一. 什么是Lambda
v>mr 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
2 lBu"R 6} 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,
$e![^I]` c::Vh u|E9X[% t8b,@J`R class filler
5nG$6Hw {
qL68/7:A public :
jQ Of+ZE void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
zDofe* } ;
NU|T`gP `=~d^wKYJ3 WqRg/ 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
U}<;4Px]7v \~ h7 v#`P?B\ }\!38{& for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
fj]) FA;uu\ > 9wEx[ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
KA$l.6&d B^uQv|m AW:WDNQh8n &/A?*2 二. 战前分析
%8yX6`lH 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。
w0^T- O`< 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
UGJ#
"9 ByPzA\;e t^qPQ;"=, for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
3EKqXXzOB /* --------------------------------------------- */
I 0}+}{M: vector < int *> vp( 10 );
}x1*4+Y1 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
!jxz2Q /* --------------------------------------------- */
za20Y?)[ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
G#;$; /* --------------------------------------------- */
)/F1,&/N`e int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
"b"Q0"w /* --------------------------------------------- */
0@ 9em~ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
$=GZ"%ED /* --------------------------------------------- */
:kDHwYv$ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
~h{v^} 2*K _RMr~ v/BMzVi tc'`4O]c8 看了之后,我们可以思考一些问题:
QviH+9 1._1, _2是什么?
cO"7wgg 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。
.^S#h
(A 2._1 = 1是在做什么?
AtN=G"c>_ 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。
`}^_> 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。
/CAi%UH,F D@(Y.&_ dkC[Jt 三. 动工
0 ej!!WP 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
t YmR<^ b"y][5VE
ajayj|h ~)#JwY template < typename T >
>g@;`l.Z# class assignment
X'Dg= | {
I"^ `!8<q T value;
m1X0stFRs" public :
uJ4RjLM` assignment( const T & v) : value(v) {}
>uuP@j template < typename T2 >
BOLG#}sm T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Pgs^#(^> } ;
SR#X\AWM ;N4b~k) }MDu QP] 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
gg(^:`+ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
+%G*)8N3 K4i#:7r'b %Lexu)odW \Clz#k8l1 class holder
m-lUgx7 {
'._8 public :
'g8~539{& template < typename T >
s%Q
pb{ assignment < T > operator = ( const T & t) const
2P8JLT*Tj {
g83!il\ return assignment < T > (t);
1%|+yu1 }
2Av3.u8%u } ;
inavi5. 5@"&%8oeq0 C:g2E[# 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:
lztPexyXZ e@s+]a8D-k static holder _1;
\Nu(+G?e Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
F8?&Ql/hdz TSmuNCR for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
o(w1!spA 而不用手动写一个函数对象。
%O;"Z`I }`4o+ 0O?B!Jr]RM _d&zHlc_ 四. 问题分析
S5E mLgnRs 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。
Nhn5 iN1* 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。
FGBPhH% (8 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
:k075Zr/#D 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
{IJV(%E 下面我们可以对这几个问题进行分析。
T5&jpP`M zTBr<: 五. 问题1:一致性
e|+U7=CK 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?|
_wKFT> 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
~Rk%M$E9 M~;mamTP struct holder
gpsEN(.w {
1b
E$x^P //
(1%u`#5n-N template < typename T >
cUaLv1:HI T & operator ()( const T & r) const
"8J$7g@n@ {
tS8*l2Y`
return (T & )r;
V{@<Z8sW# }
x
SF#ys4v } ;
gAC} \i}n1Qd 这样的话assignment也必须相应改动:
Wu< Xdsd5 UUM template < typename Left, typename Right >
\CM( class assignment
|[}YM%e {
Byyus[b'A Left l;
Y<X%'Wd\ Right r;
{7[^L1 public :
Lg[*P8wE assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
YQ
g03i template < typename T2 >
{f3)!Pei`J T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
%YM4x!6 } ;
4\x'$G .6+j&{WNo! 同时,holder的operator=也需要改动:
v2G_p|+O 9}iEEI template < typename T >
@>B#2t& assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
kB_G L>fc {
BhLYLlXPY return assignment < holder, T > ( * this , t);
F:x" RbbF }
t8\F7F P 4K[ E3aA 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。
<s2IC_f<+ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
+^Eruv+F dE^:-t return l(rhs) = r;
3_~V(a 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。
AcyiP
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Yw"o_ q|b#=Af]g template < typename Tp >
zJ93EtlF class constant_t
M9HM: {
SGre[+m~m const Tp t;
3ox%1x NA public :
MzL^u8 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
K>l$Y#x}k template < typename T >
UX;?~X const Tp & operator ()( const T & r) const
7/a[;`i*! {
yhJH3< return t;
IP7j)SM! }
ci0)kxUBF } ;
Xt^ldW q.U` mtS 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
6O
bB/*h 下面就可以修改holder的operator=了
Zy|B~.@<j R2vT\ 6xv template < typename T >
VdjS\VYe, assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
P}29wr IZ {
F&%@p& return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
%OB:lAeJ }
0_q8t!<xJw Y#S<:,/sb? 同时也要修改assignment的operator()
njtz,qt_;G yG)xsY V template < typename T2 >
_v bCC7Bf8 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
C-E~z{ 现在代码看起来就很一致了。
r&oR|-2hRk 4l7TrCB 六. 问题2:链式操作
-0r0M) 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Yz]c'M@ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
v_mk{ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
4&X
D 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
#V&98 F 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Swz{5 J2C u^|c_5J( template < typename T >
a?jUm. struct result_1
i)y8MlC{ {
+ Ac.@!X}% typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
J|,Uu^7` } ;
\ne1Xu:hM 5{Q5?M] 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
E@ J/_l; 7]W6\Z template < typename T >
2?P H|| struct ref
01=nS? {
b.I_ typedef T & reference;
v+Eub;m } ;
[As9&]Bv5 template < typename T >
%"-bG'Yc struct ref < T &>
} I>6 8dS[ {
! yqez typedef T & reference;
^POHQQ } ;
"uCO?hv0 =~z sah6N 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
/T_{k.
_U.|$pU template < typename T >
'8%jA$o\g typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
]1hyv m3 {
&O
+?#3 return l(t) = r(t);
&1/OwTI4J }
S[ch/ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
Q^\m@7O
: 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
"s-3226kj +YZ*>ki 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
;~D$rT _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
<fHJ9(5$V _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
U!d|5W.{Q +5 调用divide的对象返回一个add对象。
.RNY}bbk 最后的布局是:
U#V&=~- Add
Tp46K\}Uf / \
i<0_sxfUD Divide 5
Ml_Hq>\U / \
QPX&P{!g _1 3
yPrF2@#XZ/ 似乎一切都解决了?不。
)ifjK6* 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。
r7)qr%n 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。
8Y4mTW 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:
IOA2/WQu @C-03`JWuK template < typename Right >
f=k_U[b4> assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
:V3z`}Rl Right & rt) const
JDJ"D\85 {
apOXcZ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
\sBXS. }
C@`rg ILc 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
/KLkrW 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。
xi51,y+(5 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。
l+#J oc<8 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。
SJB^dI**/d 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。
d-3.7nJ: 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?
nU4to 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:
V&*|%,q 2HUw^ *3 template < class Action >
y\omJx=, class picker : public Action
7nm'v'\u+V {
NbC2N)L4 public :
7u{V1_n1 picker( const Action & act) : Action(act) {}
q<j9l'dHG // all the operator overloaded
A XhP3B] } ;
}DQTy.d;P Ur]/kij 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。
It7R}0Smg 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:
2X<%BFsE `OfD^Q= template < typename Right >
QM![tZt%; picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
IyI0|&r2A {
?&'Kw>s@ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
m/Erw"Z }
qu1+.z=| ,z<1:st]< Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
[GPCd@ 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。
HKr}"`I. [UXN=
76N template < typename T > struct picker_maker
#i.,+Q {
O wuc9 typedef picker < constant_t < T > > result;
r;xy/*%Mtj } ;
c<, LE@V template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
"={* 0P {
8\"Gs z typedef picker < T > result;
+ %v1X&_\ } ;
t7l{^d_L <#J5.I 1 下面总的结构就有了:
5JhvYsf3_ 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。
Y0.'u{J* 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。
Fsm6gE`|n picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
^*i0~_ 至此链式操作完美实现。
WQ 2{`'z (BFwE@1" #bBh. ^ 七. 问题3
76"4Q! 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。
-uWV(
,| .b+ix=: template < typename T1, typename T2 >
'B{FRK ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
i^e8.zgywF {
WPkKbF return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
70GBf" }
+}N'Xa/Jt 5L:-Xr{ 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:
FLs$ a/\{NHs6"5 template < typename T1, typename T2 >
P
woiX#vz struct result_2
BGBHA"5fz {
v+"4YIN typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
~x!up9 } ;
n8F~!|lQ0 bq9w@O 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?
=$Mf:F@ 这个差事就留给了holder自己。
Hc=QSP Vn4wk>b}$2 h#"$W;( template < int Order >
3PGAUQR#"q class holder;
}a$.ngP template <>
MNWI%*0LO class holder < 1 >
{='Bd6_= {
z,4mg6gt public :
l>}f{az-T template < typename T >
E#!!tH`lgg struct result_1
}1e4u{ {
;5bd<N typedef T & result;
]vlBYAW' } ;
6ki2/ Q template < typename T1, typename T2 >
a3<:F2=~\ struct result_2
+ZM,E8 {
3}<U'%sd typedef T1 & result;
,JE_aje7 } ;
bO2?DszT5 template < typename T >
}a||@unr typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
GeTk/tU {
##=$$1Ki return (T & )r;
uy's eJ }
U_(>eVi7F template < typename T1, typename T2 >
+ODua@ULFB typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Y@0'0 {
u1$6:"2@5k return (T1 & )r1;
[|OII!" }
W~/d2_|/ } ;
<ToBVGX Bi:lC5d5? template <>
Nv7-6C6< class holder < 2 >
3T)rJEN A {
k0e}`#t public :
a)JXxst template < typename T >
MqnUym struct result_1
YpDJ(61+ {
=EP`,zqn$9 typedef T & result;
p H y } ;
$V(]z`b& template < typename T1, typename T2 >
:3n@]. struct result_2
dT|f<E/P {
{R!yw`#^B typedef T2 & result;
f1MRmp-f' } ;
`FMo;,j template < typename T >
WR)=VE typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
A)&FcMO*z {
MjMDD return (T & )r;
etr-\Cp }
R&Y_ template < typename T1, typename T2 >
JXK\mah typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
NUFz'MPv {
@f-X/q]P return (T2 & )r2;
'QCIKCn< }
}csA|cC } ;
$N=&D_Q c* {6T}VZr I}4
PB+yu 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> >。
fCr2'+O"b 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
%#x4wi 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
vA/SrX. V)^Xz8H_ return l(i, j) = r(i, j);
^c\O,*: 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
JI"/,fK^ ~rb0G*R> return ( int & )i;
N(&{~*YE return ( int & )j;
kamQZzPe
最后执行i = j;
0\dmp'j] 可见,参数被正确的选择了。
J/je/PC FU3K?A
B
-tg|y Cr5ND\ ic2D$`M 八. 中期总结
BsQ;`2 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:
\;{ ]YX 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
b>07t!; 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
!mNst$-H4 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
75# 8P?i I=0c\ U} Y
Zj-%5 Z=JKBoAY T2e-RR ?xj8a3F 九. 简化
")Fd'&58 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。
Lw>B:3e 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
6 4_}"fU 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:
`OfhzOp 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
.zO^"mXjS +-*/&|^等
AFAg3/ 2. 返回引用。
B7%,D} =,各种复合赋值等
h.\I
tK{) 3. 返回固定类型。
hfwJZ\_60 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
d0aXA+S% 4. 原样返回。
LqWiw24# operator,
6FB0g8 5. 返回解引用的类型。
R]"Zv'M(AM operator*(单目)
)d3
09O 6. 返回地址。
ziM{2Fs> operator&(单目)
ytcLx77`: 7. 下表访问返回类型。
]\39# operator[]
!1$x4 qxS 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
uKJ:)oyaCP operator<<和operator>>
B{Cm`f8E 9)!Ksg(h OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
FQWjL>NB 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
[c?0Q3F +Br<;sW template < typename Left >
i/X3k& struct value_return
, cxqr3
o {
Za@\=}Tt template < typename T >
o]?
yyP struct result_1
392V\qtS {
7ZUN;mr typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
qCI&H7u@ } ;
8{4'G$6 2"6L\8hd2 template < typename T1, typename T2 >
D^r g-E[L struct result_2
/ 4Q=%n {
X_PzK'#m typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
~A0AB
`7 } ;
2-F7tcya| } ;
?O25k!7 UN?tn}`! dX?j/M- 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
e{8C0= \KV.lG! 下面我们来剥离functor中的operator()
o#FctM'Z 首先operator里面的代码全是下面的形式:
,88B@a ~D5
-G?%$" return l(t) op r(t)
Gb^63.} return l(t1, t2) op r(t1, t2)
)QAYjW!Z return op l(t)
)=)N9C Ry return op l(t1, t2)
DS8HSSD return l(t) op
ca=MUm=B return l(t1, t2) op
8i6iynR return l(t)[r(t)]
`
k]
TOc return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
o9sQ!gptw +9HU&gQ3 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:
6F^/k,(k4 单目: return f(l(t), r(t));
(0`rfYv5.R return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
B~o3Z 双目: return f(l(t));
$Y/z+ea return f(l(t1, t2));
1=]#=)+ 下面就是f的实现,以operator/为例
yc0
1\o y95
#t struct meta_divide
8h
ol4'B {
7:~3B-Tb template < typename T1, typename T2 >
T:j41`g%s static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
9Zx| L/\ {
p&}m') return t1 / t2;
E.#JCO|(1 }
K81FKV. } ;
n_sV>$f-u ;zqxDl_ 这个工作可以让宏来做:
UXSwd#I& dhLd2WSyH #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
^C,rN;mX' template < typename T1, typename T2 > \
%4VM"C4[ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
"P5,p"k:) 以后可以直接用
W&A^.% 2l DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
+) 9=bB 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
OfLj 4H6Q (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。。。)
dsEvpa$? JA >&$h iLdUus! 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
"+Ks# lyowH{.N"3 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
,*$Y[UT class unary_op : public Rettype
wKW.sZ!S1 {
af'ncZ@U Left l;
Na\&}GSf^ public :
iR4"I7J unary_op( const Left & l) : l(l) {}
y] Q/(O B
\V;{: template < typename T >
-6q7ze{@ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
rl"yE= {
:>y5'q@R return FuncType::execute(l(t));
K/& }
3&X5*-U }Ej^"T:H_; template < typename T1, typename T2 >
SM}&
@cJ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2V @ pt {
Dmtsu2o return FuncType::execute(l(t1, t2));
nQw, /Lk }
BQMo*I>I } ;
4YMUkwh *@
\LS!N 3qfQlqJ&3 同样还可以申明一个binary_op
<t *3w eET1f8B=L template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
5t-(MY class binary_op : public Rettype
`?N|{kb {
ZYl*-i&~? Left l;
&>@EfW]( Right r;
0@!-+}i public :
9@(V!G binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
\p iz Vt (Sj?BZjC template < typename T >
*fDhNmQ ` typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=sXk,I; {
6r5<uZ9w_X return FuncType::execute(l(t), r(t));
^@maF<Jb }
+_fxV|}P xirZ.wj W template < typename T1, typename T2 >
CwzDkr&QC_ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}!vJ+ {
ma2-66M~j return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
|P=-m-W }
{Pi]i? } ;
/9u12R*< =
:\o/)+ a/
Z\h{* 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
9r,7>#IF 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
SnW>` DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
[)p>pA2GZj 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。
G
Y ]bw 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
ytGcigw(P 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。。。
z/S}z4o/ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
~d6zpQf7> 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)
>uDE<MUC 下面是修改过的unary_op
n#5%{e> (ft$ R? template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
e/!xyd class unary_op
||kUi=5 {
fnO>v/&B Left l;
q vGkTE 0W>,RR) public :
S_56! ;bt%TxuKb unary_op( const Left & l) : l(l) {}
*U^7MU0 3 At%TA: template < typename T >
/aD3E"Op struct result_1
UgZuEfEGve {
aRF}FE,u typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
S6Fn(%T+9 } ;
:HQQ8uQfb loFApBD=$^ template < typename T1, typename T2 >
leJ\ struct result_2
.+ g8zbD4 {
iqPMCOPZ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
j]'7"b5 } ;
jUCrj' ;/g Bjp]H template < typename T1, typename T2 >
#Z]l4d3{T typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
R<n'v.~"A {
`z{sDe; return OpClass::execute(lt(t1, t2));
o\;cXuh }
i@p0Jnh| NvqIYW template < typename T >
Pwg?a typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
VwrHD$ {
`suEN@^ return OpClass::execute(lt(t));
R9`37(c9+ }
NhYce> K/Qo~
} ;
Xe7/ ^TF71uo %DR8M\d1~H 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
W2F *+M 好啦,现在才真正完美了。
8\{1y:| 现在在picker里面就可以这么添加了:
txp^3dZ`^ 6_wj,7 template < typename Right >
Yy3g7!K5E picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
4V9S~^v| {
7)#8p@Q return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
L6=`x a, }
U+FI^Xrt# 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。
BL^\"Xh$| LW '3m5 nWz7$O gJC~$/2 vQ",rP% 十. bind
A4>j4\A[M 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。
J70r` 先来分析一下一段例子
iVe"iH Cl>{vSN y8arFG int foo( int x, int y) { return x - y;}
M!)~h<YL bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
a*(,ydF|L bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
@&xWd{8' 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。
^ 9`O
^ 我们来写个简单的。
VY|'7in"M 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
D@
4sq^|2 对于函数对象类的版本:
J=sj+:GS e=u?-8 template < typename Func >
bD ADFitSo struct functor_trait
u]uZc~T {
@D@_PA)e( typedef typename Func::result_type result_type;
0wnC"2GUX } ;
p38RgEf 对于无参数函数的版本:
sRKoM {
d |lN:B template < typename Ret >
* ,#SwZ struct functor_trait < Ret ( * )() >
VteMsL/H {
>%1mx\y^ typedef Ret result_type;
/JbO $A } ;
6s(.ul 对于单参数函数的版本:
jWNF3\ h=
Mmd template < typename Ret, typename V1 >
i8|0zI struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
|B~^7RHXo {
*pj^d>< typedef Ret result_type;
-ztgirU } ;
7+;CA+; 对于双参数函数的版本:
h6~H5X @tzL4hy%^j template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
]Mb:zs<r struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
q)Qg'l^f {
!>,XK!) typedef Ret result_type;
y^[?F>wB } ;
X]+z:! 等等。。。
,0\Pr 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
|!hN!j*) BBDt^$ template < typename Func >
<:ptNGR struct func_return
B
x-"<^< {
Gc*p%2c template < typename T >
/v8yE9N_ struct result_1
PQvpJFpb~h {
v\3$$T) typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
:F`"CR^, } ;
KybrSa eJ+@<+vr;x template < typename T1, typename T2 >
*|Bt! struct result_2
MHPh! {
xua
E\*m typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
d:3OC& } ;
y#v<V1b] } ;
(8Q*NZ wq:"/2p1 s_#6^_ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
V(wANvH vM?jm!nd template < typename Func, typename aPicker >
`EWQ>m+ class binder_1
LOi/+;> {
?.Lq`~T` Func fn;
`G "&IQ8. aPicker pk;
)QAS 7w#k public :
<~}NxY\5 {66P-4Ev( template < typename T >
p(fL'
J struct result_1
WPDi)UX {
75W@B}dZd typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
f^|r*@o } ;
6<Txkk -)9aY. template < typename T1, typename T2 >
>)6k)$x%% struct result_2
"U|u-ka8B {
4,.[B7irR typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
~nRbb;M } ;
bBY7^k ]o($No binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
&Y jUoe )QW
p[bV template < typename T >
{4>N2mP{M typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
gt\*9P
{
,A[NcFdCB return fn(pk(t));
v,Uu)Z
}
I78Q8W(5 template < typename T1, typename T2 >
#k|f%!-Vo typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Ma^}7D
/ {
#ba7r
]Xu return fn(pk(t1, t2));
WSqo\] }
"L+NN| } ;
~;vt{pk K$c?:?wmo P~h0Ul 一目了然不是么?
\[<8AV"E-' 最后实现bind
Q.g44> < Y)A ez qlC4&82=Q template < typename Func, typename aPicker >
t#2szr+ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
+Uxtxl' {
O |0V mm
return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
g9AA)Ykp }
7_`_iymR ."j=s#OC( 2个以上参数的bind可以同理实现。
~\u~>mtchu 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。
[/U5M>#n 2`A\'SM'4 十一. phoenix
o'=i$Eb Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
<~
?LU^ )j}v3@EM5 for_each(v.begin(), v.end(),
R'$1,ie (
;R7+6 do_
=\gK<Xh [
~ep^S^V+ cout << _1 << " , "
KouIzWf. ]
$KPf[JvQ .while_( -- _1),
V(M7d>N5G cout << var( " \n " )
~;@\9oPpz% )
qRCUkw} fs );
R<Ct{f! Qn \=P*j 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
w_*$wVl 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
m6o o-muAr operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
pt%Y1<9Eh? 那么我们就照着这个思路来实现吧:
S7B?[SPrN[ {cmV{ 4Yx LRPdA "Z template < typename Cond, typename Actor >
;RS^^vDm class do_while
}@vf=jm> {
R:U!HE8j Cond cd;
t8uaNvUM}e Actor act;
]Uul~T public :
p*|Ct template < typename T >
~Hvf"bvK| struct result_1
Ur(< ] {
}8Nr.gY typedef int result_type;
}*VRj;ff } ;
h%] D[g Xbc:Vr do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
m'U>=<!D vY]7oX+ template < typename T >
@VnK/5opS typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.F@ 2C
{
KA
elq* do
nxs'qX(D {
yK w.69. act(t);
]QKKtvN }
8i^d*:R while (cd(t));
V BjA$. return 0 ;
m5lTf }
w5q'M } ;
ADB,gap dQI6.$? ZX0!BS 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
y~<_ux, 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。
hz rS_v 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。
-fD W>]_ 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。
gNSsT]) 下面就是产生这个functor的类:
$`_xP1bUT +z+u=)I GhW{6.^
template < typename Actor >
h 2C9p2. class do_while_actor
4GexYDk'# {
$;j{?dvm. Actor act;
Gy!bPVe public :
TchByN6oN< do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
OGPrjL+ D3x
W?$Z template < typename Cond >
8\m[Nuq5 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
kjj?X|Un } ;
qKNHhXi I1W~;2cK E*83N@i 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
V(OD^GU 最后,是那个do_
EkEQFd 5g hc]5f3Z S=X_7V
class do_while_invoker
92Rm{n {
|],ocAN{ public :
}c'T]h\S template < typename Actor >
iH)-8Q do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
p~dj-w {
z`Xc] cPi return do_while_actor < Actor > (act);
cT#R B7 }
!Z%pdqo`. } do_;
VevDW }4q* c)zwyBz 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
}N@+bNh~ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
k
Hh0&~( 最后来说说怎么处理break和continue
:tX,`G 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。
G/&Wc2k 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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