一. 什么是Lambda
zs-,Y@ZL 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
4l{La}Aj 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 dnTV6 `1
Tg8 Kna@K$6{w= m}m|(;T class filler
b Sg]FB aW {
MLmk=&d public :
Pi[(xD8 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
1(VskFtZF } ;
=*WfS^O rsK
b9G w (,x{Bg\ 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:
$yZP"AsAR y$|OE%S ;4vx+> - gqAN-b' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
%C >Win)g W$R@Klz P9# }aw+ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
WODgG@w a3_pF~Qx l'\m'Ioh ^ s/f.#' 二. 战前分析
VC NQ}h[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。
qEPC]es|T 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
eG5xJA^ T!H }^v F)tcQO"G for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
?CuwA-j /* --------------------------------------------- */
GplEad
$ vector < int *> vp( 10 );
n\4sNoFI transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
(DKQHL; /* --------------------------------------------- */
lLL) S sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
gs= (h* /* --------------------------------------------- */
%t,Fxj4F int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
6.QzT( /* --------------------------------------------- */
)>^!X$`3 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
k!wEPi] /* --------------------------------------------- */
jL#`CD for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
8<X;
8R $[*<e~? -xU4s ,A!0:+ 看了之后,我们可以思考一些问题:
)ocr.wU@ 1._1, _2是什么?
H}}C>p"!, 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
*Ag,/Cm] 2._1 = 1是在做什么?
+Rd;>s*.Y 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
a.s5>:Ct Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
i(n BXV{ Zm/I & &qae+p? 三. 动工
%8g1h)F"S 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
HO9w"){d$ lH1gWe &X
OFc.u 96S#Q*6+R template < typename T >
9g`o+U{ class assignment
di]TS9&9 {
/}$D&KwYg T value;
W(,3j{d2i public :
'/QS
sZR assignment( const T & v) : value(v) {}
}w/6"MJ[n template < typename T2 >
,ftKRq T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
{Z(kzJwN } ;
J'Y;j^ 4b:q84 f#b;s<G 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
4S3uzy% 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
R>n=_C *32hIiCm p5\B0G<m %oHK=],|1 class holder
8XdgtYm {
q=`i public :
h@yn0CU3. template < typename T >
:pvJpu$] assignment < T > operator = ( const T & t) const
`(o:;<&3 {
GX;~K return assignment < T > (t);
20A`]-D }
R-J^%4U`7 } ;
#l#8-m8g) r: M>/Z/ 1paLxR5 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:
T?HW=v_a q1?}G5a? static holder _1;
= 4 wf Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
qvG@kuz8g5 JK'FJ}Z4 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
1V:I}~\ 而不用手动写一个函数对象。
:kQydCuK 6&`hf > y$[:Kh, M)1Y7?r] 四. 问题分析
!\5w<*p8 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
VMIX=gTZ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
O QGKH6q 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
T: I34E[ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
+^|_vq^XR 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Lz{z~xNHW. g0ks[ }f- 五. 问题1:一致性
G4]( !f!Kv 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
"Tz'j}< 9C 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
!
G3Gr `IV7\}I| struct holder
LY;FjbyU {
n#^ii/H //
Dl@Jj?zc template < typename T >
gy>B
5ie T & operator ()( const T & r) const
%z~=Jz^ {
L Q0e@5 return (T & )r;
Kv9Z.DY }
.F},Z[a& } ;
Kk`LuS? 1]69S( 这样的话assignment也必须相应改动:
s@IgaF { }Xvm(
; template < typename Left, typename Right >
"S H=|5+ class assignment
'^)}"sZ@G {
o$Ju\(Y$<+ Left l;
^B:;uyG]M Right r;
@;\0cEn> public :
< 1[K1'7h assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
k(he<-GF\ template < typename T2 >
niqknqW<t T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
N "}N>xe2 } ;
_iL?kf X,{ 3_ 同时,holder的operator=也需要改动:
\PWH(E9 TV=K3F5)M template < typename T >
gxx#<=` assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
m?kyAW'| {
[5!dO\-[ return assignment < holder, T > ( * this , t);
iX[g }
2VzYP~Jg "}V_.I*+ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
DD2K>1A1 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Q':hmulT! WdH/^QvTP return l(rhs) = r;
C;j&Vbf 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
SA7(EJ95 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
|kP utB ?~b(iZ template < typename Tp >
(zh[1[a class constant_t
)+R n[MMp {
v2_` iwE const Tp t;
tv26eK
38 public :
+IO>% constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
"Kdn`zN{ template < typename T >
'ZB^=T const Tp & operator ()( const T & r) const
BM'!odRv {
K{{_qFj@<y return t;
*~>p;* }
1X&.po } ;
g/fpXO\ 7[w<v(Rc 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
MXa^g" 下面就可以修改holder的operator=了
4(8trD6 pQK SPr template < typename T >
a eeor assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
3 ye {
)Qd
x return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
N-]/MB8 }
|/vJ+aKq r4fHD~#l{ 同时也要修改assignment的operator()
T4HJy| )9:5?,SO template < typename T2 >
[ r8 ZAS T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
wV"`Du7E; 现在代码看起来就很一致了。
OU"%,&J 7oWMjw\ 六. 问题2:链式操作
VOLj#H 现在让我们来看看如何处理链式操作。
zD79 M 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
JD~;.3$/k 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。
\1Xk[% 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。
(rd
[tc 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
3_~iq>l Ph1XI&us9 template < typename T >
pX
^^0 struct result_1
hU8Y&R)=9 {
-g]Rs!w' typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
8&)v%TX } ;
dy&UF,l6 b1.*cIv} 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:
RI0^#S_{ sa(.Anmlj template < typename T >
Y8\P"qb struct ref
`x#Ud)g {
2t-w0~O typedef T & reference;
6t6Z&0$h~ } ;
-f)fiQ-< template < typename T >
:^.wjUI struct ref < T &>
Jpj=d@Of70 {
r8J 7zTD& typedef T & reference;
jC9us>b } ;
iqQT ^
L^3&
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
DAB9-[y+ '7-Yo
Q template < typename T >
_1p8(n typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
6<._^hyq {
w +t@G`d return l(t) = r(t);
`}}:9d }
`hi=y BO 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
O1J&Lwpk, 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
zTF{ g+ &X$T "Dp 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
:8A+2ra& _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
=?<WCR
C* _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
H\67Pd(Z6 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
N{;!xIv 最后的布局是:
s[yWBew Add
tnRf!A;m / \
z)qYW6o% Divide 5
_M&TT]a / \
}}AIpYp,P _1 3
jT{T#_ 似乎一切都解决了?不。
,,'jyqD 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。
t4WB^dHYp 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。
Jz}nV1G(jz 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:
A`c%p7Z% >lQo _p(; template < typename Right >
n~N>;mP assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Zd*$^P,| Right & rt) const
k~Ex_2;# {
xM*_1+<dT$ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
,XD"
p1(|G }
Td=4V,BN 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
{"y/;x/ 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。
RgJ@J/p" 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。
xY^sC56Z 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。
oL<#9)+2* 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。
x84!/n^z 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?
:xh{SsW@ 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:
\Pg~j\;F] 37#&:[w> template < class Action >
D*XrK0#Z` class picker : public Action
CVj^{||eF {
{i5?R,a) public :
PobX;Z picker( const Action & act) : Action(act) {}
@T'^V0!-q: // all the operator overloaded
>rSjP1-F } ;
zC?'Qiuh* "s2_X+4oY 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。
L$ZjMJ 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
=
tv70d' jk AjYR . template < typename Right >
Kb.qv)6i* picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
mxa~JAlN_ {
3<0b_b return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
=~#mF<z5 }
6#=jF[ H?$dnwR Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
!ifU}qFzK 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。
o`U}uqrO P}bIp+ template < typename T > struct picker_maker
Y-VDi.]W {
=C"[o\]VV typedef picker < constant_t < T > > result;
7- B.<$uC } ;
-^_m(@A<~ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
-'rdN i {
k[6J;/ typedef picker < T > result;
OgQdyU } ;
2M
%j-yG" uYJS=NGNA 下面总的结构就有了:
fPR_3qgQ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
u[>"_!T picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
--yF%tRMP picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
'-iEbE 至此链式操作完美实现。
L^J4wYFTO ]#tB[G v 6 ~9)\!j 七. 问题3
gf|uZ9{ 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
/K=OsMl2b8 |/Nh# template < typename T1, typename T2 >
-Q
WvB ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]\,?u / {
_`$Q6!Z)l return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
uLhGp@Dx }
7!O"k# coP->&(@U# 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:
0PzSp ] aZ#FKp^8H template < typename T1, typename T2 >
!xs}CxEyA struct result_2
%~rEJB@{ {
"1O_h6C typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
~7m`p3W@ } ;
)aS:h}zn c&['T+X 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?
V!}I$JiJ 这个差事就留给了holder自己。
Cbbdq%ySI m=l>8 Lg:1zC
template < int Order >
qv!(In>u class holder;
=RoE=)1&- template <>
[2:d@=%. class holder < 1 >
ysaRH3M {
OC! {8MR public :
]_KWN$pd template < typename T >
7HkO:/ struct result_1
TTf
j5 {
K\xz|Gq typedef T & result;
\!ZA#7 } ;
]LE,4[VxRz template < typename T1, typename T2 >
#MC#K{Xd struct result_2
Gb')a/ {
0'sZ7f<e7 typedef T1 & result;
X5WA-s(?0 } ;
g#S
X$k-O template < typename T >
LkbD='\= typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
#2=l\y-# {
9Po>laT
5 return (T & )r;
.Xlo-gHk }
D+T/ Z) template < typename T1, typename T2 >
,xwiJfG;
] typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
fTxd8an{ {
mnTF40l return (T1 & )r1;
| W@ ~mrO }
xQR/Xp!h } ;
Dj/Hz\ w1Bkz\95 template <>
Y3@+aA class holder < 2 >
C(>!?-. {
=Jp:dM* public :
0f4 y"9m template < typename T >
b+Q{Z* struct result_1
VgPlIIHh5 {
g?
vz\_ typedef T & result;
/#9P0@Y } ;
b>5*G1 template < typename T1, typename T2 >
1 |z4]R,< struct result_2
J;sQvPHV8 {
wOH:'sk[" typedef T2 & result;
gj|5"'g% } ;
1
-Z&/3T] template < typename T >
P`rfDQoZ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
$H*8H` {
<gPM/4$G return (T & )r;
vhMoCLb }
q,K|1+jn template < typename T1, typename T2 >
B9l~Y/3| typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
+*OAClt+] {
7a[6@ return (T2 & )r2;
jd]L}%ax }
7,)E1dx -V } ;
?C CQm l#uF%;GDX qFVZhBC 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> >。
tk0m[HN@eV 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Ztk%uc8_lM 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
k8G4CFg}wP PU%Zay return l(i, j) = r(i, j);
; &rxwL 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
.BjWZj zMepF]V return ( int & )i;
=nHkFi@D=t return ( int & )j;
&$ }6: 最后执行i = j;
A}! A*z<9 可见,参数被正确的选择了。
|>P:R4P 0~<?*{~ H M(X8iNt TFldYKd/l ^WU[+H ; 八. 中期总结
ys!O"=OJ 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:
C{U*{0} 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
q'fOlq 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
I3Co 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
A46dtFD{ 'RwfW|~6 *56j'FX /?BTET nls$
wE .WeSU0XG 九. 简化
%-YWn`yEm 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。
rhYAR r' 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
D=LsoASVI 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:
Mmgm6{ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
alxIc.[ +-*/&|^等
?gu!P:lZS 2. 返回引用。
EId>%0s5 =,各种复合赋值等
R,7.o4Wt 3. 返回固定类型。
<bn|ni|c" 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
.`*(#9(M9 4. 原样返回。
Q?.9BM1V operator,
(^T}6t3+4 5. 返回解引用的类型。
I+Y Z+ operator*(单目)
oGXcu?ft 6. 返回地址。
e Vj 8u operator&(单目)
^^V+0 l 7. 下表访问返回类型。
)#Ecm<.^ operator[]
dr8Q>(ZY 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
aR)UHxvX operator<<和operator>>
/2r&ga& |Eu#mN 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。
TJcHqzcUc 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
:3se/4y} '[[IalQ? template < typename Left >
eMOp}.zt| struct value_return
%YuFw|wO {
17:7w template < typename T >
9e;{o,r@ struct result_1
](+u'8 {
<e|B7<. typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
.i7"qq.M } ;
fX
LsLh+~D OK@yMGz1I template < typename T1, typename T2 >
fTy{`}> struct result_2
!bW^G}
<t {
bHDZ=Ik typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
UOe@R|79q } ;
+ >tSO!}[ } ;
t,~feW, mt *Dx 4{$ L]toP 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
O/l/$pe xM&`>`;^e 下面我们来剥离functor中的operator()
0sq?>$~Kc* 首先operator里面的代码全是下面的形式:
w~AO;X*Ke" w\JTMS$ return l(t) op r(t)
9WL$3z'* return l(t1, t2) op r(t1, t2)
[L2N[vy; return op l(t)
;A?86o'? return op l(t1, t2)
:dlG:=.W return l(t) op
_:XX+3W7 return l(t1, t2) op
$B )jSxSy return l(t)[r(t)]
RHI?_gf& return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
. N5$s2t FdxV#.BE 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:
tY`%vI [ 单目: return f(l(t), r(t));
xy^z_` return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
]%(X}]} 双目: return f(l(t));
opReAU'I return f(l(t1, t2));
`!
)^g/>0i 下面就是f的实现,以operator/为例
JPe<qf- \k%j struct meta_divide
u0Opn=(_ {
mN"g~o* template < typename T1, typename T2 >
l=>FoJf!*< static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
:W[d&e {
U;]h/3P return t1 / t2;
j-/F*P }
Ix.Y_} } ;
<OGXKv@ V}/AQe2m& 这个工作可以让宏来做:
B|kIiL63
D !F)BTB7{< #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
CuYSvW template < typename T1, typename T2 > \
j>O!|V static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
oazy%n(KZ 以后可以直接用
T:VFyby\w DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
>'{'v[qR[G 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
s,8g^aF4 (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。。。)
+Y440Tz Vdb X4^V 3Ebkq[/*% 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
tZN'OoZ &BRi& &f template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
wGx*Xy1n< class unary_op : public Rettype
QzD8
jk# {
0t0m?rVW Left l;
\aGTi
pB public :
w4;1 (' unary_op( const Left & l) : l(l) {}
hR~~k~84 $McbVn)~f template < typename T >
V?-OI> typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5H/D~hr& {
t|cTl/i
4 return FuncType::execute(l(t));
cy( WD#^ }
S!.H _=z%p 8i?:aN[.1b template < typename T1, typename T2 >
W< :7z typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
f VpE&F {
sEEyN3 N return FuncType::execute(l(t1, t2));
,&rHBNS }
+{H0$4y } ;
;Km74!.e7 qBcwM=R3P 629#t`W\ 同样还可以申明一个binary_op
9\a;75a hd_<J]C template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
lb<D,&+ class binary_op : public Rettype
VgcLG ]tE[ {
iCh,7I,m Left l;
Ce!xa\ Right r;
\[W)[mH_ public :
<%:,{u6 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
@1O.; NaYr$` template < typename T >
*_!}g
] typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-)$5[jM] {
S[I-Z_S return FuncType::execute(l(t), r(t));
Zp
<^|=D }
0XUWK@)P >m4Q*a4M template < typename T1, typename T2 >
?Y\hC0a60 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$ {5|{` {
LV!<vakCK return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Zsx\GeE%:
}
~mK|~x01@ } ;
K%RjWX=H e)A-.SRiO$ U6yZKK 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
="__*J#nze 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
|%c"Avc DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
N
Obw/9JO 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。
&(i_s 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
B4 +A 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。。。
Gsa~zGN 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
+/4wioGm 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)
m9 D'yXZ 下面是修改过的unary_op
Xjs`iK=w U3b&/z|b? template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
P1I L] class unary_op
l/g6Tv`w {
(~OP)F). Left l;
c-q=Ct Dwg_#GSr public :
$v0beN6MG ]x:>!y unary_op( const Left & l) : l(l) {}
]o3K 1XPYI template < typename T >
} za"rU struct result_1
((cRe6 {
y`8bx94jB typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
32x[6"T } ;
3*!w c.= bK#SxV template < typename T1, typename T2 >
xnvG5 struct result_2
]mT2a8`c.r {
T3,}CK#O typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
L5 Q^cY]p } ;
3:"w"0[K3 p4^&G/' template < typename T1, typename T2 >
Y4Y~ep typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6'45c1e {
B<\HK:%{ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
x".!&5 }
5N(OW:M Ci_Qra 6 template < typename T >
kcG_ n typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
l?)!^}Qc {
V[2} return OpClass::execute(lt(t));
yV?qX\~* }
Ld?'X=eQ 7(l>Ck3B# } ;
LDh,!5G-M %WlTx&jSgE 3*= _vl3 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
>PK 6CR 好啦,现在才真正完美了。
SW)jDy 现在在picker里面就可以这么添加了:
)f,9 h L30$ template < typename Right >
MFQyB+Z
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
%U6A"?To {
7KL@[ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Lu
CiO }
DM,)nh6' 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。
0Ua&_D" Z rv:uEl j]C}S*`" b3Qk;yz otX/sg.B* 十. bind
`j8pgnY>5~ 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。
}0,dG4Oo= 先来分析一下一段例子
3~1Gts mDx=n.lIz 055C1RV% int foo( int x, int y) { return x - y;}
HD'adj_, bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
@FZbp bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
0Wj,=9q 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。
RsYMw3)G 我们来写个简单的。
BbiyyRa 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
z69u@ 对于函数对象类的版本:
&Ufp8[ C_Z/7x*>d template < typename Func >
BA[ uO3\4 struct functor_trait
@C%6Wo4l3 {
U(Tl$#Bt typedef typename Func::result_type result_type;
U\(71= } ;
Gt)ij?~ 对于无参数函数的版本:
JIIc4fyy8s EJ(36h template < typename Ret >
}2Tq[rl~s struct functor_trait < Ret ( * )() >
9khMG$ {
O>'tag typedef Ret result_type;
y)"rh /; } ;
<<b]v I 对于单参数函数的版本:
tW
a'[2L mFeR~Bi>! template < typename Ret, typename V1 >
Xmi~fie struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
e{9~m {
0'
oXA'L-J typedef Ret result_type;
'4_c;](W } ;
na|sKE;{ 对于双参数函数的版本:
wqi0%Cu* 684|Uuf7 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
I\x9xJ4x struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
IJt'[&D {
I$MlIz$l v typedef Ret result_type;
Oxa8u e? } ;
&=MVX>[ 等等。。。
<nb%$2r1 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
k~gOL#$ `a!9_%|8 template < typename Func >
K7([Gc9 struct func_return
x NjQ"'i8 {
D6H?*4f] template < typename T >
G |[{\ struct result_1
(^(l=EN-< {
)$1>6C\ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
c#>(8#'.U } ;
1;H"4u_IG& P%H Dz template < typename T1, typename T2 >
Sb> &m struct result_2
1.+6x4%rV {
JSi0-S[Y{ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ZOMYo] } ;
5A*&!1T } ;
8#VD u( HFI0\*xn( 92t.@!m` 最后一个单参数binder就很容易写出来了
R^$|D)( C l,vBjl h template < typename Func, typename aPicker >
Dsp$Nr%* class binder_1
\ ZE[7Ae {
M:{Aq&. Func fn;
-YAtM-VL aPicker pk;
YcX\t6VK public :
($kw*H{Ah^ Z#L4n#TT template < typename T >
aY#?QjL struct result_1
"GQ Q8rQ {
P3: t
4^ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
DrkTM< } ;
a!E22k?((z iGu%_-S template < typename T1, typename T2 >
{\(MMTQ struct result_2
GaG>0x {
,d,2Q typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Mh4MaLw
} ;
&.\7='$F jt on \9 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
L;%w{,Ji ?nGi if template < typename T >
~qrSHn}+PU typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#%\0][Xf {
.{h"0<x return fn(pk(t));
@%R4V[Lo. }
r!?ga template < typename T1, typename T2 >
pWGR#x' typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'R79,)|;[ {
{uaDpRt return fn(pk(t1, t2));
)*;Tt @'y }
>bh+!5Y0 } ;
%- 540V{q BsIF3sS#9 B#Ybdp ; 一目了然不是么?
P3&s<mh 最后实现bind
MO8}i?u=z d#rr7O I?3b}#&V9 template < typename Func, typename aPicker >
hpF_@n
picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
THp_ dTD {
W^tD6H; return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
+Y sGH~jX }
C
e-ru) G<$:[ +w 2个以上参数的bind可以同理实现。
SKL 4U5D{ 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。
DWt|lO @(sz " 十一. phoenix
ZL6HD n! Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
9&eY<'MgP |q*yuK/ for_each(v.begin(), v.end(),
BV~J*e (
3U@jw,K!{A do_
j~-N2b6z [
L3, /7 cout << _1 << " , "
)j36Y =r3 ]
Vke<; k- .while_( -- _1),
2 ?t@<M] cout << var( " \n " )
XjG S.&'I )
=OHX5:Z );
OX7=g$S 1 Te+(7
Z 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
D;pI!S<# 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
ccag8LC operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
F/s
n"2 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Fc5.?X- kK[4uQQ S0^a)#D & template < typename Cond, typename Actor >
+ `|A/w class do_while
|UXSUP
@s {
5qz,FKx5 Cond cd;
<1|[=$w Actor act;
n~I-mR)" public :
+8Lbz^# template < typename T >
V"YeF:I struct result_1
~7PD/dre {
%~!4DXrMk typedef int result_type;
8fXiadP# } ;
:0J`4 >C|pY6 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
9J3fiA_ B6
0 template < typename T >
pm6#azQ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
eYUb>M) {
k1wIb']m]z do
T*x2+(r {
! ?g+'OM act(t);
FzInIif }
;st0Ekni) while (cd(t));
;,f\Wf"BW return 0 ;
d0(zB5'} }
s)1-xA{'. } ;
ot}erC2~ :?Ns>#6t yvd)pH<a2 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
[dJ!JT/X{ 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。
&,&+p0CSI! 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。
<z<>E1ZLI 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。
, PlH| 下面就是产生这个functor的类:
6w^P{%ul gm9*z.S\' i7Qb~RW template < typename Actor >
:G _ class do_while_actor
6 s=VU\ {
`2.c=,S{ Actor act;
(]]hSkE public :
bZ`v1d
(r do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
ofy"SM 8b/$Qp4d template < typename Cond >
<,} h8;Fr picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
~i.*fL_Y } ;
}Ng P`m 7e"}ojt$ N~)-\T:ap 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
FGV
L[\ 最后,是那个do_
Q}AZkZ j9
nw,x$ & zDuh[j} class do_while_invoker
!5ps,+o {
(y9KO56.V& public :
2 @#yQB1 template < typename Actor >
(`.# n3{ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
6`e{l+c=F {
EX]+e return do_while_actor < Actor > (act);
+CSpL2@ }
d( v"{N} } do_;
Dz }i-tw+ '@{:FrG*U 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
qb"S 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
-@> {q/ 最后来说说怎么处理break和continue
u&zY>'}zm 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。
^'X
I%fEf 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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