一. 什么是Lambda
/iQ(3F 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
hv)8K'u 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,
!{UTD+|=N ,T5u'"; uofr8oL~ uh3)0.nR class filler
I9
64 {
:nJgwp()@ public :
x_<qzlQt void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
CboLH0Fa } ;
pV\YG B+ grom\ IApT'QNM 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:
WNX5iwm 2HL9E|h &1^%Nxu1 c z'5iK for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
O<*5$,K9 %V_-%/3Z /n5n
)P@L 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
ZCui Fm DDd/DAkCX })F*:9i* 1= VJ&D; 二. 战前分析
VD7i52xS 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
/f{$I 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
U.oksD9v Im72Vt:p- ot%.M*h- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
%&blJ6b /* --------------------------------------------- */
gwB\<rzG vector < int *> vp( 10 );
dJuD|9R transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
uGH?N /* --------------------------------------------- */
C"V%# K sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
\Ad7
G i~ /* --------------------------------------------- */
PX
O!t]* int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
a:rX9-** /* --------------------------------------------- */
]ya; v ' for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Pcd *">v /* --------------------------------------------- */
^rAa"p 9 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
|`O5Xs1{B +%*&.@z_ $W8Cf[a 9(_{`2R8 看了之后,我们可以思考一些问题:
7L(eh7 1._1, _2是什么?
!X^Ce)1K 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
ii|?; 2._1 = 1是在做什么?
9.OA, 6 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
P
}7zE3V Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
y0bq;(~X~ ,_v|#g@{ +b$S~0n
三. 动工
qv2!grp]*W 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
+g *k*e>l 5p"BD'^: _'0
@%P% IzLF'F template < typename T >
P7 y q^| class assignment
eCbf9B {
Jl<ns,Zg T value;
)q~DTR^z- public :
j f~wBmd7 assignment( const T & v) : value(v) {}
Ww3wsy x template < typename T2 >
(#\pQ51 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
U^lW@u?: } ;
F3U` ueP `{K_/Cit fRZ KEIyk 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
JgRYljQi2 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
77 r(*.O| R3.*dqo$ \Gp*x\<^Z ]88];?KS} class holder
<PN"oa# {
+_l^ #?o, public :
9nSWE W template < typename T >
wBk@F5\< assignment < T > operator = ( const T & t) const
}YhtUWz]. {
DPn=n9n2 return assignment < T > (t);
?DV5y|}pj }
Ucw yxXI } ;
Ard]147 Y4.Eq+$gh vV?rpe|% 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:
6X2PYJJZ sJx+8
- static holder _1;
$:s`4N^ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
:aLT0q!K ~V=<3X for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
,"0)6=AE 而不用手动写一个函数对象。
Fm_y&7._ `lDut1J5n u6u=2 `6Qdfmk= 四. 问题分析
9Z"+?bv/ 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。
FyoEQ%.bI 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。
![6EUMx 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
;TiUpg</_3 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
2S3lsp5! 下面我们可以对这几个问题进行分析。
EpJ4`{4 3voT^o 五. 问题1:一致性
d&8 APe 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?|
tMx}*l|] 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Q;Wj?8} [Qt?W gPj struct holder
#L}+H!Myh {
V
D?*h //
SAV%4 template < typename T >
F1%vtk;2? T & operator ()( const T & r) const
N/QiI.V6 {
T^<>Xiam return (T & )r;
3-Dt[0%{ }
FXdD4 X) } ;
^i)hm AdZ;j6# 这样的话assignment也必须相应改动:
3VnQnd E -~" :f8 template < typename Left, typename Right >
C`jM0Q class assignment
`i
+g{kE2M {
5qUTMT['T Left l;
:q<Z'EnW Right r;
)py{\r9X public :
e(F42;$$ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
pg+[y<B template < typename T2 >
$/1c= Y@ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
bOp54WI-g } ;
OX:O^ (-r, i JxQB\x 同时,holder的operator=也需要改动:
{+<P:jbz; Syp"L;H8Em template < typename T >
L(>=BK* assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
g @I6$Z {
dUznxZB return assignment < holder, T > ( * this , t);
V}o n|A }
&M/0g]4p |IoB?^_h 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。
ZR v"h/~ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
yV3^Qtb! )Rat0$6 return l(rhs) = r;
%n%xR%| 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
4Tc&IwR 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
{j {+0V gG%V 9eOQ template < typename Tp >
I2$T"K:eo class constant_t
b*fgv9Kh' {
8 #X5K const Tp t;
]9=h%5Ji> public :
"jecsqCgK0 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
!|q<E0@w\ template < typename T >
:M{Y,~cP const Tp & operator ()( const T & r) const
&bz:K8c {
c H-@V< return t;
49Df?sx }
}u+a<:pkK } ;
6<,dRn m]_FQWfet 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
qQi.?<d2"s 下面就可以修改holder的operator=了
thO ~=RB Ko&hj XHx template < typename T >
.I VlEG0 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
?T_3n: {
)yY6rI;: return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
(\"k&O{ }
B()/.w?A iVFkYx%} 同时也要修改assignment的operator()
b 6t}{_7 p2J|Hl| template < typename T2 >
f"7M^1)h2% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
S0g'r
!;6 现在代码看起来就很一致了。
xR"M*%{@0 ~'5 六. 问题2:链式操作
%;D+k 现在让我们来看看如何处理链式操作。
3'c\;1lhT 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。
vhvdKD
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。
G
a;.a 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。
V Km!Ri$ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Gc.P,K/hr ~.PO[hC template < typename T >
$rXh0g struct result_1
H$ftGwS8 {
9p 4"r^ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
.yT8NTu~0j } ;
)CI1; T{]~07N? 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:
:RSz4 5dx&Qu'}ZS template < typename T >
Fg$3N5* struct ref
o!Ev;'D {
e&ANp0|W typedef T & reference;
RUCPV[{b } ;
#B'aU#$u template < typename T >
+ SZYg[ struct ref < T &>
5_0(D;Q {
VHOfaCE typedef T & reference;
EzW)'Zzw~ } ;
H?}[r)|(3i 53HU. 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
xE}VTHFo' 5ep/h5*/ template < typename T >
l?Y_~Wuw typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
IYWjHE+)d {
&"_u}I&\ return l(t) = r(t);
MyJ4><oG }
UE _fpq 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。
=k}SD96 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
L?_7bXoD -Z4{;I[Q@ 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
UH@as _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
2c<&eX8" _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
U(&oj e +5 调用divide的对象返回一个add对象。
z
sQo$p 最后的布局是:
y AF+bCXo Add
)PkNWj6%y / \
Xf=XBoN| Divide 5
H-rWDN# / \
|6J ?8y _1 3
PIA)d-Z 似乎一切都解决了?不。
4vK8kkW1 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
STfyCtS 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
[~W`E1, OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
fsO9EEn7X *IlaM'[* template < typename Right >
yTE%hHH]&[ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
aYL|@R5;e Right & rt) const
KDi|( {
|(
(zTf return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
[#" =yzR<3 }
]"AyAkT( 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
/|{,sWf2 XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
AJt!!crs 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
`\=Gp'&Q+ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
NIZ<0I*5 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
QH4wUU3X 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
a\kb^D=T 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
HQ!Xj.y puSLqouTM template < class Action >
fQWIw class picker : public Action
< (RC|? {
x+? 9C public :
1rw0sAuGy picker( const Action & act) : Action(act) {}
vv6$>SU // all the operator overloaded
[\)oo } ;
y<W8Q<9 kI*(V[i Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
*VSel4;\t 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:
3zuF{Q2P< @e~]t}fH template < typename Right >
OwzJO picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
di9!lS$ {
Hx^!:kxk return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
z;]CmR@Ki }
N)R[6u} I9$c F)zk Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
XXmE+aI 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
m!XI {F@x "re-@Baw template < typename T > struct picker_maker
u#W5`sl {
B UUf;Vv typedef picker < constant_t < T > > result;
TL= YQA } ;
RKd template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
ydl jw {
4kp im typedef picker < T > result;
?{o/I\\ } ;
[~5p>' iWX c 下面总的结构就有了:
-y) ,Y
| functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
/rB{[zk picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
)!9Ifk0KH picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
>(9F 至此链式操作完美实现。
dtM[E`PL NQTnhiM7$ u'Q?T7 七. 问题3
*E>.)B i 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。
;sdN-mb lYf+V8{ template < typename T1, typename T2 >
$<@\-vYvr@ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]7sx;KFv {
6,Hqb<( return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
1.@vS&Y7OE }
\v@({nB8 Z{-Lc68 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
xtV[p4U +%J\y^09kr template < typename T1, typename T2 >
X[C3&NX#_ struct result_2
}6RT,O g {
>hMUr*j typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
LDT(]HJ } ;
ZU'!iU|8 KV!<Oq 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
t
*6loS0+ 这个差事就留给了holder自己。
yT /EHmJ L6:h.1 U$ qX:B4,|ck template < int Order >
,1n
>U?5 class holder;
!jX4`/n2 template <>
2f, B$-# class holder < 1 >
-xmf'c9P {
4k}e28 public :
-Q
e~)7 template < typename T >
4|J[Jdj struct result_1
;~ 4k7Uz {
jjOgG-Q typedef T & result;
jdRq6U^ } ;
;Kxbg>U template < typename T1, typename T2 >
OTvROJP struct result_2
$j`
$[tX6l {
%(m]) typedef T1 & result;
I d8wS!W`7 } ;
(ClhbfzD template < typename T >
V*n==Nb5L typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
5vp|?-\h> {
A;K(J4y* return (T & )r;
g9tu%cIkR }
%Tcf6cK" template < typename T1, typename T2 >
-<f/\U typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
^i%A7pg {
'E]A.3-Mt return (T1 & )r1;
uF(k[[qaiN }
/9ZcM]X B } ;
G"s0GpvQ 7|YrdK< template <>
/"AvOh* class holder < 2 >
K!{5[G {
WnxEu3U public :
`"y`AY/N template < typename T >
w8M2N]&: struct result_1
60B-ay0e$b {
nnCug typedef T & result;
6XUuGxQV/ } ;
V%
axeqs template < typename T1, typename T2 >
4Kp L>'Q= struct result_2
cf8-]G?tK {
h* .w"JO typedef T2 & result;
)@7DsV/M } ;
ija:H'j template < typename T >
s${_K* g6 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
=G>(~+EA {
$3
8gs{+ return (T & )r;
2hOPzv&B }
I lG:X)V% template < typename T1, typename T2 >
\P?ToTTV typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
L/r{xS {
vE\lp8j+ return (T2 & )r2;
q(]f]Vl|0 }
Cw1(5 } ;
3{J.xWB@: Dx+K+( Ek .3 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
rg&+ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Vu]h4S : 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
SE `l(-tL (O5)wej return l(i, j) = r(i, j);
`.BR=['O 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
UmP'L! 2R@%Y/ return ( int & )i;
9U<Hf32 return ( int & )j;
l8wF0| 最后执行i = j;
S ~|.&0"\ 可见,参数被正确的选择了。
QlzQ]:dWC YdOUv|tZC P#tvm, tHI*, "DckwtG:% 八. 中期总结
1bRL"{m^)- 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
&4kM8Qh 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
R2^iSl%pj 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
f'{>AKi=C 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
'h*Zc}Q: TlPVHJyt n(&*kfk 981!2* EF;,Gjh5p 31XU7A 九. 简化
olty4kGD$V 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。
ROoE%%8I 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
0n5UKtB 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:
@>O&Cpt 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Nlt4) +-*/&|^等
YFx=b!/s 2. 返回引用。
:XS"#^aJ =,各种复合赋值等
Dd/}Ya(Gi 3. 返回固定类型。
\Hum }0[ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Zoow*`b|$U 4. 原样返回。
gMZ&,n4 operator,
u%opY<h 5. 返回解引用的类型。
dF,DiRD operator*(单目)
i$O#%12l 6. 返回地址。
XiG88Kwv operator&(单目)
<xF?~7 7. 下表访问返回类型。
{wu!6\:<?? operator[]
37>MJ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
H1Xov r operator<<和operator>>
,OB&nN t> Nmf#`+7gCI 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。
Ekf2NT 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
l<RfRqjw 6y@<?08Q template < typename Left >
iEhDaC[e(b struct value_return
+"=~o5k3Q {
MVAc8d S template < typename T >
,k%8yK struct result_1
nHU3%%%cU {
Y n>{4BZ># typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
r}@< K } ;
m|dF30~A 7ukDS] template < typename T1, typename T2 >
tJ>d4A;8x struct result_2
7xDN.o*> {
zjWyGt(Q typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
}85#[~m' } ;
^'Zh;WjI7 } ;
SRk7gfP*q r %xB8e9 j?J=w=.Nx 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
^K>pT}u ddMM74 下面我们来剥离functor中的operator()
p;ZDpR 首先operator里面的代码全是下面的形式:
f[M"EMy Ap,q
`S return l(t) op r(t)
K!b>TICa: return l(t1, t2) op r(t1, t2)
]}_,U!`8 return op l(t)
"0Y&~q[= return op l(t1, t2)
PDZ)*$EE return l(t) op
<Am^z~[ return l(t1, t2) op
-AeHY'T return l(t)[r(t)]
tQnJS2V"{u return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
F\P!NSFZV A?V<l<EAm 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
faJ8zX 单目: return f(l(t), r(t));
Z{16S=0 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
bl9E&B/ 双目: return f(l(t));
G[B*TM6$ return f(l(t1, t2));
Faw. GU 下面就是f的实现,以operator/为例
Q
}8C nTQ (JDf struct meta_divide
JgZdS-~ {
"U{mMd!9L template < typename T1, typename T2 >
v_.j/2U static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
"lb\c {
,dq`EsHg`M return t1 / t2;
EkV!hqs* }
_4S7wOq5 } ;
3~8AcX@ ri;r7Y9V9` 这个工作可以让宏来做:
'4Y*-!9 |W/Hi^YE2 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
n7'<3t template < typename T1, typename T2 > \
|O^V)bZmx static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
pe|\'<>i 以后可以直接用
akY6D]M DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
-hm9sNox 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
t"FRLC (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。。。)
8^NE=)cb7w fjG /dhr /XC;.dLA# 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
aGe \.A= 4>d[qr*< template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
A'w2GC{. class unary_op : public Rettype
]dQZ8yVK {
|Yg}WHm Left l;
<`b|L9 public :
f61]`@Bk unary_op( const Left & l) : l(l) {}
l$qmn$Uc HKT{IP+7(L template < typename T >
(rMTW+, typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
R7y-#? {
.|tQ=l@I return FuncType::execute(l(t));
iNMLYYq]l }
*GB$sXF 8cequAD template < typename T1, typename T2 >
g8B&u u # typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
J78Qj[v {
}:tAKO=+ return FuncType::execute(l(t1, t2));
1Z=;Uy\ }
zbdOCfA; } ;
UeC 81*XZ uV#-8a5! </~1p~=hAt 同样还可以申明一个binary_op
__Vg/C!W vsxvHot= template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
"1E?3PFJ
class binary_op : public Rettype
3" 8t)s {
F5Cqv0HV Left l;
%YsRm%q Right r;
B&to&|jf public :
BD<rQ mfA^ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
k{!iDZr&f,
s$e K66H template < typename T >
D]3bwoFo&u typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:ga 9Db9P {
zV9
= return FuncType::execute(l(t), r(t));
Ji)%Y5F }
P DNt4=C vWZ>Hf]`L template < typename T1, typename T2 >
_
+u sn. typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
t>fA!K%{ {
aA!@;rR<yU return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
8JFnB(3xU }
* <Nk%` } ;
ajg7xF{l) |rG8E;> XL%vO#YT 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
?^F*"+qI 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
f[wjur DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
OpbszSl"y 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。
-sruxF 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Uj
y6vgU; 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。。。
F=P+;%. 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Mr@<ZTw 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)
h Js&rpN 下面是修改过的unary_op
UeIqAG 8 mCZF5r template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
#w[q.+A class unary_op
_Y:Ja0, {
U:C-\ M Left l;
.je~qo) T/X?ZK(T public :
F5om-tzy 4 @ydK unary_op( const Left & l) : l(l) {}
QqT6P`0u &eLQ;<qO*| template < typename T >
%m0L!|E struct result_1
#Q!c42}M {
s0`]!7D< typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Q*oA{eZY } ;
g6k&c"%IQ( '=@H2T6= template < typename T1, typename T2 >
!nqm ;96 struct result_2
C_g"omw40 {
rA>A=, typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
fS'k;r*r } ;
a`GN@
8 E:LQ! template < typename T1, typename T2 >
9|?(GG typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;Fwm1ezx0 {
nATfmUN
L return OpClass::execute(lt(t1, t2));
\I`=JKYT }
6>P xhp-4 template < typename T >
6O[wVaC1u typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[f0oB$ {
)e <! =S return OpClass::execute(lt(t));
r5fz6" }
:p*ojl| dcc%G7w } ;
>(1_Dn\ ^~*[~ +p%5/smfs 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
#xJGuYdv 好啦,现在才真正完美了。
R)DNFc: 现在在picker里面就可以这么添加了:
8 MACbLY Ke;X3j ]` template < typename Right >
5;i!PuL picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
k(vEp] {
xs83S.fHg return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
!xx>
lX5 }
\p=W4W/ 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。
&>wce5uV dp%pbn6w G\aLg y:|Xg0Kp J,77pf!B 十. bind
]oWZ{#r2 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。
:6Pc m3 先来分析一下一段例子
#|*,zIYo Q i'WV9ke ,VcDvZ7 int foo( int x, int y) { return x - y;}
^:rNoo bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
GJl@ag5h]! bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
+8@`lDnr 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。
lXL7q?,9 我们来写个简单的。
{ ves@p>? 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
35]G_\ 对于函数对象类的版本:
>cr_^(UW& >[P7Zlwv4 template < typename Func >
ws=9u- struct functor_trait
GVHfN5bTqn {
+68K[s,FD typedef typename Func::result_type result_type;
~)_ ?:.Da } ;
:pF]TY"K. 对于无参数函数的版本:
#SLxN AH G*wW&R) template < typename Ret >
>a`zkl struct functor_trait < Ret ( * )() >
:Kc0ak)<n {
;h(;( typedef Ret result_type;
.0*CT:1=0 } ;
GPqB\bxb' 对于单参数函数的版本:
pQ-^T.' TWR#MVMI template < typename Ret, typename V1 >
my #u^O; struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
cPBy(5^ {
22|M{ typedef Ret result_type;
^@5ui;JV } ;
vaCdfO& 对于双参数函数的版本:
{'Qk>G
s P+%)0*W template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
W<hdb!bE struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
|I^Jn@Mq: {
9xS`@ "` typedef Ret result_type;
;>8TNB e! } ;
+(P43XO08 等等。。。
!DUg"o3G> 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
<{xAvN(: byj mH template < typename Func >
G mUs U{ struct func_return
f;XsShxr {
?OYwM?Uf template < typename T >
}GNH)-AG)$ struct result_1
bz@=zLBt {
7'/2 :" typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
WUK.>eM0 } ;
=O:ek#Bp 4Z
p5o`*g2 template < typename T1, typename T2 >
88=FPEU struct result_2
8cPf0p: {
I%b:Z typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
.dLX'84fY } ;
e2o9)=y } ;
DW%K'+@M ?9okjLp1n D}/.;]w<[& 最后一个单参数binder就很容易写出来了
gx9sBkoq5D B+[Q$Q" template < typename Func, typename aPicker >
>sS:x,- class binder_1
l
\n:"*To {
MdboWE5i Func fn;
M |kDys aPicker pk;
o[r6sz: public :
IV#f}NrfD `xAJy5 template < typename T >
xr3PO?: struct result_1
1Y"qQp {
Ri6 br typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
=ZIFS } ;
eV=sDx ./*,Thc template < typename T1, typename T2 >
>Pd23TsN struct result_2
JP*wi-8D {
Y'H/
$M N typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Z q>.;> } ;
QM=436fq kc']g:*]Y binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
WK)k -A^q R.'Gg template < typename T >
x]+KO)I typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
J0mCWtx& {
dQ~"b= return fn(pk(t));
Hwc8i"{9y\ }
/2V',0 template < typename T1, typename T2 >
Wv/5#_ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ea}KxLC`, {
n
ZZQxV, return fn(pk(t1, t2));
vjRD?kF }
A8/4:>Is } ;
R*G>)YH J` --O(8Ml I2!HXMrp 一目了然不是么?
4n)Mx*{ 最后实现bind
\iSBLU ?G<IN) ?o'arxCxZn template < typename Func, typename aPicker >
qc"/T16M] picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
yVv3S[J {
!)3Su=*R return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
):EXh # }
E004"E<E 8_$2aqr 2个以上参数的bind可以同理实现。
k8>^dZub 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。
rGL{g&_ ^S2}0Nf 十一. phoenix
ew ['9 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
1vudT& <$6E r for_each(v.begin(), v.end(),
*0ntx$M-w (
;| ,Y2?
do_
3H%WB| [
IH:Cm5MV cout << _1 << " , "
w~?eX/; ]
r_RTtS# .while_( -- _1),
h!%`odl%
cout << var( " \n " )
T )]|o+G )
v!C+W$,T );
Gw,kC{:C tV4aUve 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:
6RodnQ 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
M<pgaB0 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
?y@pRe$2 那么我们就照着这个思路来实现吧:
'2{o_<m nE%qm - V7i`vo3Cc template < typename Cond, typename Actor >
}}R!Y) class do_while
{0{$.L {
rrRC5h
Cond cd;
"evV/Fg( Actor act;
&"n9,$ public :
SVz.d/3Y template < typename T >
}CqIKoX. struct result_1
zKT<QM!` {
?V&a |:N9 typedef int result_type;
nEr, jd~f } ;
K6hNN$F! +q%goG8 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
IvH+94[)
jK1!
\j template < typename T >
El}z^e typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_%!hkc( {
/omVMu do
LK~0ck7 {
`q*ABsj act(t);
Z] }@#/
n }
0q!{&pt while (cd(t));
o 4wKu return 0 ;
.p_$] }
![jP)WgF } ;
v0H#\p -3Hq 1 /RJSkF+! 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
\ziF(xTvqG 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。
JwcP[w2 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。
!1R 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。
<{uIB;P 下面就是产生这个functor的类:
YdaJ& Vtri"G8 aB (#k#0T kE template < typename Actor >
Pw{+7b$ class do_while_actor
nfB9M1Svn {
hiuPvi} Actor act;
R 5zV=N public :
1tc9STYR} do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
|JQ05nb cKAl 0_[f" template < typename Cond >
na)ceN2h picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
T94$}- 5/) } ;
1qF.0 XwMC/]lK< d?.x./1[qi 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
R\?!r4 最后,是那个do_
B;Vl+}R ^bGi_YC =c'LG class do_while_invoker
oY:>pxSz<@ {
[Ma9 public :
]W,g>91m template < typename Actor >
m\=u/Zip do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
gE~31:a^ {
GS%Dn^l return do_while_actor < Actor > (act);
HL]?CWtGP }
^xrR3m*d } do_;
?hYe4tc-# :QNEA3Q 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
wd *Jq 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
3-D!Z S& 最后来说说怎么处理break和continue
^y,ip=<5\3 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。
3ssio-X 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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