`Br# "/Bl template < typename T >
U|<>xe*|% struct result_1
}`aT=_ B {
LLL;SNY typedef T & result;
Zrzv'; } ;
?<rZ9$ template < typename T1, typename T2 >
T$sm}= struct result_2
YU XxQ| {
6~l+wu<$ typedef T1 & result;
N2 t` } ;
SmAii}-jf template < typename T >
rk47$36X typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
.Fx3WryF {
++eT
0 return (T & )r;
u2IU/z8
^ }
E#Ol{6 template < typename T1, typename T2 >
"ZL_ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
p,tkVedR {
\E'z+0 return (T1 & )r1;
9
e|[9 }
uPC(|U% } ;
}:Y)DH%u yMD3h$w3a template <>
CM6! 1 7 class holder < 2 >
[{>3"XJ'
{
uqD|j:~ =k public :
5LZs_%# template < typename T >
$wyPGok struct result_1
4,f`C0>" {
f&txg,W,yv typedef T & result;
7{]L{ j- } ;
!K+hXQE1 template < typename T1, typename T2 >
1h#/8X struct result_2
NZO86y/ {
ac6@E4 _ typedef T2 & result;
:9e4(7~ona } ;
("YWJJ'H template < typename T >
1<cx!=w' typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
; K,5qs {
| )br-?2 return (T & )r;
<9\Lv]ng }
i/Nc)kKL template < typename T1, typename T2 >
KE~.f( typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
2`rJ r {
C^c<s return (T2 & )r2;
bc NyB$S }
\qTp#sF } ;
^y%8_r& JDW/Mc1bh "Pu917_P 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> >。
?]aVRmL 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
HXX9D&c4R 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
a^\F9^j g}IOHE return l(i, j) = r(i, j);
zl|+YjR 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Qn~{TZz $Ld-lQsL return ( int & )i;
2
6
>9$S return ( int & )j;
&gr
T@ 最后执行i = j;
H/k]u)Gtv 可见,参数被正确的选择了。
Y]^*mc0fE eA{A3.f"Hz 72/ bC -8vGvI> 'T(Q 八. 中期总结
|onLJY7) 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:
s
Ytn'&$\ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
4>2\{0r 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
O9m sPb: 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
<WnIJum #DARZh U) m%UF{I, ^6Zx-Mf\ wp'[AR} feH&Ug4?G 九. 简化
g-,lY| a 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
-[&Z{1A4x4 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
gI9nxy 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
Y^C(<N$ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
,1cpV|mAr +-*/&|^等
s];0-65) 2. 返回引用。
deq5u> =,各种复合赋值等
6)W8H X~+ 3. 返回固定类型。
wkx #WC 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
$at\aJ 4. 原样返回。
CIsX$W operator,
=[[I<[BZq 5. 返回解引用的类型。
\}%_FnP0ZU operator*(单目)
.3jijc j 6. 返回地址。
>o%X;U
3 operator&(单目)
xwW(WHdC] 7. 下表访问返回类型。
!I\eIV>0b operator[]
P: L6Zo-J 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
,7Ejb++/M, operator<<和operator>>
9UV}`UM3V _/"e'@z 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。
F >^KXq:Z 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
X\w["!B cvf?ID84 template < typename Left >
E{QjmlXQ< struct value_return
+]GP"yv- {
q2OF-.rE template < typename T >
}}u`*&,g struct result_1
&;WK=# {
S,udpQ7 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
U>00B|<GJ } ;
kGC*\?<LmR ^CM@VmPp template < typename T1, typename T2 >
M,yxPHlN struct result_2
I,05'edCQ {
+uj;00 D typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
IP-M)_I } ;
NPFI^Uj#A } ;
Z-pZyDz mey -Bn YXmy-o> 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
1(*+_TvZ x^i97dZS^" 下面我们来剥离functor中的operator()
1HqN`])l/j 首先operator里面的代码全是下面的形式:
t/%[U,m 5\O&pz@D return l(t) op r(t)
{5HQ=& return l(t1, t2) op r(t1, t2)
gz uWhQo return op l(t)
"pcr-?L return op l(t1, t2)
9b&;4Yq!f return l(t) op
b$pCp`/MT return l(t1, t2) op
!6sR|c"~j return l(t)[r(t)]
'/rU<.1 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Os].
IL$ 44w
"U%+ 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:
;%i-:<ac 单目: return f(l(t), r(t));
0LP0q9S:9 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
EP<{3fy 双目: return f(l(t));
^^24a_+2 return f(l(t1, t2));
~(NFjCUY? 下面就是f的实现,以operator/为例
1K)9fMr] p%X.$0 struct meta_divide
,`'A"]" {
wlh%{l template < typename T1, typename T2 >
qlg.\H:W~ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Jk:ZO|'Z {
()$m9%x return t1 / t2;
[9}<N2,9z }
,J<+Wxz } ;
w@YPG{"j Q,tjODc6n 这个工作可以让宏来做:
#,FXc~ V #Aj#C> #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
[H9<JdUZ template < typename T1, typename T2 > \
V$iA3)7W% static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
/,j'Vr\" 以后可以直接用
8/y8tMm] DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
J-azBi 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
mi5bk>o (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
/xr75|-8 ti]8_vP}* x>Dix1b:. 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
{K|ds($ 5 >MhZ(&iD template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
q1 BpE8 class unary_op : public Rettype
Qw_>
l}k/ {
;NAKU Left l;
;<6S\ public :
>}C:EnECy unary_op( const Left & l) : l(l) {}
1N{ >00 h+cOOm-) template < typename T >
hv#LKyp% typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^)$T` {
7s{['t return FuncType::execute(l(t));
}s#4m }
'!4\H"t rJtk4hOF template < typename T1, typename T2 >
P.=Dd"La typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4{ZVw/VP,- {
yFDt%&*n^ return FuncType::execute(l(t1, t2));
naeppBo }
zP@\rZ @4 } ;
onS4ZE3B *13-)yfd
M0)ZJti 同样还可以申明一个binary_op
9I#a{%A: %+#l{\z template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
O`PQ4Q*F class binary_op : public Rettype
#"H<k(-Cz {
%RzkP}1>E Left l;
@ kba^z Right r;
Q'j00/K public :
&`-e; Xt binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
yV6U<AP$3 })q8{Qj! template < typename T >
/nt%VLms% typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!HW?/-\,O {
O-~cj7
0\ return FuncType::execute(l(t), r(t));
!NKPy+v }
w2`JFxQ^x 62[_u]<Yub template < typename T1, typename T2 >
6pZ/C<Y|W typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6$csFW3R {
O\@0o|NM return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
b=L|GV@$ }
}Py Z{yS } ;
tqKX\N=5^ h<WTN_i} 0f5)] 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
em ]0^otM 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
6}\J-A/ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Gq?>Bi;` 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。
:0o]#7 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
i^4i]+ 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。。。
I Vw'YtZ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
wc}4:~ 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)
<c
[X^8 下面是修改过的unary_op
KJV],6d uL~.#Y_jQ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
E-?JHJloU class unary_op
G?:5L0g {
|4` ;G(ta Left l;
SK,UW6h nEik;hAz public :
RTL@WI i*+N[#yp unary_op( const Left & l) : l(l) {}
^c){N-G VlxHZ template < typename T >
1{h,LR struct result_1
sHSg _/| {
d! _8+~ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
x!?$y_t } ;
jF{\=&fU B+ZhQW template < typename T1, typename T2 >
{iTA=\q2O struct result_2
In#m~nE[M {
okbW. ~ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
"z{rC} } ;
r+i=P_p QY1|:( template < typename T1, typename T2 >
X@:@1+U typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
X`k#/~+0 {
HQ/ Q" return OpClass::execute(lt(t1, t2));
a0&R! E; }
)zo:Bo
.< WiF6*]oI template < typename T >
?]58{O(?c typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
tE:6 {
6"GHVFB return OpClass::execute(lt(t));
vu_ u\2d }
2P?|'U BPypjS0?8 } ;
QbEb}
Jt T<u QhPMw SbD B[O% 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
p</V_BIW 好啦,现在才真正完美了。
XWf1c ~J 现在在picker里面就可以这么添加了:
JS(%: o/I`L template < typename Right >
zdN(r<m9" picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
GFYHt!&[\ {
|OO2>(Fj return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
3TNj*jo }
R9^RG-x 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
b|u0a6 s)7sgP /"7_75
t ~L=? F =(p]L 十. bind
eq7>-Dmi@ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
jmn<gJ2Of 先来分析一下一段例子
8'0I$Qa4 Ab:+AC5{ UO_tJN#X int foo( int x, int y) { return x - y;}
-X,[NI3 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Aiqn6BX{ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
G!5~`v 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。
e<HHgC#J 我们来写个简单的。
i-`J+8|d 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
h)sQ3B.}A 对于函数对象类的版本:
K&TO8 2D'$ template < typename Func >
DkeFDzQ5 struct functor_trait
XjU/7Q {
~cb7]^#u1l typedef typename Func::result_type result_type;
9=p/'d8 } ;
LAU\.d 对于无参数函数的版本:
05Y4=7,! oO&R3zA1d template < typename Ret >
ko`.nSZ-k struct functor_trait < Ret ( * )() >
TX$4x~: {
E}8wnrxf typedef Ret result_type;
]seOc],4 } ;
>4]y)df5 对于单参数函数的版本:
bTW#
f$q:4 +VRM:& template < typename Ret, typename V1 >
h0;R*c struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
}MW+K&sIh {
@Avve8S typedef Ret result_type;
zT ; +akq } ;
Q;y)6+VU4 对于双参数函数的版本:
o' Kl+gw4 wlw`%z-B2 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
YzeNr* struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
v)%0`%nSR {
tDn:B$*}W, typedef Ret result_type;
1Y(NxC0P=g } ;
4)NbQ[ 等等。。。
{&0u:
然后我们就可以仿照value_return写一个policy
}ISc^W) t =.ReM_. template < typename Func >
X}_Gk5q* struct func_return
Y [%<s/ {
s|9[=JMG template < typename T >
ND\M struct result_1
2OsS+6,[x {
'QC'*Hl typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
/xw}]Fa5 } ;
G:i>MJbxT nr- 32u template < typename T1, typename T2 >
A Y_GD ^ struct result_2
D&!c7_ ^ {
f yhBfA:u typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
[SU;U['7 } ;
kB-]SD# } ;
.0?A0D?sP {B7${AE K7=>o*p 最后一个单参数binder就很容易写出来了
,U?^u% A#8J6xcSrL template < typename Func, typename aPicker >
r&ux|o+ class binder_1
lkJ"f{4f {
QyD(@MFxb Func fn;
*1g3,NMA aPicker pk;
L-[A1#n public :
@!p0<&R@x @|EWif| template < typename T >
sr-tZ^d5S? struct result_1
e&-MP;kgW9 {
Fuy"JmeR
typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
PpezWo)9 } ;
!Wz4BBU8o `CY c>n" template < typename T1, typename T2 >
x,LYfy"0 struct result_2
KtD
XB> {
Hb3t|<z typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
__|Y59J% } ;
;.Y-e
Q, @wcrtf~{)& binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
.,<w_= q0 L\{ template < typename T >
/z`.- D( typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
xiOAj"}~ {
c'SjH".[ return fn(pk(t));
;$'D13 }
I+W:}}"j template < typename T1, typename T2 >
k|`Qk!tr typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
eL88lV]I {
cy0j>-z return fn(pk(t1, t2));
VWrb`p@ }
mv>-XJ+ } ;
~-
eB 5Zn: $?7 ^j7>Ul, 一目了然不是么?
*JF7 B 最后实现bind
`Gh J)WA< pU1miA ' ;e6L@)dp9 template < typename Func, typename aPicker >
>!bw8lVV picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
'Lh nl3 {
6'Q*SO;1gh return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
lQ&J2H<w }
&Gs/#2XQ ~rlPS#]o 2个以上参数的bind可以同理实现。
=
OzpI 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
eh}|Wd7J Mh]4K"cs 十一. phoenix
Q7-'5s Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
OmlM9cXm^4 BvP++,a&Sa for_each(v.begin(), v.end(),
XbIxGL (
: +f6:3 do_
sKC(xO@L;` [
E]W
: cout << _1 << " , "
uAu'2M,_ ]
9r>iP L2H .while_( -- _1),
9SXpZ*Sx cout << var( " \n " )
3hcWR'| )
SB,#y>Zv? );
ce:wF#Qs 49=
K]X 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
(t5vBUj 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
EQ]>^VE2B operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
j\iNag( 那么我们就照着这个思路来实现吧:
ySHpN>U Z-3("%_$/ +V;d^&S template < typename Cond, typename Actor >
}=A+W2D class do_while
eOahr:Db {
1BSn#Dnj Cond cd;
Q-J} :U Actor act;
wb ^>/ public :
6Ev+!!znu template < typename T >
Tnas$=J struct result_1
mQ3gp&d3W {
5w5"rcV typedef int result_type;
0E9 lv"3o } ;
,/Q`gRBh" hqa6aYY x do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
<5zr|BTF]F Zt}b}Bz template < typename T >
P| ftEF typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&FG0v<f5Pv {
9Y?``QBN do
5%+epzy {
G 2uM 6 act(t);
$3xDjiBb }
3;88a!AA! while (cd(t));
P MI?PC[; return 0 ;
:s1.TQ;Y( }
eQ,VK`7X } ;
Y.kc,~vYL /#j)GlNp: ` 5n^DP*X 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
SeuDJxqopD 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
%Vfr#j$= 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。
58R.`5B 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。
m~4ik1wq 下面就是产生这个functor的类:
8( Q[A 5 BeU/ u Yc}eMb template < typename Actor >
O&sU Pv class do_while_actor
V P(JV {
7Kpv fyL{ Actor act;
2InM(p7j~K public :
u+c2
m do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
.g94|P _#we1m template < typename Cond >
-s\R2_( picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
uQKo2B0 } ;
QcX&q%*0 wbI1~/ /#SH`ZK 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
1GPBqF 最后,是那个do_
"LH3ZPD ?xuWha@: :w)9(5 class do_while_invoker
di7cCn {
kOC0d, public :
-j1]H"- template < typename Actor >
*?A!`JpJn do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
'j!n
{
]W5p\(1g return do_while_actor < Actor > (act);
A\v53AT }
dF5y'
R' } do_;
|io)?`pj [zSt+K; 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
PEaZ3{- 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
:ciD!Ly 最后来说说怎么处理break和continue
-Ir>pY\! 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。
bDD29 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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