一. 什么是Lambda
:2j`NyLI. 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
{XU!p: x 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,
du$lS':` 7 7bwYKIn ((gI OTV T.cTL.} class filler
)2c]Z| {
/)[-5n{ public :
Z"c-Ly{vEj void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
U-DQ?OtmC@ } ;
+E.
D: =cRmaD 2Pb+/1*ix 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
d5-Q}D,P PxYK)n9& ?Tc|3U rn
.qs for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
zWo @7}XBg[pI igL5nE=n 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
9Qszr=C0 +788aK,{# =w`Mc\o " 7=G6ao7 二. 战前分析
|6^a[x3/U 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
q25p3 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
2|7:`e~h {ccc[G?>.Q }Rz,}^B for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
G9XkimQ' /* --------------------------------------------- */
!{*yWpZ: vector < int *> vp( 10 );
8^EWD3N` transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
i'<hT
q4 /* --------------------------------------------- */
@~vg=(ic( sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
R:n|1]*f3X /* --------------------------------------------- */
bbq`gEV int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
OybmyGHY /* --------------------------------------------- */
e!0xh for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
2MB>NM<xO /* --------------------------------------------- */
ajkV"~w',| for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Q"s6HZ"YI Xc+YoA0Ez p p0356 I]n X6=j5 看了之后,我们可以思考一些问题:
iJdJP)!tz6 1._1, _2是什么?
`'|6b5`2j 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
<Z t ]V`- 2._1 = 1是在做什么?
Z42q}Fhm*R 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
Q1Qw45$ 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。
(,sz. vE`;1UA} cFie;k 三. 动工
j)G%I y[` 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
N5l`Rq^K ax5n} @[joM*U w}6~t\9D template < typename T >
\>4>sCC class assignment
'`k {
ommW T value;
K?M~x&Q public :
ThP~k9- assignment( const T & v) : value(v) {}
oeKl\cgFx template < typename T2 >
sRLjKi2D T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
lq-F*r\/~+ } ;
/Q W^v;^ /Gnt.%y& B t3++ Mj 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
k6DJ(.n'%a 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
IM6n\EZ^ +z9BWo!{I 1c/<2 xO~ "1""1"; class holder
wY8Vc" {
jCj8XM{c> public :
_[8JSw7 template < typename T >
iuqJPW^} assignment < T > operator = ( const T & t) const
>r)UDa+ {
_s-X5xU return assignment < T > (t);
ZwxEcs+UM }
OWz{WV. } ;
R4)l4rnO 6`7`herE} _\+0e:Ae 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:
CBdr1 K~]Xx~F static holder _1;
orWF>o=1 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
5Th\wTh04 lpd~U 2& for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
o4 "HE* 而不用手动写一个函数对象。
wmK;0 )|H }x{1{Bw>Y (j:[<U P\[K)N/ 1 四. 问题分析
I|bX;l 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。
Gn6\n'r0 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。
41B.ZE+*qd 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
VwBw!,%Ab 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
7^)yo#i4 下面我们可以对这几个问题进行分析。
[$$R>ELYQ ;E{@)X..| 五. 问题1:一致性
'M?pg$ta_V 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
U4a8z<l$ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
} j6|+ L#D)[v" struct holder
Y$^vA[]c> {
~y Dl& S //
"AqLR template < typename T >
`{yD\qDyX T & operator ()( const T & r) const
= ?/6hB=7< {
.2P3 !KCL return (T & )r;
7"eIZ }
U1yspHiZ } ;
-hF!_);{ rWJRoGk/ 这样的话assignment也必须相应改动:
(.z0.0W wko9tdC=U template < typename Left, typename Right >
|J-tU)|1vl class assignment
B}y#AVSA {
]We0 RD"+ Left l;
9l[C&0w#\ Right r;
@d5t%V\ public :
BVv-1$ U^ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
b!QRD'31'j template < typename T2 >
7
mA3&<&q T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
~s?y[yy6i } ;
Z@JTZMN_ %"E!E1_Sv 同时,holder的operator=也需要改动:
A[Ce3m &RS)U72 template < typename T >
ndBqXS assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
:1UOT'_ {
K^/.v<w return assignment < holder, T > ( * this , t);
fP;I{AiN~ }
>Ir?)h ( t"|XSF 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。
+U1fa9NSn 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
t=fAG,k5 /lHs]) , return l(rhs) = r;
<g&GIFE, 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。
Nb0T3\3W 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
RY,L'GtO FD8 template < typename Tp >
PJKxh%J class constant_t
tOj5b7'ui {
m,4'@jg0 const Tp t;
uW(Ngcpr public :
L]X Lv9J0 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
][\ uH| template < typename T >
{j[*:l0Ui const Tp & operator ()( const T & r) const
1 j|XC {
z`J-J*R>d return t;
A6;[r #C }
]3U|K .G } ;
pXNH aO:A pOAO 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
|f}`uF 下面就可以修改holder的operator=了
H!y-o'Z {v3@g[:| template < typename T >
grd
fR`3 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
#b&=CsW` {
aXbj pb+ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
hg^klQD }
c)QOgXv 'F1<m^ 同时也要修改assignment的operator()
Hc0V4NHCaL x;7p75Wm template < typename T2 >
esv<b>`R T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
`1
Tg8 现在代码看起来就很一致了。
}V+&o\4 ,+5!1>\ 六. 问题2:链式操作
(elkk# 现在让我们来看看如何处理链式操作。
?G5,x 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。
T< <N U"n 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。
YL4yT`* 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。
?I.bC 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
"W}+~Sn h5; +5B}D template < typename T >
*;
6LX struct result_1
-,"eN}P^ {
8?o{{ay typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
8L))@SA+uJ } ;
w (,x{Bg\ NCx)zJ\S 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:
^X*l&R_=R p!(]`N template < typename T >
K!G/iz9SB struct ref
Kku@!lv {
xAf?E%_pi typedef T & reference;
%(1y } ;
Z3 na .>Z template < typename T >
0te[i*G struct ref < T &>
$O9#4A; {
M[Jy?b) typedef T & reference;
i:^
8zW } ;
*pGbcBQ Js,.$t 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
~HX'8\5 Ed"p|5~ template < typename T >
;uU 8$ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
4=;`\-7! {
CakB`q(8 return l(t) = r(t);
<*4r6UFR }
gn${@y? 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。
3_Re>i 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
'p,54<e `9VRT`e 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
sGJZG _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
)9rJ]D^B _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
DM !B@ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
["Jt2 最后的布局是:
A@ G%*\UZ Add
mLeK7?GL / \
VSm{]Z!x Divide 5
UZW)% / \
14Jkr)N _1 3
w5Yt mnP 似乎一切都解决了?不。
xNxSgvco, 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。
Z
uO
7N 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。
$,7Yo
nc OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
!*-|s}e Jpo(O>\P template < typename Right >
?7aeY5p assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
WNV}@ Right & rt) const
, *Z!Bd8 {
<3bFt [ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Ykj+D7rA: }
qmGLc~M0 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
EYKV}` XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
RMxFo\TK; 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
3gba~}c) 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
+C[%^G-: 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
>VvA&p71b 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
,fD#)_\g2 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
<#:ey^q< &B ^LaRg template < class Action >
-xU4s class picker : public Action
nTPq|=C {
ywbdV-t/ public :
5+iXOs< picker( const Action & act) : Action(act) {}
69{q*qCW // all the operator overloaded
vHx[:vuq: } ;
Wc{/K6]f H<wkD9v}H5 Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
|`ZW(}~ 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
-Y/c]g 4Y}{?]>pu template < typename Right >
Z[zRZ2'i5 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
>iI-Cs7TD {
i~EFRI@ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
r1[Jo|4vo }
kTs.ps8ei 8A2 _4q@34 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
r/mKuGa] 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
HO9w"){d$ c`_[q{(^m template < typename T > struct picker_maker
\zyvu7YA {
IkJ-*vI6 typedef picker < constant_t < T > > result;
2umgF } ;
4xD`Z_U template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
:5BVVa0oR {
a}/ A]mu typedef picker < T > result;
8{4jlL;"`? } ;
uBfSS\SX| mvt%3zCB! 下面总的结构就有了:
rl](0"Y0
t 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。
6Y&`mgMF' 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。
P
jh3=Dr picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
F>[T)t{m= 至此链式操作完美实现。
y` 6!Vj l {:c5/
,7c; BBlYy5x 七. 问题3
me&'BQ 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。
{Z(kzJwN :c`Gh< u template < typename T1, typename T2 >
vAjvW&'g ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
O
p,_d^ {
|tuh/e@dx return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
i5jsM\1j }
MPD<MaW$ xv>]e <": 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:
XMw*4j2E ='<789wT template < typename T1, typename T2 >
QNm8`1 struct result_2
j)b[7% {
`ehcj
G1nY typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
i9j#Tu93 f } ;
.h[yw$z6 LF\HmKM, 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
NNP ut$. 这个差事就留给了holder自己。
/K\]zPq h@yn0CU3. .*Ylj2nM template < int Order >
j NkobJ1 class holder;
YzVhNJWpw template <>
![j?/376 class holder < 1 >
;30SnR/ {
nb_$g@ 03 public :
`D={l29H template < typename T >
b,uudtlH struct result_1
i-gN<8\v {
G#nZ%qQ:I typedef T & result;
fm1yZX?` } ;
_mc-CZ template < typename T1, typename T2 >
OV,t| struct result_2
1paLxR5 {
3
G_0DS typedef T1 & result;
6w)a.^yx7 } ;
jWqjGX` template < typename T >
\x;`8H typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
/Xk-xg+U {
25{-GaB return (T & )r;
+Fa!<txn }
^c| _%/ template < typename T1, typename T2 >
X_aC$_b typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Yh2[
nF_ {
G[$g-NU+ return (T1 & )r1;
sFV&e->AN\ }
xTg=oq } ;
5L\&"[' dpSNh1 template <>
=bJ7!& class holder < 2 >
zy(NJ {
x7ZaI{ public :
B"?ivxM:U template < typename T >
#.j}: struct result_1
T: I34E[ {
7]H<ou typedef T & result;
.W
s\%S } ;
w;;9YFBdM template < typename T1, typename T2 >
,=V9? struct result_2
g0ks[ }f- {
XR|U6bf] typedef T2 & result;
Gy)2 } ;
D$Eq~VQ template < typename T >
<\ EJ: typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
!
G3Gr {
AW8*bq1 return (T & )r;
gE: ?C2 }
A~}5T%qb template < typename T1, typename T2 >
]p!)8[< typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
QTC!vKM {
HT
."J return (T2 & )r2;
%z~=Jz^ }
55Y a(E } ;
/]oQqZHv .tcdqL-' nO+R>8,Q 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> >。
Jb*E6-9G 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
v=d16 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
CorV!H4
Xz`0nU return l(i, j) = r(i, j);
"S H=|5+ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
D$N;Qb l"-Z#[ return ( int & )i;
o$Ju\(Y$<+ return ( int & )j;
m~0Kos%^*b 最后执行i = j;
Z C<+BKS 可见,参数被正确的选择了。
G>Hg0u0!, $b(CN+# rCUGaf~ nF
B]#LLv ]f_`w81[ 八. 中期总结
h0$Y;=YA 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:
6EeO\Qj{ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
|j~l%d*<w 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
9l(T>B2a 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
vUCmm<y ;5DDV6 \PWH(E9 Wdi`ZE 0SDnMij&bf #%EHcgF 九. 简化
4Cv*zn 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。
(x
fN=Te,- 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
``%yVVg}
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::M}^2 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
k/(]1QnW +-*/&|^等
NfUt\ p* 2. 返回引用。
,u>[cRqw =,各种复合赋值等
||?@pn\ 3. 返回固定类型。
!Au#j^5K-o 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Q(36RX%@ 4. 原样返回。
V';l H2 operator,
o7t{?| 5. 返回解引用的类型。
5owK2 operator*(单目)
bQ(-M: 6. 返回地址。
@fb"G4o`: operator&(单目)
\<ysJgqUG 7. 下表访问返回类型。
^e=G} N^ operator[]
gB~^dv { 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
YS_3Cq operator<<和operator>>
C]p@7"l /'VbV8% 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。
7Ja*T@ ! h 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
;tSAQ j+@3.^vK template < typename Left >
`BVmuUMm struct value_return
]f0OmUHR5i {
1
+[sM template < typename T >
!I.}[9N struct result_1
'%82pZ,? {
Nte$cTjX typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
9z..LD( } ;
ES?*w@x Qe{w)e0}` template < typename T1, typename T2 >
`XpQR=IOMb struct result_2
z$WLx {
k/D{&(F ~ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
5'c#pm\Q } ;
4Y$\QZO } ;
5C&*PJ~WA 0EF~Ouef (|F.3~Amq 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
$rI 1|;^ 7[w<v(Rc 下面我们来剥离functor中的operator()
vFB^h1k~.M 首先operator里面的代码全是下面的形式:
JJM<ywPGp 2 rr=FJ return l(t) op r(t)
QW$p{ zo return l(t1, t2) op r(t1, t2)
l<BV{Gl return op l(t)
!1fZ7a return op l(t1, t2)
U8AH,?]# return l(t) op
'It8h$^j return l(t1, t2) op
Xh>($ U return l(t)[r(t)]
(6Od return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
fum.G{} P.qzP/Ny 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{jvUYrKH 单目: return f(l(t), r(t));
)9:5?,SO return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
EG;E !0 双目: return f(l(t));
RQb}t, return f(l(t1, t2));
@1Q-.54a 下面就是f的实现,以operator/为例
Pal=I) P/girce0 struct meta_divide
hd u2?v@ {
8M@'A5] template < typename T1, typename T2 >
[d8Q AO1;) static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
RGE(# {
{X&lgj return t1 / t2;
80wzn,o
S }
?UZt30|1 } ;
?)y^ [9 +)iMJ]> 这个工作可以让宏来做:
(rd
[tc Ca
PHF@6WN #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
m$kQbPlatN template < typename T1, typename T2 > \
lOk8VlH<h static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
9MYk5q.X: 以后可以直接用
=y4dR#R(\ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
b1KtSRLV 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
*Bq}.Yn (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。。。)
&J*M 1XMR7liE 8&)v%TX 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
1(Ta*"(0Ip
G$+v |z template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
$KO2+^%y class unary_op : public Rettype
LWN{ {
jb-kg</A Left l;
B-R#?Xn:!I public :
sa(.Anmlj unary_op( const Left & l) : l(l) {}
`;E/\eG" u]};QR template < typename T >
*iEtXv typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
eZLEdTScM {
~0a5 return FuncType::execute(l(t));
B6Vlc{c5SO }
]~KLdgru_ ^AS\a4`/ template < typename T1, typename T2 >
b}3"v( typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
t>I.1AS {
T)rE#"_]{ return FuncType::execute(l(t1, t2));
2gPqB*H }
}$)~HmZw } ;
p39$V[*g( RFM;?!S O%%Q./oh 同样还可以申明一个binary_op
=8_b&4.:& >{AE@@PB^ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
$H*8H` class binary_op : public Rettype
y,?=,x}o# {
UV(`. Left l;
rDl/R^w" Right r;
+B{u,xgg public :
"Lvk?k
)hx binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
auI`'O`/ p$"~vA . template < typename T >
CLND[gc typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
M|nLD+d~8 {
rzdQLan return FuncType::execute(l(t), r(t));
*mV?_4!,f7 }
[__P-h{J <hzHrx'o{ template < typename T1, typename T2 >
IlF_g` typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
y/@Bhzc {
&q&z$Gc;m return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
f (C:J[;Z }
P%B|HnG^ } ;
mN-O{k0\ +:Xg7H* FM%WMyb[ 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
UhR^Y{W5 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
"IS; o o$g DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
,3rsjoKhd 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。
WiH8j$;xu 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
y%|E z 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。。。
aP (~l_ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
aGWO3Nk 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)
0~<?*{~ 下面是修改过的unary_op
h0-.9ym ;{8 X+H template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
em7L`, class unary_op
pPxgjX {
ZKW1HL ]m Left l;
ys!O"=OJ Dhm;K$T public :
4~Q<LEly
p7+>]sqX unary_op( const Left & l) : l(l) {}
!pfpT\i]N: C!_=L?QT^ template < typename T >
eG+$~\%Fub struct result_1
O-0 5. {
'RwfW|~6 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Q?hf2iw } ;
%#fjtbeB ka=A:biz template < typename T1, typename T2 >
1/bTwzR.g struct result_2
&R/-~w5 {
Jj%xLv% typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
F.(W`H*1+ } ;
QlVj#Jv;~ 3Ch42< template < typename T1, typename T2 >
"#36- typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4iSN.nxIZ {
EqHToD I3 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Ag3+z+uS }
LD{~6RP `4ga~Ch template < typename T >
[6\O
<-? typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5k=04=Iyh# {
G(A7=8vW return OpClass::execute(lt(t));
Y8}y0]V }
9k4z__K e p Dg!Cs } ;
io"NqR#"v x`2dN/wDhf 5T"h7^}e 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
-5os0G80 好啦,现在才真正完美了。
c.Izm+9k 现在在picker里面就可以这么添加了:
/: -ig .YY ;
p+C0!B2 template < typename Right >
\k$cg~ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
e Vj 8u {
o7gZc/?n return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
.$f0!`
t }
8\)4waz$ 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。
3Zz_wr6 sw$JY}Q8x MB5V$toC a@_n>$LZL bTx4}>=5l 十. bind
A\"4[PXpQ 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。
XYV`[,^h& 先来分析一下一段例子
$v8T%'p+ 8z-wdO\ ]Gj%-5G int foo( int x, int y) { return x - y;}
b;`MHEzw&q bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
'[[IalQ? bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Dir# [j 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
t&yuo E 我们来写个简单的。
5s0`T]X- 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
+pv..\ 对于函数对象类的版本:
17:7w ?r$&O*; template < typename Func >
T_\hhP~ struct functor_trait
](+u'8 {
@Rd`/S@ typedef typename Func::result_type result_type;
E)'T;% } ;
uw>y*OLU+ 对于无参数函数的版本:
'*U_!RmQ _0&U'/cs template < typename Ret >
#pD=TMefC struct functor_trait < Ret ( * )() >
uYE"OUNWL {
QVb{+`.7 typedef Ret result_type;
BL0xSNE** } ;
kT^`j^Jr 对于单参数函数的版本:
? _[q{i{ H_iQR9Ak7 template < typename Ret, typename V1 >
?U:c\TA,m struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
@q|c|X:I {
gsIp y typedef Ret result_type;
Rs'mk6+ } ;
vN6)Szim 对于双参数函数的版本:
So NgDFD wG 5H^>6u> template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
[MAvU?; struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
vA?3kfL|# {
}y|_v^ typedef Ret result_type;
1LmbXH]% } ;
h?QGJ^#8 等等。。。
gE23C*!'&: 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
H'@@%nO( "NV~lJS% template < typename Func >
%u?A>$Jn struct func_return
P?=}}DI {
|l~#qeZ% template < typename T >
pSx}:u^am struct result_1
|UQGZ {
Fp+fZU typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
On;7 } ;
!'bZ|j% m*AiP]Qu template < typename T1, typename T2 >
9*a"^ struct result_2
BS?rKtdm( {
_:XX+3W7 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
gp\o|igT } ;
SG)|4$" } ;
aqP"Y9l s8*Q@0 >Qf`xUZ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
#%/0a 'V4B{n7h template < typename Func, typename aPicker >
qwuA[QkPi class binder_1
No'Th7=|S {
K pKZiUQm Func fn;
1?y
QjW, aPicker pk;
AHplvksb public :
e1H2w?
s _dVA^m template < typename T >
8$ _8Yva"e struct result_1
_.GHtu/I {
+qa^K%K typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
!$0ozDmD } ;
e$-Y>Dd )5<c8lzp template < typename T1, typename T2 >
xf3/J{n3 struct result_2
\lpvRZ\L&g {
9!Bz)dJ3 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
LII4sf] } ;
JF9r[% U;]h/3P binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
fp$U%uj 2()/l9.O' template < typename T >
Y-v6M3$ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
hhJ>>G4R2 {
^Zq3K return fn(pk(t));
LHusy;<E[ }
U1pwk[ template < typename T1, typename T2 >
Wl{}>F`W[ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
sWMY
Lo {
)#Id=c return fn(pk(t1, t2));
Uclta }
'q{d? K } ;
"IzM: e~G um 6$5SS# 一目了然不是么?
03I*@jj 最后实现bind
pq*4yaTT' 9{R88f?; 0PJ7o#}_{@ template < typename Func, typename aPicker >
{xQ(xy picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
"tU,.U {
*qw//W return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
n{z!L-x^b }
3Ebkq[/*% 4nD U-P#f 2个以上参数的bind可以同理实现。
>^adxXw.o 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
9y*pn|A[F cG4$)q;q 十一. phoenix
wGx*Xy1n< Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
q4KYC!b 6V @ [<d for_each(v.begin(), v.end(),
d6g^>}-!t (
WTj,9 do_
Si=u=FI1e [
iR{*XE
cout << _1 << " , "
MY z\ R
\ ]
x4/f5 .while_( -- _1),
\`|OAC0a cout << var( " \n " )
?`=r@ )
F'JceU );
a*{ -r] XjJ[7"hs* 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:
5H/D~hr& 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
)C#b83 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
1|H(q 那么我们就照着这个思路来实现吧:
k`r`ZA(kQ- =o,6iJ^?$m Qg
gx: template < typename Cond, typename Actor >
gP>`DPgb^ class do_while
KOVR=``"/ {
R}0!F2 Cond cd;
mI3
\n Actor act;
f VpE&F public :
(-hGb: template < typename T >
5c6?$v/ struct result_1
yxL(mt8 {
~cW,B} typedef int result_type;
hD>cxo } ;
E9v_6d[ F@kd[>/[ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
VK]sK e s92SN F}g template < typename T >
2sahb#e
) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+jGSD@32> {
bv4G!21]*; do
W3 2]#M= {
>Ef{e6 act(t);
.a]9 rQQ&_ }
L
[=JHW while (cd(t));
VgcLG ]tE[ return 0 ;
<P1x3 }
gSXidh}^ } ;
:B5M#D!dO rCgoU
xW` \[W)[mH_ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
M%qHf{ B 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。
*BAR`+;U 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。
b&E9xD/;r 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。
NKE,}^C 下面就是产生这个functor的类:
N9gbj%+ y-^m GilmJ2< template < typename Actor >
Ig"QwvR class do_while_actor
p2uZ*sY(D {
y-#01Z Actor act;
5BB:. public :
b]xE^zM-I` do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
[mA\,ny9 y#)ad\ template < typename Cond >
?S~j2 J] picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
kr>H,%3~ } ;
pF}WMt 2 s<uT D:vX/mf;7 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
C`r{B.t`GT 最后,是那个do_
&BS*C} }, NX9K%J *_CzCl^
class do_while_invoker
xJ|_R,>.H {
0`%Ask public :
?'+kZ| template < typename Actor >
.Arcsg do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
xdkC>o4> {
mPS27z( return do_while_actor < Actor > (act);
&(i_s }
;{f4E)t 7 } do_;
qttJ*zu 6PdLJ#LS 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
xfADks2w 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
yHjuT+/wM, 最后来说说怎么处理break和continue
\S[I:fw#& 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。
kP,^c{ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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