一. 什么是Lambda
a>'ez0C 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
2Wz8E2. 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,
_\}'5nmw\
d,V#5l-6 ,Of^xER` O1J&Lwpk, class filler
q8v[u_(yD {
i2~uhGJ public :
f"QiVJq void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
(+>
2&@@< } ;
[1VA`:?W QPJ\Iu@D$ d(T4Kd$r 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:
{r,Uik-nL wA=r]BT G<;~nAo?f0 $J`O-"M
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
h:YD$XE \k.`xG? N+|NI?R?} 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
GM%+yS}(P n|w+08c" 1F^Q* t{ 9-KhJq% 二. 战前分析
B `~EA] d 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。
^Xk!wJ 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
I&;>(@K P[nc8z[
~[g(@Xt for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
21uK&nVf^l /* --------------------------------------------- */
OSgJj MQ vector < int *> vp( 10 );
)'_[R@ThB transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
b(H{i}{] /* --------------------------------------------- */
rs&]46i/p sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
q$Gs;gz^( /* --------------------------------------------- */
B0fOAP1 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
n~N>;mP /* --------------------------------------------- */
]gk1q{Ql< for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
ze+YQF /* --------------------------------------------- */
};/QK* for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
zUfq. /`*{57/3 =}^NyLE? eUyF<j 看了之后,我们可以思考一些问题:
Jl
Do_} 1._1, _2是什么?
>
;,S|| 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
9u B?-. 2._1 = 1是在做什么?
:!`"GaTy 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
e
w^(3& Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
[XfR`@ QU"WpkO -+#%]P8l 三. 动工
f%Q{}fC{* 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Gm=qn]c 9wgB JJl7 <n2@;`D 8+zW:0"[ template < typename T >
WRh5v8Wz0 class assignment
Jh26!%<Bl {
Q]:O#;"< T value;
g{8RPw] public :
/WrB>w assignment( const T & v) : value(v) {}
f98,2I(>`+ template < typename T2 >
2"Os9 KD T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
^9g$/8[^c_ } ;
z;c>Q\Q b$ G{^ 1K72}Gj)ZL 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
g 9_ zkGc7 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
]K=#>rZrB ;FPx DJP6Z 2;}leZ@U class holder
^|Ap_!t$; {
m5\T, public :
&OMlW_FHR template < typename T >
V>@[\N[ assignment < T > operator = ( const T & t) const
U&!TA(Yr {
YB#fAU return assignment < T > (t);
=$>=EBH,cm }
`+7F H } ;
615Ya<3f8 ,6)N. ks405 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:
xEb>6+-F@ #8$?#
dT static holder _1;
o`U}uqrO Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
ZlT }cA/n pu-HEv}]a| for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
eV;r /4 而不用手动写一个函数对象。
_:x]'w% 9^gYy&+>6] E
C?}iP Ss3p6%V/ 四. 问题分析
^QK`z@B 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
twT/uBQ4a 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
-'rdN i 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
3]Z1kB 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
N5
ME_) 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Ltlp9 S VUb>{&F[ 五. 问题1:一致性
q6zVu( 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
7CIN!vrC|1 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
/x VHd w^yb`\$ struct holder
l45/$G7 {
|;ztK[( //
c4JV~VS+ template < typename T >
j-<]OOD T & operator ()( const T & r) const
j3j?2#vR {
ER0
Yl return (T & )r;
du65=w4E! }
?OD$`{1 } ;
2qMiX|Y wQ_4_W 这样的话assignment也必须相应改动:
~#_~DqbMZ5 q+g,?;Yx template < typename Left, typename Right >
b--=GY))F class assignment
~Y 6'sM| {
O<u=Vz3c~0 Left l;
>O'\
jp}$l Right r;
_~kw^!p>Kr public :
'Wlbh:=$ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
bJd|mm/v template < typename T2 >
AdX))xgl T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
uLhGp@Dx } ;
Od1\$\4Z Sj+H{xJi 同时,holder的operator=也需要改动:
pUIN`ya[[ Q(|@&83]. template < typename T >
A8{jEJ=)P assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
yD\q4G {
1w,_D.1' return assignment < holder, T > ( * this , t);
c<lp<{; }
RS5<] dy f:o.[4p2 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。
i7x&[b 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
"LBMpgpU 0~|0D#klB return l(rhs) = r;
(i
"TF2U,< 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。
fSo8O 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
19 5_1?'< v%tjZ5x template < typename Tp >
<Q[%:LD class constant_t
3Y#Q'r? {
~i,d%a const Tp t;
&l(T},-X public :
7)?C+=,0 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
H2X_WSwm template < typename T >
w$]G$e const Tp & operator ()( const T & r) const
kmQ:wf: {
LdUz;sb return t;
G% F#I }
B=SA
+{o } ;
SN6 QX!3 ,@*5x'auK 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
u[a-9^&g 下面就可以修改holder的operator=了
{^]qaQ[5N 92TuuN#{ template < typename T >
FFT)m^4p. assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
x39tnf/F {
*5'8jC"2g return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
c`E>7Hjr- }
#MC#K{Xd 5Tsz|k 同时也要修改assignment的operator()
Kz'GAm\ oj 8r* template < typename T2 >
X5WA-s(?0 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Xo PJ?63 现在代码看起来就很一致了。
vo/x`F'ib pY&6p~\p 六. 问题2:链式操作
g=:o 'W$@ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
#2=l\y-# 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
~WrpJjI[ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
pte\1q[N 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
q<}IO 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
h#1:ypA6l =dXHQU&Q template < typename T >
)nd^@G^ struct result_1
vJE=H9E {
*|&Y ,H? typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
g *5_m(H } ;
2dts}G u#6s^
)W 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
[s}W47N1 !@C-|=9G template < typename T >
Zpd-ob struct ref
'o='Q)Dk {
/_{-~0Z=@B typedef T & reference;
T;u;r@R/ } ;
w1Bkz\95 template < typename T >
rCJ$Pl9R struct ref < T &>
*`a$6F7m4 {
3.movkj typedef T & reference;
]&D dy&V } ;
C eEhe }B%9cc 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
*r.%/^@ b+Q{Z* template < typename T >
+2[0q% i typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
9KK^1<46c {
RHsVG &<j return l(t) = r(t);
[3dGHf;miw }
@(R=4LL 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
g0 f4>m 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
VEV?$R7; 1 |z4]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
y[J9"k(@ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
XT/t\\Z`U _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
:EW1I>}_ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
=Ti!9_~ 最后的布局是:
+S+!:IB Add
II'.vp / \
fhi}x( Divide 5
gX" / \
5Q"yn2b4 _1 3
bI.hG32 似乎一切都解决了?不。
nw+t!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。
Sr+hB>{ 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。
'c~SE> 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:
vhMoCLb nscnG5'{+ template < typename Right >
5,xPB5pK assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
+B{u,xgg Right & rt) const
)[eTZg {
_J*l,]}S return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
qt:B]#j@ }
xst-zfkH` 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
5$i(f8* XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
7,)E1dx -V 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
I(UK9H{0$ 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。
0H rvr 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。
hq"nRH 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?
;$tdn?| 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
@de ZZ pZ Uy ( template < class Action >
ts=D class picker : public Action
{~&] {
IlF_g` public :
X$<pt,}% picker( const Action & act) : Action(act) {}
U_jW5mgsG // all the operator overloaded
f (C:J[;Z } ;
@l3&vt2=J :TVo2Zm[@ 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。
42e [OG- 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:
7!qeIz a<*+rGI template < typename Right >
'*[7O2\%/ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
5NkF_&S_1 {
eP (*. return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
q AVypP?J }
|>P:R4P [`|t( E' Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
/#5rt&q 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。
I!b"Rv=Nf- ju:}%' template < typename T > struct picker_maker
/1TK+E$ {
Dj= {% typedef picker < constant_t < T > > result;
:xg
J2 } ;
|`yU \ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
5%wA"_ {
9t`yv@.>N typedef picker < T > result;
ty[%:eG# } ;
Ud"_[JtGM .NWsr*Tel 下面总的结构就有了:
A46dtFD{ 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。
CUB;0J( 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。
5>dA7j^v picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
[cFD\"gJAr 至此链式操作完美实现。
f2tCB1[D+ +% <kcc3 ZK?V{X{"; 七. 问题3
|5(CzXR] 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。
Lww&[|k. ,aWI&ve6 template < typename T1, typename T2 >
%-YWn`yEm ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
G;u 6p {
3]iw3M return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
ZT"vVX-)G }
o^5UHFxTCB g[y&GCKY!= 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:
Ce//;Op @@a#DjE%/ template < typename T1, typename T2 >
Bd*Ok] struct result_2
^69(V LK {
TN Z-0 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
-~sW@u)O } ;
f*V^HfiQb p%Q{Rqc) 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?
e`B!)Sr 这个差事就留给了holder自己。
zp4@T) ;B<rw^h5 +
S5uxO template < int Order >
Tq^B>{S" class holder;
(^T}6t3+4 template <>
ZCK#=:ln class holder < 1 >
^-Ks_4 {
AN,3[Sh public :
s!W{ru template < typename T >
{y|.y~vW struct result_1
f% 8n?f3;u {
.$f0!`
t typedef T & result;
8\)4waz$ } ;
3Zz_wr6 template < typename T1, typename T2 >
sw$JY}Q8x struct result_2
MB5V$toC {
>!PM5%G typedef T1 & result;
mE+=H]`.p } ;
PMiu " template < typename T >
?mi}S${g typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
`&) {
7lOAu]Zx return (T & )r;
:3se/4y} }
'D[ *|Qcy template < typename T1, typename T2 >
XThU+s9 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
?!tO'}? {
lh\`9F: return (T1 & )r1;
Y3V2} }
dF|n)+C~R } ;
#BEXj<m+J >0 := <RW template <>
O|v8.3[cT class holder < 2 >
t }K8{
V {
pNHL &H\ public :
#VZ-gy4$\B template < typename T >
.i7"qq.M struct result_1
;M+~e~ {
{6}$XLV3l typedef T & result;
(-o}'l'mo } ;
1mv5B t template < typename T1, typename T2 >
fTy{`}> struct result_2
3ug>,1:6- {
2_6@&2 typedef T2 & result;
sld cI@Z } ;
P=ubCS' template < typename T >
gxDyCL$h3 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
b^~4 k; < {
p%Ns
f[1> return (T & )r;
wLq#,X>%B }
wG 5H^>6u> template < typename T1, typename T2 >
[MAvU?; typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
vA?3kfL|# {
}y|_v^ return (T2 & )r2;
1LmbXH]% }
Z'wGZ( } ;
-ADb5-px C;Kq_/l
khP Ub, 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> >。
f1\mE~#} 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Mf9x=K9 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
w!UIz[ajI 0b=00./o return l(i, j) = r(i, j);
9WL$3z'* 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
s_!F`[ Tn'o$J return ( int & )i;
o~x49%X<c return ( int & )j;
>b*}Td~J 最后执行i = j;
`b)i;m 可见,参数被正确的选择了。
bz\nCfU H9=8nLb. Q-e(>=Gv_ Mn*v&O : :Q;mgHTNz 八. 中期总结
hC!8-uBK5< 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:
aO
*][;0 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
7$kTeKiP 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
+W|VCz 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
7MX5hZF" :<6gP( _nIt4l7 kc[<5^b5 q$B|a5a? pQCW6X 九. 简化
_ o6Zj1p 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。
ib(4Y%U6~ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
7]
>z e 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:
P.Qz>c^-C 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
)9{!=k +-*/&|^等
D'
h%. 2. 返回引用。
X$<CIZ =,各种复合赋值等
/,9n1|FrG 3. 返回固定类型。
70A* !v 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
/6'5uP
4. 原样返回。
)4FW~o<i operator,
l=>FoJf!*< 5. 返回解引用的类型。
Pu2cU5n operator*(单目)
JIMi~mEiN 6. 返回地址。
V4?]NFK operator&(单目)
U5;Y o+z 7. 下表访问返回类型。
LV]F?O[K= operator[]
p=dM2> 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
ov Wm}!r operator<<和operator>>
FQB6`
M t|59/R OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
97^)B4 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
`G>BvS5h EE~DU;p;] template < typename Left >
AgJPtzs
struct value_return
Gr|102 {
K1*V \WRW5 template < typename T >
_lZWy$rm% struct result_1
d?jzh1 {
^4
~ V/ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
i=`@)E } ;
Nj}-"R\u bx3kd+J7 template < typename T1, typename T2 >
o+T, O+i struct result_2
g-2(W {
x3=SMN|a typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
7HQ|3rt } ;
10..<v7 } ;
R5rCCp kO'NT: =BgQSs/^c 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Nk$OTDwP z?g\w6 下面我们来剥离functor中的operator()
y.WEO> 首先operator里面的代码全是下面的形式:
9y;8JO 6z1>(Za7> return l(t) op r(t)
QzD8
jk# return l(t1, t2) op r(t1, t2)
q=/ck return op l(t)
O.'\GM return op l(t1, t2)
fTV3lyk return l(t) op
R?J=5tO return l(t1, t2) op
`>\>'V<& return l(t)[r(t)]
Kfs|KIQ>= return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
VuA)Ye f>ilk Q` 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
9Z. WR-} 单目: return f(l(t), r(t));
@l@erCw@ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
t|cTl/i
4 双目: return f(l(t));
hdy
N
return f(l(t1, t2));
Xs$UpQo
下面就是f的实现,以operator/为例
0)9'x)l:
pytF
K)U struct meta_divide
aF:|MTC(~ {
K`twbTU template < typename T1, typename T2 >
FSkz[D_} static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
McRfEF\ {
~|=goHmm[ return t1 / t2;
@x/D8HK2 }
wT^Q O^. } ;
S,^)\=v hH=}<@z 这个工作可以让宏来做:
qku!Mg {Nny.@P)H #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
8G|kKpX template < typename T1, typename T2 > \
= ^_4u%} static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
</)HcRj'e 以后可以直接用
M%1wT9 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
(b;*8 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
'mE!,KeS; (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。。。)
hd_<J]C Zf8_ko;|:- nY 50dFA, 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
"/$2oYNy+ l5CFm8% template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
x10u?@ class unary_op : public Rettype
"'*w_H0 {
Ggp. %kS6F Left l;
q;=! =aRg public :
]Qh0+!SdG unary_op( const Left & l) : l(l) {}
^mCKRWOP' \LQ54^eB template < typename T >
Q*8=^[x typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
NaYr$` {
MXGz_Db4' return FuncType::execute(l(t));
&WoS(^ }
o@A|Lm. Ig"QwvR template < typename T1, typename T2 >
S[I-Z_S typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%g{<EuK]p {
gP:H_nVh return FuncType::execute(l(t1, t2));
Xi81?F?[ }
XmX{e.<NZ } ;
|Y]4PT#EE oVja$;> 5.zv0tJku 同样还可以申明一个binary_op
[}Pi $at jP"l5 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
LV!<vakCK class binary_op : public Rettype
HMPb%'U~ {
DNy 6Kw Left l;
8AuOe7D9A Right r;
Q,<V) public :
VVDd39q binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
oeIza<:=R o=y0=,:a?9 template < typename T >
_"688u'88 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vOi4$I~CJ {
"6
\_/l return FuncType::execute(l(t), r(t));
ylwh_&>2 }
|++\"g /O&{fo template < typename T1, typename T2 >
,RIC _26 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
B"=w9w] {
XCUU(H return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
^QTtCt^: }
4g^Xe- } ;
]@9ZUtU,;N 0mi$_Ld+ o2e gNTG 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
b_rHt
s 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
v2;'F DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
: XaBCF* 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
|h* rkLY 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
b[os0D95 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
RgTrj 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
o%sx(g=q6 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
j$Wd[Ja+O 下面是修改过的unary_op
e]q(fPK ;X)b= template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
caXSt2|' class unary_op
=@y
?Np^A {
6&s"
"J)3 Left l;
/+ Q3JS( l7vxTj@(- public :
tiQeON-Q_ QP:|D_k unary_op( const Left & l) : l(l) {}
5}NTqN0@ "`Mowp* template < typename T >
> xie+ ^ struct result_1
tv'=xDCp {
83g$k
9lG. typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
s5
($b } ;
$
n"*scyI 3+oGR5gIN template < typename T1, typename T2 >
pRH'>}rtuH struct result_2
=u
3YRqz {
!@4 i:,p@ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
W|4h;[w } ;
S\R5SRE +
[~)a4# template < typename T1, typename T2 >
fe8}2#<o typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2 pmqP-pKd {
UWo*%&J return OpClass::execute(lt(t1, t2));
GvI8W)d3,R }
PB?92py& s|\\"3 template < typename T >
B<\HK:%{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^\C Fke= {
gi #dSd1\& return OpClass::execute(lt(t));
I#PhzGC@ }
vtF|:*h EaKbG> } ;
><i: P*ht E_-QGE/1 FW)VyVFmk 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
OAo;vC:^ 好啦,现在才真正完美了。
;DXg 现在在picker里面就可以这么添加了:
e6gLYhf& 2uLBk<m5c template < typename Right >
O
b'Br picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
w9TE E,t;5 {
Znd ,FqHk return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
zyP9
n[eZ }
&>P<Zw- 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。
UU*v5& dCpDA a3 i!;9A6D _"[Ls?tRX 6KDm#7J 十. bind
G.3yuok9 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。
Q)Q1a;o 先来分析一下一段例子
| Pi! UZB qNi`OVh& -CLBf'a int foo( int x, int y) { return x - y;}
c<,R,DR bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
E<sd\~~A: bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
JA~q}C7A7o 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。
.t7ME{ 我们来写个简单的。
$i@I|y/ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Y.kgJ #2 对于函数对象类的版本:
M;9s PUmgcMt template < typename Func >
FxmHy{JG struct functor_trait
V{UY_
e8W {
x;{Hd;<YF typedef typename Func::result_type result_type;
K5!OvqzG } ;
dngG= 对于无参数函数的版本:
M $f6.j !<>*|a template < typename Ret >
eZ BC@y struct functor_trait < Ret ( * )() >
\,ne7G21j {
0*E_D typedef Ret result_type;
Q^bYx (r5w } ;
{mUt|m7! 对于单参数函数的版本:
gI!d*]{BP SHT` template < typename Ret, typename V1 >
![9$ru struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
-&l%CR,U {
{gh<SZsE typedef Ret result_type;
+kN,OK~ } ;
AuT:snCzR 对于双参数函数的版本:
% {-r'Yi% 2"HG6"Rr template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
5W0s9yD struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
0n}v"61q {
V*DD U]0k typedef Ret result_type;
09qfnQG } ;
Y"L |D,ex 等等。。。
QBh*x/J 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
pu5%$}dBE IhRdn1& template < typename Func >
zf>*\pZE struct func_return
;;6$d{ {
Lt
^*L%x template < typename T >
Gt)ij?~ struct result_1
w' E(9gV {
F^Bk @ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
v: veKA } ;
yf7|/M Mh{244|o[ template < typename T1, typename T2 >
_PcF/Gyk struct result_2
HX)]@qL {
IXG@$O?y/ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
N0%q66]1 } ;
ZZ L@UO>: } ;
zf&:@P{ sY4q$Fq CF
3V)3} 最后一个单参数binder就很容易写出来了
zU0SlRFu H32o7]lT template < typename Func, typename aPicker >
9c%CCZ class binder_1
\t5_V)P {
!9.FI{W Func fn;
Ii&p v aPicker pk;
\B^NdG5Y public :
M4D @G OE}FZCXF template < typename T >
xZ6x`BET- struct result_1
uq;yR[w" {
RL$%Vy0 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
@v#,SF { } ;
g/_0WW] } )E}@h%d template < typename T1, typename T2 >
k>\v]&|T` struct result_2
qZ4))X {
?T .=ym typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
I$MlIz$l v } ;
yM7Iq)o6u /!MVpi'6& binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
``eam8Az_U ,@/O\fit) template < typename T >
]-9w'K d typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
C
fM[<w
{
KyyVO" return fn(pk(t));
_9JFlBx }
hO&_VCk template < typename T1, typename T2 >
}Z{FPW.QK typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!l=)$RJKdD {
YCQ$X return fn(pk(t1, t2));
rwVp}H G
}
reNf?7G+m } ;
d^J)Mhju PZ`11#bbm zj(V\y&H 一目了然不是么?
#]6{>n1*+w 最后实现bind
yCA8/)>Gm ma+AFCi ~\AF\n% template < typename Func, typename aPicker >
kiyc ^s picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Ix}6%2\ {
/Q3\6DCl return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
0Sz[u\w }
+'-.c" vg5_@7 2个以上参数的bind可以同理实现。
/s~S\dG 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
EEnl' /aMOZ=,q} 十一. phoenix
aWlIq(dU Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
EwX{i}j_V w]yVNB for_each(v.begin(), v.end(),
B~7!v${ (
oda, do_
KbtV> [
dzBP<Xyh cout << _1 << " , "
&b`W<PAc?4 ]
D4,>g )B .while_( -- _1),
#CaPj:>[ cout << var( " \n " )
:)D7_[i )
DJ@n$G`^^ );
q[C?1Kc.z 9O:l0
l 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
:>2wVN&\c 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
?h&?`WO( operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
3V?x&qlP> 那么我们就照着这个思路来实现吧:
aY#?QjL [5& nH@og #MlpOk*G template < typename Cond, typename Actor >
*=2W:,$ class do_while
~bxev/$d {
4|E^
#C Cond cd;
giX[2`^NG Actor act;
(Jw_2pHxr" public :
iGu%_-S template < typename T >
Wz s=BNm9 struct result_1
flo$[]`.7 {
d_M+W@{ typedef int result_type;
w\YS5!P,V } ;
,d,2Q |Z<\k x do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
n)98NSVDbT ,`Y$}"M4 template < typename T >
>*8V]{f9 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;//9,x9;t {
U:C:ugm do
*k}m?;esb {
xNf}f 9l act(t);
NFZ(*v1U }
xdm \[s while (cd(t));
{]<c6*gQ return 0 ;
\agZD+ }
T5."3i } ;
1.F&gP)9 rBNVI;JZW 8ROKfPj;z 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
p8_^6wfg 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。
]*\MIz{56' 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。
hj9TiH/+ 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。
Td|u@l4B 下面就是产生这个functor的类:
r!?ga (Z(S?`') v}6iI}r template < typename Actor >
)x7n-|y6 class do_while_actor
0bDc
4m {
B5;%R01A Actor act;
d"9tP&
Q public :
>8"Svt$ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
M% \T5 DFK@/.V template < typename Cond >
oCaYmi=: picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
&sWr)>vs } ;
p8~lGuH !%,7*F( jU j\<aW 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
phuiLW{& 最后,是那个do_
*9EwZwE_K Yt]`>C[|D 2!J#XzR0W class do_while_invoker
II=`=H{ {
7 H public :
\Y)HSJR;e template < typename Actor >
112WryS do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
qjP~F {
W^tD6H; return do_while_actor < Actor > (act);
'"
"v7 }
A-CU%G9 } do_;
S} m=|3%y vn^O m-\ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
G<$:[ +w 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
@-!P1]V| 最后来说说怎么处理break和continue
#:gd9os : 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。
)=[\Yf K 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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