一. 什么是Lambda
!&8HA 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
:7Smsc"B! 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,
b'5L|1d #[aHKq:?b ;bxL$1 K
trR+: class filler
-H(\[{3{V {
x9B{|+tIoc public :
zz~AoX7V6 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
SLMnEtyTS } ;
*wVWyC C@Fk @{y[2M} %] 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:
CHX- 4-84{ bB`p-1 VOK0)O>& b63 tjqk for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
1'>wrGr Fj~,> mU3 @|a/@0 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
PQFr4EY?i .q^+llM /kKF|Hg`c nd)bRB 二. 战前分析
+8\1.vY 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。
x^ruPiH 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
+)eI8o0# Nn%[J+F ^dF?MQA<@ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Z_qOQ%l /* --------------------------------------------- */
vw/L|b7G vector < int *> vp( 10 );
tEXY>= transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
i{
" g7 /* --------------------------------------------- */
|wFfVDp sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
`"* ]C /* --------------------------------------------- */
ClvqI"Rd int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
L)`SNN\ipR /* --------------------------------------------- */
?i8a)!U for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
[9S? /* --------------------------------------------- */
'*6S0zt for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
@1UC9}> @d]a#ypU DiLZ5^`] IY='tw 看了之后,我们可以思考一些问题:
n%J{Tcn6 1._1, _2是什么?
RZ#~^5DiO 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。
xy$agt>j> 2._1 = 1是在做什么?
-N3fhW#) 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
V"T48~Ue Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
I#m0n%-[ nYc8+5CcK' g]hTz)8fF 三. 动工
Xj^Hy"HC^~ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
'8$*gIQ8 E~y@ue: 1D6F
WYV8 [Pnk@jIk4 template < typename T >
_4]GP3` class assignment
l,pI~A`w_ {
X_6h8n}i T value;
\LQ?s)~ public :
6!e I=h2P assignment( const T & v) : value(v) {}
"?<$>\@;
q template < typename T2 >
lLb"><8a T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
P'dH*}H } ;
Q,.[y"m9Y. dF?:&oP] sKvz<7pag 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
sfv{z!mo 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
<ETR6r d0Jaa1b~O SGuLL+|W#8 f""+jc1 class holder
cM= ?{W7~ {
|NsrO8H
public :
aOj(=s template < typename T >
9F&s9(=\ assignment < T > operator = ( const T & t) const
c%N8|!e {
P}AfXgr return assignment < T > (t);
-f+U:/'.>v }
,'KQF C } ;
<u'q._m |N{?LKR
% _qZ?|;o^ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
HFr#Ql>g =Qa*-* static holder _1;
X~`<ik{q Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
lBbUA)z6 Z;nbnRz for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
'DB4po. 而不用手动写一个函数对象。
Xlw8>.\ 6WN1DW /n9yv zj ?^,\{A 四. 问题分析
wcdD i[E>i 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
w;RG*rv 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
\sUk71L`j 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
-t<8)9q( 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
E7_)P>aS5 下面我们可以对这几个问题进行分析。
: " ([i" Vz"Ja 五. 问题1:一致性
K,VN?t<h 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
)N8[@ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
8b^v@|)N xS4B"/ struct holder
A 11w{`EM {
&s +DK` //
<rO0t9OH template < typename T >
DQ<{FN T & operator ()( const T & r) const
DH#n7s'b {
9{{|P= return (T & )r;
_o
2pyV& }
_;;'/rs
j } ;
tP?pN]Q$, t3~ZGOn 这样的话assignment也必须相应改动:
<`B4+:;w6 |Ew~3-u! template < typename Left, typename Right >
^*
xhbM; class assignment
HF3W,eaqK {
"|2|Vju% Left l;
f`8]4ms" Right r;
R::0.*FF public :
/``4!jU assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
*K{-J* template < typename T2 >
nK@RFU6 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Q\P?[i] } ;
0I8w'/s_g9 rQ^X3J*` 同时,holder的operator=也需要改动:
=Me94w>G3X V/=NIeSE template < typename T >
{Z529Ns assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
:GXD-6}^| {
(BB&ZUdyv return assignment < holder, T > ( * this , t);
KxEy
N (n }
S(K}.C1x DNP%]{J 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。
|C \%H R 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
zyznFiE zL1*w@6 return l(rhs) = r;
y+ZRh?2 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。
<Ae1YHUY 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
:'L^zGf MH"{N
"| template < typename Tp >
Mw0Kg9M class constant_t
VSK!Pc.G} {
v<*ga7'S const Tp t;
1eg/<4]hA public :
xKilTh_.6 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
-,M*j| template < typename T >
M^i^_}~S; const Tp & operator ()( const T & r) const
;1S~'B&1Q {
Mr5E\~K>s return t;
@~4Q\^;NX }
e?Pzhha } ;
F,t
,Ja Fk:yj 4' 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
%gF; A* 下面就可以修改holder的operator=了
j k%MP6 .{cka]9WJz template < typename T >
$VWeo#b assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
H5L~[\
5t {
VtNY~ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
:YL`GSl }
kRCuc}:SB *,/ADtL 同时也要修改assignment的operator()
u7rA8u|TO w]4=uL6 template < typename T2 >
g]'RwI T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
oKl^Ttr 现在代码看起来就很一致了。
TRQ@=. [n[!RddY 六. 问题2:链式操作
9?VyF'r= 现在让我们来看看如何处理链式操作。
]Iku(<*Ya 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
9#:b+Amzz 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
!xU1[,9 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
]et4B+=i 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
q*^Y8s~3I d?j_L`?+ template < typename T >
~0mO<0~ struct result_1
-`z`K08sT {
d)'am
3Q typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
F
%OA } ;
D1&%N{ P'.M.I@ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
9<0p1W O .hYrE5\- template < typename T >
`+IB;G1 struct ref
6g/ <FM {
2>l
=oXq typedef T & reference;
~$#"'Tl4J } ;
=B}a +0u! template < typename T >
#WBlEVx;Z struct ref < T &>
_JlbVe[< {
taS2b#6\+ typedef T & reference;
BPp`r_m8w} } ;
0?)U?=>]p 8.-0_C*U; 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
w\
hl2JTy pYtG%< template < typename T >
}b9"&io typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
(x}>tm {
L* k[Vc return l(t) = r(t);
sSisO?F!Z }
e:SBX/\j 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。
[dG&"%5vD 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Y\7>>? 9:|z^r 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
AlW0GK=N-p _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
V SJGp` _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
@ ;%+Ms +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Eei"baw/ 最后的布局是:
sFqLxSo_I Add
cC{eu[ XW / \
Ls8@@b,t2 Divide 5
)ZxDfRjL / \
Xb0$BAP _1 3
72hN%l 似乎一切都解决了?不。
hE|Z~5\Y,> 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
(w31W[V'# 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
E kb9=/ OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
`1|#Za~e *R] Ob9X template < typename Right >
.Dn.|A assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
pmm?Fq!s= Right & rt) const
U} EaV< {
^Eu]i return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
4uQ\JD(*Eu }
CqMm'6;$a} 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
<Fkm7ME] 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。
@Q!Jzw#B 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。
bSOxM/N 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。
gb b2!q6p 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。
%+\ PN 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?
==zt)s.G(+ 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:
=oN(1k^ 2K^D%U template < class Action >
sVk+E'q class picker : public Action
W[pOLc- {
I
r8,= public :
.hBq1p
picker( const Action & act) : Action(act) {}
G?:{9. ( // all the operator overloaded
Yt]tRqrh;T } ;
BMubN ~%SmH[i 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。
RCXm</
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:
L-B"P& xvP=i/SO template < typename Right >
l(c2 B picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
"Di27Rq {
:O`7kZ]=n return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
~d0:>8zQR }
OT1 @ |bN[X L Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
9YpgzCx
Z 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。
4@2<dw|*h
bsfYz template < typename T > struct picker_maker
{{hp;&x {
B,Pbm|U1 typedef picker < constant_t < T > > result;
U
GA_^?4 } ;
`pMI@"m template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
h |Ofi {
gYeKeW3) typedef picker < T > result;
] !7%) } ;
oRf.34 N>R\,n|I 下面总的结构就有了:
9+:SS1_ 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。
{e'P*j 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。
r]h>Bb picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
mf~JolucJ 至此链式操作完美实现。
j,DF' h <x QvS^|[ JD`IPQb~E 七. 问题3
xq6
eu
9 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。
R07]{ AnF"+< template < typename T1, typename T2 >
zd%n)jlwR ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4>x$I9^Y! {
0+-"9pED>E return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
lu_kir~ }
QN4{xf:}S 'E\/H17 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:
-yP|CZM <{ER#}b:O template < typename T1, typename T2 >
2XX- struct result_2
C F,-l
B {
(Q]Ww_r~ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
tPp9=e2[s } ;
n-"(lWcp &i(\g7%U 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?
1>c^-"#e^ 这个差事就留给了holder自己。
J-UqH3({Z, Cs!z3QU {6I)6}w!k template < int Order >
&@v&5EXOw class holder;
yG'
5: template <>
\CU-a`n class holder < 1 >
La2f]+sV {
s![Di public :
}5Zmc6S{ template < typename T >
#+"1">l struct result_1
o8B$6w:_ {
.5^7Jwh typedef T & result;
5cF7w } ;
QmKEl|/{u template < typename T1, typename T2 >
e0"80"D struct result_2
N,3 )`Vm {
DqJzsk'd3 typedef T1 & result;
;hgRMkmz4< } ;
qo*%S template < typename T >
B*@0l: typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
S4Q
fx6:~h {
UfkQG`G9H return (T & )r;
Hk 0RT%PK }
{3* Ne / template < typename T1, typename T2 >
r`\6+ Ntb. typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Ajm {
j5:/Gl8 return (T1 & )r1;
4=nh'
U38 }
8C=8Wjm } ;
gq7l>vT. ;u?L>(b template <>
A4tb>OM class holder < 2 >
oazY?E]}3 {
5M&<tj/[a0 public :
6no&2a|D template < typename T >
~LF/wx> struct result_1
[*K.9}+G_ {
4T>d%Tt+) typedef T & result;
=c;.cW } ;
8b[<:{[YB template < typename T1, typename T2 >
Z]SUr`Z struct result_2
m4on<5s/ {
+zg3/C4 S typedef T2 & result;
wZg~k\_lF } ;
{00Qg{;K| template < typename T >
8zO;=R A7% typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
X/f?=U {
P,s>xM return (T & )r;
M nnVk= }
WkMB template < typename T1, typename T2 >
P_.zp5> typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
o_sb+Vn| {
$/kZKoF{f return (T2 & )r2;
"rnVPHnQR }
W|L#Q/
RX } ;
!!<H*9]+W; 3kavzB[ v05$"Ig 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> >。
_Wtwh0[r* 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
gX~lYdA 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
?&JKq^9\I `sLD>@m return l(i, j) = r(i, j);
$}t;c62 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
XD%GNZ Q%QIr return ( int & )i;
IP!`;?T= return ( int & )j;
Y~B-dx'V 最后执行i = j;
d$HPpi1LL 可见,参数被正确的选择了。
ATF>"Ux w\1K.j=>|N lNo]]a+_ x"P@[T qK)T#sh 八. 中期总结
g!;a5p6 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:
gn:&akg 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
P>hR${KE 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Hyb_>n 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
fp?/Dg"49. C.RXQ`-P} !}hG|Y6s ' 7H"ezt /pWKV>tjj h,ipQ> 九. 简化
8'Iei78Ov 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。
O$7r)B6Cs 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
+yxL}=4s 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
pwVaSnre` 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
39bw,lRPV +-*/&|^等
@2~;)* 2. 返回引用。
M Al4g+es =,各种复合赋值等
YRyaOrl$< 3. 返回固定类型。
skF}_ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
fuT Bh6w& 4. 原样返回。
-
WQ)rz operator,
zym6b@+jN 5. 返回解引用的类型。
g'NR\<6A operator*(单目)
u =lsH 6. 返回地址。
YJ}9VY<}1K operator&(单目)
t8ORfO+ 7. 下表访问返回类型。
Prrz> operator[]
_ZE&W 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
c#Qlr{ES operator<<和operator>>
A"6& K$wxiGg8P 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。
ujr"_ofI 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
$lg{J$
h8 A}[x))r template < typename Left >
y\=^pla struct value_return
:Q}Zb,32 {
z,RjQTd template < typename T >
CQs,G8\/ struct result_1
p@eW*tE {
]4B&8n! typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
mZ g' } ;
i.gagb 'u9y\vUy template < typename T1, typename T2 >
9?uU%9r5P struct result_2
6$t+Q~2G! {
GHQm$|3I typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
2>g!+p Ox } ;
MaZVGrcC } ;
hV NT ,M Ugww!. !`dMTW 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
I7+yu> Nv=&gOy= 下面我们来剥离functor中的operator()
&kQj) 首先operator里面的代码全是下面的形式:
L-Mf{z ri49r*_1 return l(t) op r(t)
6('CB|ga return l(t1, t2) op r(t1, t2)
T2 TWb return op l(t)
jxZ_-1 return op l(t1, t2)
}Vfc;2 return l(t) op
S&F;~ return l(t1, t2) op
NCVhWD21| return l(t)[r(t)]
C8 y[B1Y return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
4!A(7
s4t 19i=kdH 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:
4$+/7I \ 单目: return f(l(t), r(t));
R]l2,0: return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
QtLd(&
!v 双目: return f(l(t));
aZmac'cz{ return f(l(t1, t2));
D2f~*!vEnA 下面就是f的实现,以operator/为例
bp'\nso/ |`d-;pk!% struct meta_divide
'M
fVZho{ {
8peK[sz template < typename T1, typename T2 >
9O\yIL static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
/d>Jkv {
dB8 e return t1 / t2;
@&GY5<&b }
#e[igxwi } ;
Jm 1n|f HMw}pp: 这个工作可以让宏来做:
w$aejz`[ >:0^v'[ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
=WK's8FB;8 template < typename T1, typename T2 > \
Wf=hFc1_@ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
}^`5$HEi 以后可以直接用
EJ(z]M`f DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
NW`Mc& 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
REPI>-| (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
=<Ss&p> 10tt' : =cI> { 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
[x0*x~1B w}U'>fj template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
cRSgP{hy class unary_op : public Rettype
%F(lq*8X {
?>mpUH Left l;
cK75Chsu public :
V=E5pB`Pr unary_op( const Left & l) : l(l) {}
j3fq}>= B % template < typename T >
AIw~@*T typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|5*:ThC[ {
<W/YC2b return FuncType::execute(l(t));
AbB+<0 }
0QBK(_O` ^39?@xc@ template < typename T1, typename T2 >
"sed{? typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
X\5EF7:S {
!(sL return FuncType::execute(l(t1, t2));
G;]zX<2^3 }
8<
"lEL| } ;
mzcxq:uZ5 nX<yB9bXDg {?X9juc/# 同样还可以申明一个binary_op
ew,g'$drD T!|-dYYI template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
P%ZU+ET class binary_op : public Rettype
=_[Ich,} {
`&J=3x Left l;
70Ei< Right r;
@1V?94T1 public :
}BiA@n, binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
d6A+pa'2 72dd% template < typename T >
rGzGbI= typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
MpJ]1 {
$SU<KNMZ return FuncType::execute(l(t), r(t));
E#\'$@8j }
IW=%2n(<1 &7KX`%K"D template < typename T1, typename T2 >
uC?/p1 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
j^ttTq|l {
hn e}G._b return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
JR|P]} }
AZnFOS } ;
p e$WSS J L7N>p4h]Xj Bb7Vf7>
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
gh%Q9Ni- 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
T8Ye+eP} DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
q]v{o8:U 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。
2 '8I/>- 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Sv[+~co<l 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。。。
V# JuNJ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
2K2_- 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)
>n5Kz]]% 下面是修改过的unary_op
l'?(4N ,1i l& template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
)Hqn class unary_op
P]4@|u;=6[ {
(!T\[6 Left l;
fKa]F`p_h VKy3tW/_& public :
SKVQ !^o Cil1wFBb unary_op( const Left & l) : l(l) {}
F#|mN0op Pa/2]) w template < typename T >
Zrq\:KxX struct result_1
6W)#FO` {
tA-p!#V<k1 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
v#9Uy}NJ9 } ;
E\VKlu4 .WlZT- template < typename T1, typename T2 >
|qb-iXW= struct result_2
&IFXU2t} {
<^adt
*m typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
'^BTa6W}m } ;
_j]vR _+qtH< F/ template < typename T1, typename T2 >
V/J-zH& typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
A~8-{F 31 {
!-8y;,P return OpClass::execute(lt(t1, t2));
0~cbB }
HCa EETk5 /+f3jy:d template < typename T >
jo"zdb typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
nc:K!7: {
#|6M*;l N| return OpClass::execute(lt(t));
t8Giv89{ }
3EyVoS6D m"vWu0/# } ;
uD4$<rSHb l6-%)6u> j8?rMD~ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
Ki%RSW(_` 好啦,现在才真正完美了。
OZno 3Hn 现在在picker里面就可以这么添加了:
xOc&n0}% DC=XPn/V template < typename Right >
&DWSu`z picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
hFDo{yI {
vVH*\&H\T return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
^ ]SU (kY }
:Q>{Y 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
x-SYfvYY Xl/2-'4 19i [DR \`YV)"y" ~ fCi1JH; 十. bind
`^
uX`M/ 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
h5@JS1cY 先来分析一下一段例子
qa5 T(:8 |$c~Jq #mc6;TRZO int foo( int x, int y) { return x - y;}
n#)kvr bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
jn>RE bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
0zXF{5Up 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。
ljjnqQ% 我们来写个简单的。
>>0c)uC|W 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
,kE"M1W 对于函数对象类的版本:
CDWchY 3mXRLx=0> template < typename Func >
oY7 eVu z struct functor_trait
+'9eo%3O {
6g'+1%O typedef typename Func::result_type result_type;
]}BT'fky# } ;
O+o_{t\R 对于无参数函数的版本:
Dqm;twd> 7
JVonruaR template < typename Ret >
]D|Hq4ug struct functor_trait < Ret ( * )() >
N"2P]Zr {
x: 2 o$+v3 typedef Ret result_type;
.$"69[1H } ;
\rmge4`4 对于单参数函数的版本:
2-gI@8NPI TRQH{O\O template < typename Ret, typename V1 >
%o#|zaK struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
u$mp%d8 {
*x&y24 typedef Ret result_type;
iFaC[(1@a } ;
z229:L6" 对于双参数函数的版本:
hB-<GGcO < 9d&}CZr template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
j'|`:^
Sy struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
O:W4W=K {
GsC4ty typedef Ret result_type;
ri1:q.:I] } ;
TS;?>J- 等等。。。
[^A>hs* 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
p`3$NCJN fnudu0k template < typename Func >
|%5nV=&\ struct func_return
%1e{"_$O9 {
hOIk6}r4X template < typename T >
)n1 7}Qm`V struct result_1
7|q _JdKoU {
C/A~r typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
#nJ&`woZt } ;
Ixv/xI -gb'DN1BG template < typename T1, typename T2 >
S$Fq1 struct result_2
^ot9Q {
bGa"r typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
pn4~?Aua0/ } ;
1IV
R4:a } ;
}
OAH/BW B;xGTl@8 %Dm:|><V$b 最后一个单参数binder就很容易写出来了
/S&8%fb K!_''Fg template < typename Func, typename aPicker >
"\1QJ class binder_1
L=5Fvm {
t+Hx&_pMj Func fn;
%%f(R7n aPicker pk;
m6M:l"u public :
Zywx.@! ]eIV'lP,j/ template < typename T >
Q1?0]5 struct result_1
y`.m'n7>P {
^ ]CQd
typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
U Zc%XZ`"V } ;
{]dH+J7 .3,6Oo template < typename T1, typename T2 >
nW`EBs struct result_2
TGu]6NzyZ {
<Z8^.t)| typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
]*JH~.p } ;
7.tEi}O&_g HVK./yqy binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
:_"%o= yaKw/vV template < typename T >
]<?7CpP typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>PMLjXK {
5WG:m'$$ return fn(pk(t));
9V( esveq }
?br 4 wl template < typename T1, typename T2 >
uV+.(sjH typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
YN 31Lo {
A J"/T+g_ return fn(pk(t1, t2));
RTRi{p }
q X>\*@ } ;
{Qr0pjE7R [p[C45d=< vQIN#;m4 一目了然不是么?
Qv>rww] 最后实现bind
IYk^eG:; K5SP8<. ?^H1X-; template < typename Func, typename aPicker >
Jdp@3mP
picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
,=Fn6' {
N"q C-h return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
e3b|z.^ 8
}
6`l7saHXE WYNO6Xb#: 2个以上参数的bind可以同理实现。
f:|O);nM 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。
hXx. ?\$\YX%/p 十一. phoenix
[.`%]Z( Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
q^k]e{PD @ME
. for_each(v.begin(), v.end(),
N_Y*Z`Xb (
/l@h[}g+d- do_
2>!?EIE7 [
EU"J'? cout << _1 << " , "
<UMT:`h1MZ ]
37QXML .while_( -- _1),
]J* y`jn cout << var( " \n " )
lTn~VsoRZ )
~ok i s );
O9tgS@*Tv bxA1fA; 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:
@Xb>GPVe#L 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
=ykOh_M operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
C#A\Rfi 那么我们就照着这个思路来实现吧:
2?bE2^6 +|=5zWI/ 7yK1Q_XY> template < typename Cond, typename Actor >
8${Yu class do_while
eX@7f!uz {
J\ V.J/ Cond cd;
3Ta<7tEM Actor act;
Cq-#|+zr public :
.6D9m.Q, template < typename T >
}lzN)e struct result_1
]9}T)Df' {
Y!tjaL 9D typedef int result_type;
>&3ATH;&( } ;
OK^0,0kS3 bb^$]lT' do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
P.;S6i
n @\UoZv( template < typename T >
>)IXc<"wq typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"=BO,see9 {
Y4B<]C4 do
J|BZ{T}d {
VF<C#I act(t);
6(X5n5C }
>.-$?2 while (cd(t));
X;?Z_3I:5 return 0 ;
7JNy;$]/ }
2m?!!Weq } ;
2iM8V n_Ka+Y< ?98]\pI
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Dxwv\+7] 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。
0y3<Ho,+$ 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。
!tNJLOYf 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。
Fc"&lk4e 下面就是产生这个functor的类:
*!gj$GK@% QFfKEMN X}5aE4K/ template < typename Actor >
d$G<g78D class do_while_actor
XI*_ti {
C;jV{sb9c Actor act;
Q#i^<WUpg public :
_ x.D< n=X do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
g}-Ch# P"g
Y|}| template < typename Cond >
CY4_= picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
|= frsf~? } ;
R;XR?59:. dLSnhZ B
az:N6u 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
s\`Vr;R:| 最后,是那个do_
4P>tGO&*x Uq,M\V\ N&0MA class do_while_invoker
Vd{h|=J {
#NVqS5 public :
WR*|kh template < typename Actor >
Hhbf9) do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
ikGH:{ {
yMNLsR~ rh return do_while_actor < Actor > (act);
LxGE<xj|V% }
Dk'EKT- } do_;
xmDX1sL** I>27U<PX 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
a9E!2o+, 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
NS
l$5E 最后来说说怎么处理break和continue
mF>CH]k3 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。
FNDLqf!j 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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