一. 什么是Lambda
z~ C8JY: 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
~_D.&-xUF 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,
k9;^|Cm
k c;$4}U4 h<Aq|* ai/|qYf class filler
K"0IW A {
;v:( public :
H3D<"4Q> void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
XnQR(r)pR2 } ;
Ku75YFO,5 W#p7M[ -[=eVS.2% 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:
Ur(R[*2bx r0XEB,} Db,"Gl -^xbd_' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
@x}"aJgl @&ZQDi yWi-ic
[n 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
DW. w=L|5R T+<.KvO- -!j6& q<dG}aj 二. 战前分析
*5%vU|9b 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。
eThaH0 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
$eYL|?P50h KC6Cg?y^ 1 ~zjsi for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
lT|Gkm<G /* --------------------------------------------- */
ITn% vector < int *> vp( 10 );
1[!v{F%] transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
t}YcB`q) /* --------------------------------------------- */
?*fY$93O sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
vk92j? /* --------------------------------------------- */
b6N[t _, int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
p{g4`o /* --------------------------------------------- */
;Bs~E for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
C`[<6>&y
/* --------------------------------------------- */
f+h\RE=BGt for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
,CfslhO{j V*giF`gq Q/+`9z+c "b} mVrFh 看了之后,我们可以思考一些问题:
dHc\M|HCC 1._1, _2是什么?
!D#"+&&G8 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
=,6H2ew 2._1 = 1是在做什么?
SVe]2ONd 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
v>8C}d^ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
: ky`)F` `q?3ux +>Wo:kp3 三. 动工
tbFAVGcAM 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
ZL(
j5E o,6t:?Z 0k]ApW ,;$OaJFT template < typename T >
p
F-Lz<V class assignment
1q6)R/P {
jn<?,UABD T value;
uX_H;,n public :
o(*\MTt? assignment( const T & v) : value(v) {}
~g{j)"1 template < typename T2 >
*~vB6V|1 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
M3tl4%j } ;
a:BW*Hy{\ )1s5vNVa #e'>9T 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
m$T5lKn}U? 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
}"D;?$R! ?I}RX~Tgg m2PUU/8B/ uo#1^`P class holder
J(7#yg%5 {
aAg Qv* public :
m'rDoly"62 template < typename T >
p='j/= assignment < T > operator = ( const T & t) const
J @Hg7Faz {
|[SHpcq> return assignment < T > (t);
?doI6N0T }
6"&cQ>$xh } ;
d?zSwLsl g)Lf^ _@DOH2lXJ 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:
B=|R?t (* ,aP6ct static holder _1;
Qg4D*r\|@ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
y )QLR<wf L@N%S Sf for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
D=e*rrL7a 而不用手动写一个函数对象。
z`{sD] `3;EJDEdbi )UzJ2Pa<+_ F%w!I 9 四. 问题分析
]
ZV[}7I. 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。
X +`Dg:: 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。
+_5*4>MC 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
R(1:I@<?E 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
~y<0Cc3Vs 下面我们可以对这几个问题进行分析。
V*vQNPey Y2`sL,'h 五. 问题1:一致性
?P
kJG,~ 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?|
jPWONz(# 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
$qNF /rF "Z.6@
c7 struct holder
.n8R%|C5 {
_2fW/U54_ //
cY?|RXNmZ template < typename T >
#(^<qr T & operator ()( const T & r) const
A8%
e_XA {
#C9f?fnM return (T & )r;
f_~T }
;hT3N UCA } ;
,/f\ C[7!pd 这样的话assignment也必须相应改动:
JwG(WLb: 0D5Z#iW>1 template < typename Left, typename Right >
_Ewh:IM- class assignment
%' DOFiU {
#Vk? Left l;
&^`Wtd~g Right r;
%\JGDM*m public :
,rB(WKU assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
/YJo"\7 template < typename T2 >
OyO<A3 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
/~,*DH$) } ;
Ao K9=F} ,DFN:uf=l 同时,holder的operator=也需要改动:
J!C \R5\ @)pC3Vi^ template < typename T >
9qap#A assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
>|3Y+X {
?!RbS#QV} return assignment < holder, T > ( * this , t);
f^pBXz9&= }
'\bokwsP mERkC,$ 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。
Cy-p1s 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
)1At/ mr a6Vfd& return l(rhs) = r;
9PB%v.t5y 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。
9vRLM*9| 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
t0e6iof^o >Na. C(DZ template < typename Tp >
&M|rRd~* class constant_t
/stvNIEa {
mV}bQ^*?Z const Tp t;
xp|1yud public :
^Mq/Cf_T constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
t|U5]$5 template < typename T >
u`v&URM const Tp & operator ()( const T & r) const
By1Tum+I1 {
ilL% return t;
bF _]j/ }
^Gk)aX } ;
F_079~bJ =z. hJu 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
0>Y3xNb 下面就可以修改holder的operator=了
|k}<Zz1UM rWr'+v? template < typename T >
g 4+K"Q/M assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
An_(L*Qz {
`:&RB4Z return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
N82 6xvA }
lf"w/pb' EjfQF C 同时也要修改assignment的operator()
"L.k
m B Ewa QvQ! template < typename T2 >
7;Ze>"W> T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
DN%}OcpZ 现在代码看起来就很一致了。
ZX/FIxpy HzM\<YD 六. 问题2:链式操作
pCt2-aam 现在让我们来看看如何处理链式操作。
i ;B^I8 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
5WI
bnV@ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
d>[i*u,]/ 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
b36{vcs~ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
2)IM<rf'^ `,4yGgD!4 template < typename T >
;bwBd:Y struct result_1
nc1~5eo {
<VZ43I typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
0[UI'2 } ;
g;Ugr8 / /NV_^$y 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:
k
(AE%eA N[eLQe]q template < typename T >
k
-G9'c~ struct ref
/T6bc^nOW {
*Xnf}Ozx typedef T & reference;
?=lb@U } ;
U-DQ?OtmC@ template < typename T >
+E.
D: struct ref < T &>
bIm4s {
4L>8RiiQE; typedef T & reference;
e!J5h<: } ;
>r`O@`^U 2#NnA3l]x% 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
(A=PDjP! #pZeGI|'J template < typename T >
_1)n_P4 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
A@o7 {
.4]XR/I$ return l(t) = r(t);
A$p&<# }
z#G\D5yX[* 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。
~AD>@;8fG 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
YnnK]N;\x L{~ ]lUo 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
zwUC
L _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Mq~E'g4# _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
TeuZVy8a +5 调用divide的对象返回一个add对象。
z?13~e[D 最后的布局是:
dWzf C@] Add
}t#|+T2f / \
!84Lvg0& Divide 5
yl?LXc[) / \
Q=!
lbW _1 3
> 3x^jh 似乎一切都解决了?不。
$cn8]*Z= 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
^6# yL6E,~ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
x
.@O]}UH OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
K
'I6iCrD DI)"FOM6 template < typename Right >
64b AWHv assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
1PxRj Right & rt) const
kKRu]0J~[ {
. AA#
G return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
<
e3] pM }
L[PqEN\i 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
)'jGf;du XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
M#Z^8( 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
a1_ N~4r` 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
N5l`Rq^K 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
ax5n} 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
H,<CR9@(5d 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
Zz (qc5o,F o~Hq&C"^} template < class Action >
(]sm9PO class picker : public Action
27R4B
O {
w*"Ii%iA< public :
POm;lM$ picker( const Action & act) : Action(act) {}
-J!n 7 // all the operator overloaded
S7J.(;
82 } ;
D(Z#um8n y}FG5'5$13 Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
xN$V(ZX4 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:
fFVQu\ hQ>$"0K
template < typename Right >
B t3++ Mj picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
JK,^:tgm {
~i?Jg/qcxN return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
~tTa[_ a! }
|H=5Am n[y=DdiKGS Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
?lqqu#;8 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
uFmpc7 bi-Am/9 template < typename T > struct picker_maker
k~;~i)Eg {
I;AS.y typedef picker < constant_t < T > > result;
D]d! lMK/ } ;
B^M
L}$ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
R4)l4rnO {
wqm{f~nj= typedef picker < T > result;
vR#MUKfh } ;
CBdr1 K~]Xx~F 下面总的结构就有了:
orWF>o=1 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。
5Th\wTh04 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。
o4 "HE* picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Y:CqQ 至此链式操作完美实现。
o ;9H~E dC4`xUv rx]Q,;" 七. 问题3
cMtUb 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。
QHXpX9 _eQ-'") template < typename T1, typename T2 >
6t<[- ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
X,M!Tp {
~D/Lo$K" return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
$0{h Uex }
CXu$0DQ( uFuH/(}K[ 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
mGwJ>'+d R/B/|x template < typename T1, typename T2 >
}#g &l*P struct result_2
V/\`: {
l YdATM(h typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
8%; .H- } ;
dhg($m B\|^$z2 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
Tz:,l$ 这个差事就留给了holder自己。
pi;fu 4ke.p<dG t
~]'
{[F template < int Order >
$Y$s*h_-/< class holder;
nJgN2Z template <>
!oRN,m[7)p class holder < 1 >
Pr1OQbg]8 {
cjLA7I.O public :
M_?B*QZJI template < typename T >
pxbuZ9w2Q struct result_1
1_xkGc-z< {
#RdcSrw)W! typedef T & result;
<|3F('Q" } ;
,
P1m# template < typename T1, typename T2 >
v!S(T];) struct result_2
Q^Vch(`&P {
IAmMO[9H typedef T1 & result;
RT%{M1tkS } ;
isnpSN"z template < typename T >
C{-Dv-<A> typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
h^."wv {
zEE:C|50 return (T & )r;
'L1yFv
}
djdSD template < typename T1, typename T2 >
D+BflI~9mP typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
j9%vw.3b {
H?=[9?1wI5 return (T1 & )r1;
L]X Lv9J0 }
][\ uH| } ;
Nhjz~S<o E_z,%aD[ template <>
! OVi\v
'm class holder < 2 >
8M['- {
hR>`I0|p& public :
]'#^ ~. template < typename T >
2C_I3S~U struct result_1
H!y-o'Z {
MqWM!v-M typedef T & result;
#Guwbg } ;
obX2/ template < typename T1, typename T2 >
ZE/Aj/7Qy struct result_2
Ox aS<vQ3 {
wxG*mOw typedef T2 & result;
~ayU\4B } ;
U|+`Eth8( template < typename T >
ccW{88II7w typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
#\}xyPS {
dKPx3Y' return (T & )r;
:'!_PN }
IxWX2yJ] template < typename T1, typename T2 >
} f!wQxb typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
7,{!a56zX {
4tt=u]: return (T2 & )r2;
4
$)}d }
1x0)mt3 } ;
;UQ&yj%x '
b,zE[Q T !pHT'J 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> >。
h5; +5B}D 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
gi/W3q3c6 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
5) 4?i p Je#3 return l(i, j) = r(i, j);
U<yKC8 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
w 3L+7V,! $yZP"AsAR return ( int & )i;
51>OwEf<R return ( int & )j;
@jr$4pM? 最后执行i = j;
2$ \#BG 可见,参数被正确的选择了。
(>om.FM Nu; 9 Z3 na .>Z erV&N,cI aXD|XE% 八. 中期总结
fqm6Pd{:( 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:
`7
J4h9K 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
<
$rXQ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
J\ ? 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
LC/%AbM ]@msjz' %B# 8 {<Vw55)#0Q h`:gMhn @%As>X<3t 九. 简化
,xC@@>f 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
=NL(L 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
3{-
8n/4
k 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
9\R+g5 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
v$|cF'yyF= +-*/&|^等
F)tcQO"G 2. 返回引用。
5lm>~J!/^ =,各种复合赋值等
4p(\2?B%f 3. 返回固定类型。
MJ@PAwv" 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
*2I@_b6& 4. 原样返回。
/3 ;t
&] operator,
SDW!9jm>R 5. 返回解引用的类型。
@(e/Y/ operator*(单目)
TP)}1@ 6. 返回地址。
safI`bw1 operator&(单目)
yKOC1( ~ 7. 下表访问返回类型。
j1$s^ -9 operator[]
2o`L^^ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
v1s0kdR,> operator<<和operator>>
&o)eRcwH` WS ^%<
h# OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
ohB@ij C! 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
ncij)7c)u p w`YMk template < typename Left >
R-Z)0S'ZR struct value_return
>VvA&p71b {
,fD#)_\g2 template < typename T >
<#:ey^q< struct result_1
IaR D"oCH {
nTPq|=C typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
ywbdV-t/ } ;
5+iXOs< UJQGwTA W template < typename T1, typename T2 >
vHx[:vuq: struct result_2
A]s|"Pav, {
^9?IS<N0] typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
p#AQXIF0 } ;
kR;Hb3hb } ;
I(:d8SF um1xSf1Xv A#Jx6T`a 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
#?RT$L>n i~EFRI@ 下面我们来剥离functor中的operator()
_B^Q;54c 首先operator里面的代码全是下面的形式:
r1[Jo|4vo kTs.ps8ei return l(t) op r(t)
%8g1h)F"S return l(t1, t2) op r(t1, t2)
r/mKuGa] return op l(t)
'C<4{agS return op l(t1, t2)
CR'1, return l(t) op
j
q1|`: return l(t1, t2) op
>Y"Ru#Ju9 return l(t)[r(t)]
Dt*/tVF return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
3 etW4 GC^>oF 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:
o0F&,|' 单目: return f(l(t), r(t));
di]TS9&9 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
5X,|Pn 双目: return f(l(t));
rE$=~s return f(l(t1, t2));
~k'SP(6#C 下面就是f的实现,以operator/为例
#Q61c Bh<6J&<n struct meta_divide
z[0B"f {
OS$^>1f" template < typename T1, typename T2 >
phqmr5s^H static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
QlK]2r9 {
~-o[v-\ return t1 / t2;
78/,rp#'_ }
0}I aWd^4 } ;
O
p,_d^ xh9Os < 这个工作可以让宏来做:
|'N)HH>; bGe@yXId5 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
.V`N^H:l template < typename T1, typename T2 > \
:[.**,0R static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
{#4F}@Q 以后可以直接用
fy|$A@f
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
vKmV<*K 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
^K'@W (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。。。)
yw+LT,AQ. T43Jgk, %{;1i 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
g!DJW YzVhNJWpw template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
![j?/376 class unary_op : public Rettype
IcP\#zhEv {
^n&_JQIXb Left l;
B'8/`0^n5 public :
5l4YYwd>v unary_op( const Left & l) : l(l) {}
jPa"|9A V3<H8pL template < typename T >
CWw#0 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
b ]u01T- {
+ Un(VTD return FuncType::execute(l(t));
QSSA) }
T?HW=v_a }YCpd )@ template < typename T1, typename T2 >
0<#>LWaM_ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
T1=T {
Tqj:C8K{ return FuncType::execute(l(t1, t2));
D,P{ ,/ }
JK'FJ}Z4 } ;
l~Rd\.O yr/G1?k%ML S^T
><C 同样还可以申明一个binary_op
]-"G:r f O ,5
u; template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
hU6oWm class binary_op : public Rettype
iR]K!j2 {
dpSNh1 Left l;
=bJ7!& Right r;
zy(NJ public :
Wmc@:
(n binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
p(Ux]_s% \45F;f_r6 template < typename T >
???` BF[| typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
zv0bE?W9 {
1s/548wu return FuncType::execute(l(t), r(t));
6W[~@~D= }
g0ks[ }f- wl7 (|\- template < typename T1, typename T2 >
ApNS0 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3t9Weo) {
<\ EJ: return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
!
G3Gr }
AW8*bq1 } ;
B;e (5y- 03H0(ku= y4)iL?!J~ 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
M>[e1y>7 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
z"P/Geb:O DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
`3yK<- 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。
Z@,[a 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
d$hBgJe>N 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。。。
Q|xa:`3? 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
TyhO+; 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)
GRh430V[ 下面是修改过的unary_op
|p.|zH JIPBJ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
qWM+!f class unary_op
S#:l17e3 {
?W2u0N Left l;
+}R#mco5K -nXlW public :
}Xvm(
; %+^Qs\j unary_op( const Left & l) : l(l) {}
`vZX"+BAh Y'C1L4d template < typename T >
=M=v;
,I- struct result_1
8W Etm} {
-}_1f[b typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
YS:p(jtd } ;
=;Dj[<mJ45 ly:2XvV3~ template < typename T1, typename T2 >
T~L&c struct result_2
e|N~tUVrrN {
>L')0<!& typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
+pRNrg?k } ;
A `{hKS }O Y/0p-Z template < typename T1, typename T2 >
X,{ 3_ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+z4E:v {
&`oybm-p( return OpClass::execute(lt(t1, t2));
TV=K3F5)M }
McpQ7\*h ocu,qL)W template < typename T >
m?kyAW'| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Dxy^r*B {
kH8/8 return OpClass::execute(lt(t));
MU%7'J :_ }
v7n@CWnN @VPmr}p:{ } ;
u*/+cT uP+VS>b +Qf}&D_ 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
H@1}_d 好啦,现在才真正完美了。
|nE4tN#J< 现在在picker里面就可以这么添加了:
/3&MUB*z&y 0` .5gxm template < typename Right >
L0oVXmlr picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
|Ve,Y {
VD<z]@ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
2vWn(6` }
Q8MIpa!: 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。
7Ja*T@ ! h A,BYi$ z0OxJ e c_8<N7 C A;
wT`c 十. bind
UWidT+'Sa 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。
J ZkQ/vp( 先来分析一下一段例子
Ptf(p` a>x6n3{ /ywP
0 int foo( int x, int y) { return x - y;}
e[16
7uU bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
vd)zvI bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Q;J(
5; 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。
?xrOhA9 我们来写个简单的。
7B)1U_L0H 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
5VJe6i9; 对于函数对象类的版本:
}opw_h+/F Ulx]4;uzf template < typename Func >
fbU3-L? struct functor_trait
lLDZ#'&An {
[}]yJ+) typedef typename Func::result_type result_type;
rlD!%gG2x } ;
*= ?|n 对于无参数函数的版本:
15hqoo9! Fj(GyPFG template < typename Ret >
/0 4US5En struct functor_trait < Ret ( * )() >
P:t .Nr" {
#-@uLc typedef Ret result_type;
.p, VZ9 } ;
6y~F'/ww 对于单参数函数的版本:
Rq%Kw> {& Q2D!Agq=D template < typename Ret, typename V1 >
xhOoZ- struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
tM^4K r~o, {
5|nc^
12 typedef Ret result_type;
<l$ d>, } ;
X.#)CB0c1Q 对于双参数函数的版本:
P6R_W #,u|*O: template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
z V\+za, struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
t2s/zxt {
10i$ b<O typedef Ret result_type;
msM1K1er } ;
7oWMjw\ 等等。。。
Hddc-7s 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
kQ}n~Hn 94?WL template < typename Func >
UhpJG O struct func_return
s0^(yEcq {
,_fz)@) template < typename T >
4a"Fu<q struct result_1
u}gavG l {
P=5+I+ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ANy*'/f } ;
GD{L$#i! c&!mKMrk template < typename T1, typename T2 >
acR|X@\3 struct result_2
Cq"KKuf {
hU8Y&R)=9 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
`X}:(O^GO } ;
0n}13u=} } ;
M[gL7-%w\ yGf7k>K' dy&UF,l6 最后一个单参数binder就很容易写出来了
7l=;I % [/UchU]DT template < typename Func, typename aPicker >
*q*3SP/ class binder_1
$Sgf jm {
+t+<?M B Func fn;
:q]9F4im aPicker pk;
/,I cs public :
lGl'A}]#$ UtQey ;w template < typename T >
9)ALJd,M struct result_1
>H!Mx_fDL {
_XV%}Xb' typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
:x)H!z
P } ;
xi=ApwNj pn
gto template < typename T1, typename T2 >
iqQT ^
struct result_2
8w&-O~M {
UJ)pae typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
2gPqB*H } ;
DH-M|~.sf^ IW3k{z binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
QEhn VThr]$2Y template < typename T >
hm`=wceK typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:"\,iH {
\^c4v\s<o# return fn(pk(t));
wZiUzS;v }
:$MOdL[ir template < typename T1, typename T2 >
I6W`yh`I) typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
zTF{ g+ {
O?JJE8~'] return fn(pk(t1, t2));
NXU:b"G
S }
V&M*,#(? } ;
3'0Pl8 =?<WCR
C* 3@>F-N 一目了然不是么?
`6D?te 最后实现bind
dAh.I3 cz>,sz~i 5ilGWkb`'X template < typename Func, typename aPicker >
N+|NI?R?} picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
GM%+yS}(P {
}02`ve* return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
jwDlz.sW! }
=
xO03|T;6 C82_)@96 2个以上参数的bind可以同理实现。
`@~e<s`j 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。
Y'iX
Ts5)r( 十一. phoenix
\G" S7 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
M&Ka^h;N LVj1NP for_each(v.begin(), v.end(),
2$JGhgDI (
4G c
M do_
#z*,CU#S9d [
H_DCdUgC' cout << _1 << " , "
K p3}A$uV ]
tIsWPt]Y .while_( -- _1),
OXEk{#Uf[3 cout << var( " \n " )
Z2% HQL2 )
L"bOc'GfQ );
=)[m[@,c =q4}( 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:
rFRcK>X\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
I"07x'Ahq3 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
^\\3bW9}H 那么我们就照着这个思路来实现吧:
(#Y~z',I Da=EAG-{7 Mt[yY|Ec| template < typename Cond, typename Actor >
XE}gl&\ class do_while
kRp]2^}\s\ {
22`^Rsb,6L Cond cd;
x84!/n^z Actor act;
-aoYoJ ' public :
4T@:_G2b template < typename T >
_gvFs%J struct result_1
:t}\%%EbmE {
{VgE07r typedef int result_type;
IC`3%^ } ;
')X(P> DXFu9RE\{ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
51#*8u+L $
V^gFes template < typename T >
p@m0Oi,= typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
z:Ml;y {
qpjY &3SI do
_5oTNL2 {
p=8Qv act(t);
*;7y5ZJ }
'solCAy while (cd(t));
Q#bW"},^k return 0 ;
9mF' }
~6[?=mOi' } ;
p@<Q? &OMlW_FHR V>@[\N[ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
U&!TA(Yr 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。
7+O)AU{ 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。
) `u17
{ 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。
KII{GDR] 下面就是产生这个functor的类:
a:kAo0@":j D31X {dJ VF%QM;I[Rc template < typename Actor >
!ifU}qFzK class do_while_actor
|LHJRP-Z {
:ym?]EL4o Actor act;
SeX ]|?D public :
!FEc:qH do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
wq)*bIv W^(zP/ template < typename Cond >
b IDUa picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
7- B.<$uC } ;
o3J#hQrl H;Wrcf2 O[@!1SKT0 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
xQoZ[ 最后,是那个do_
u?osX;'w L\:|95Yq VUb>{&F[ class do_while_invoker
q6zVu( {
7CIN!vrC|1 public :
5{c;I<0 template < typename Actor >
%xt9k9=vZ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
"TZq")- {
(lk9](;L return do_while_actor < Actor > (act);
TCr4-"`r-{ }
^Hd[+vAvR } do_;
y Zafq"o &Mh.PzO=b 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
L^J4wYFTO 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
]e>qvSuYh 最后来说说怎么处理break和continue
6g(;2gY 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。
bLqy7S9x 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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