一. 什么是Lambda
%C`P7&8m=O 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
#b*4v&< 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,
[c=P)t7
V {E%c%zzQ 'i$._Tx =5*Wu+S4r class filler
N{bg-%s10i {
v|~=rvXFC public :
vrb@::sy0T void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
xz0t8`NoN } ;
hK)'dG* #&)H&H} :@jctH~ 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
})<u~r Pa0W|q#?X glCpA$;VPu -V;Y4,:c for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
>vo 6X]p~ tnUfi8\ob [err$ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
oS$7k3s
fj 6M&ajl`o ^_3Ey r
ezp7 二. 战前分析
'kj
q C 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
@!oN]0`F; 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
a]fFR~OY @&m]:GR WqefH{PB for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Xj+_"0
# /* --------------------------------------------- */
`AE6s.p? vector < int *> vp( 10 );
8tSY|ME transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
_Jg#T~ /* --------------------------------------------- */
XdThl sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
@d{}M)6\! /* --------------------------------------------- */
W=A0+t%XC int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
X=-= z5 /* --------------------------------------------- */
!VIxEu^ke for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
_Zav Y<6 /* --------------------------------------------- */
tH;9"z#
~ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
X\!q8KEpR& [sG`D-\P[ ~rO&Y{aG# p*jU)@a0 看了之后,我们可以思考一些问题:
xib}E[-l# 1._1, _2是什么?
t)8crX}P 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
6{i0i9Tb 2._1 = 1是在做什么?
|0Fo{ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
'X+aYF}Ye Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
X~m57bj @=w)a 9nQyPb6 三. 动工
n1|]ji[c 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
l+6@,TY1U FEhBhv|m wH@<0lw`< ,[p?u']yZz template < typename T >
z|AknEE, class assignment
Rq| 5%;1 {
?~.9:93 T value;
"Ke_dM public :
p=[dt assignment( const T & v) : value(v) {}
W'k&DKhTqF template < typename T2 >
Kg2@]J9m T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
:,H_
e!
X } ;
BSy4
d> 3<FqK \P )N{PWSPs 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Th,]nVsGs~ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
P
>0S ZP "AJ>pU3 /-<]v3J .ZQXY%g class holder
Vx0Hq`_14 {
6"?#s/fk public :
&C,]c#-+ template < typename T >
b2F1^]p assignment < T > operator = ( const T & t) const
D//58z& {
tvzO)&)$ return assignment < T > (t);
(#je0ES }
*Z"Kvj;>u } ;
<9=RLENmY" ~U?vB((j! ,h3,&, 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:
F+xMXBD@>* Grd9yLF static holder _1;
/e*<-a Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
l%2B4d9"v U_B`SS for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Q"xDRQA 而不用手动写一个函数对象。
A]V<K[9:b &E
k\ /s:akLBaD lgAE`Os 四. 问题分析
8{Svax( 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。
hi]\M)l&x 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。
L?y,xA_ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
~0.@1zEXj 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
H
@E-=Ly 下面我们可以对这几个问题进行分析。
yFP#z5G uoBPi[nK 五. 问题1:一致性
483vFLnF 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?|
:TWHmxch 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
=WP}RZ{S XlNB9\"5 struct holder
z<P#djx {
Y.Ew;\6U //
Nb{oH +$b template < typename T >
d{GXFT;0 T & operator ()( const T & r) const
~yf 5$~Z {
*XzUqK return (T & )r;
~JT{!wcE}o }
PwNLJj+% } ;
)'<zC &c@I4RV|q 这样的话assignment也必须相应改动:
f%auz4CZz !p9F'7;Y< template < typename Left, typename Right >
en~(XE1 class assignment
wy&*6>. {
j+ys&pDczm Left l;
4Y/!V[ Right r;
V[#lFl). public :
=O_[9kuJ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
p9sxA|O=y
template < typename T2 >
,[hJi3xM T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
%yrP: fg/ } ;
]ogy`O > ohyUvxvj 同时,holder的operator=也需要改动:
G`W+m*[U+M '}Y8a$(;V template < typename T >
dCyQC A[ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
q.X-2jjpx: {
aH#|LrdJ return assignment < holder, T > ( * this , t);
Fu><lN7 }
6u7HO-aa zj)[Sntn? 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
:R&tO3_F 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
v>P){VT %qv7;E2C return l(rhs) = r;
8vP)qy8 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
1f:k:Y9i 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
[6tQv<}^ j)5Vv
K\ template < typename Tp >
&pAT class constant_t
;g*6NzdA {
!14z4]b const Tp t;
3IxT2@H) public :
/L
4WWQ5 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
,O+7nByi[V template < typename T >
mB~&nDU const Tp & operator ()( const T & r) const
.PxM
#;i2 {
h^)2:0#{I return t;
L$Q+R' }
aU! UY( } ;
>4E,_ `3N 1XKk~G"D 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
g/J!U8W" 下面就可以修改holder的operator=了
2S4z$(x3 }ie]7N6; template < typename T >
tQ67XAb assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
v>5F[0gE {
S7vE[VF5 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
!Z ZA I_N }
4Ojw&ys@V (r4\dp& 同时也要修改assignment的operator()
^b~5zhY& ^q`*!B9@ template < typename T2 >
%r"GL T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
:Mk}Suf&H 现在代码看起来就很一致了。
O#\>j I'C,' 六. 问题2:链式操作
u"jnEKN0y 现在让我们来看看如何处理链式操作。
h(-&.Sm")H 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。
>e ;f{ 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。
V]}b3Y!( 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。
4o3GS8 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
bph*X{lFK ULjzhy+(8 template < typename T >
s|T7)PgR struct result_1
4/?Zp4g {
[4j;FN Fa typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
KF)i66 } ;
@UJmbD{ t^5_;sJQ 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:
b*KZe[#M1 CdO-xL6F template < typename T >
~@a
R5Q>us struct ref
Tt|6N*b' {
}i:'f2/ typedef T & reference;
8B/9{8 } ;
@`D6F;R template < typename T >
w ZAXfNA struct ref < T &>
tqCg<NH.!m {
AtDrQ<>y' typedef T & reference;
nif'l/@" } ;
bf/loMtD di2=P)3 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
dAl<'~g ^;Q
pE template < typename T >
Vz]=J;`Mz typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
,r;d { {
^ZUgDQduc return l(t) = r(t);
.`N`M9 }
-<]_:Kf{;& 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。
J94YMyOo 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
T9-a
uK0d `r(J6,O 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
v^fOT5\ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
#9VY[< _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
+lJ]-U|P +5 调用divide的对象返回一个add对象。
z,YUguc|
最后的布局是:
4ZpF1Zc4B Add
`+c9m^ / \
DW&')gfQ Divide 5
v:1Vli. / \
a' o8n6i _1 3
iGVb.=) 似乎一切都解决了?不。
_)2TLA
n3 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。
M|e
n>P 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。
.BDRD~kB 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:
jYID44$ 'xoE
[0! template < typename Right >
e7qMt[. assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
cG!2Iy~lA Right & rt) const
vqz#V=J{ {
KVpAV$|e return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
E/$@ud|l" }
^i)Q
CDU7 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
QYw4kD} 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。
4eL54).1O 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。
aDvO(C 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
{)9HS~e T 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。
%aE7id>v6 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?
4$DliP 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:
}6,bq`MN #r^@*<{^ template < class Action >
J~'Q^O3@ class picker : public Action
?WtG|w {
[piF MxZP public :
S Y>,kwHO picker( const Action & act) : Action(act) {}
( WtE`f;Q // all the operator overloaded
vp75u93 } ;
Sb9=$0%\ )bXx9,VL 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。
<bXWkj 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:
h* %0@ \g:qQ*. template < typename Right >
+IO1ipc4cE picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
*5_8\7d {
m/c&/6nk return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
(6#yw`\ }
Q @OC = +s(IQt Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
uyRA`<&w 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。
H^PqYLjN CBnouKc: template < typename T > struct picker_maker
U>_\ {
MLD>"W typedef picker < constant_t < T > > result;
s3_e7D ^H } ;
Ril21o! j template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
l88a#zUQDN {
|RAQ% VXm typedef picker < T > result;
q>|[JJ*6_N } ;
H, XLb. ci_v7Jnwo 下面总的结构就有了:
kulQR>u 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。
HLoQ}oK|K 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。
K)Xs L picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Neo^C_[vN 至此链式操作完美实现。
Vyt~OTI\ nc\C4g yhtvr5z1 七. 问题3
aa0`y 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。
7tfivIj)e R<lNk< template < typename T1, typename T2 >
e:GgA ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
mj(&`HRs4 {
T$8@2[ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
-wfRR>)d }
g<rKV+$6 :<t{ =0G 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
[C+Gmu yA?ENAM template < typename T1, typename T2 >
FfYd+]+? struct result_2
"Ql}Y1 {
uFm+Y]h typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
gP%|:" } ;
| ,1bkJt :zj9%4A 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
%CxEZPe$ 这个差事就留给了holder自己。
$@_<$t Tbi]oB# W8G9rB|T template < int Order >
UKKSc>D1 class holder;
XJ:>UNf5; template <>
TDAWI_83- class holder < 1 >
]<8B-D?Z {
@@%i(>4Z public :
7>'uj7r]= template < typename T >
>k&8el6h struct result_1
8:P*z {
V\@jC\-5Vt typedef T & result;
pwFU2}I } ;
${eY9-r_% template < typename T1, typename T2 >
6 Iv( struct result_2
d)04;[= {
B]^>GH typedef T1 & result;
>Lw}KO` } ;
4#^'lKIx template < typename T >
HDF!` typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
:M22P`: {
Sc1+(z return (T & )r;
N+CXOI=6x }
[F/^J|VMV template < typename T1, typename T2 >
zU
f>db typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
5:Yck< {
>aEL;V=}P return (T1 & )r1;
5l41Q }
E /fw?7eQ } ;
;YK!EMM4!h Q'Jv}'eK_ template <>
"wA0 LH_ class holder < 2 >
eecw]P_? {
UGhW0X3k public :
N#(jK1`y template < typename T >
rQ9*J struct result_1
cI*KRCU {
gw_|C|!P typedef T & result;
s1X]RXX&j } ;
t*{,Gk template < typename T1, typename T2 >
|h5kg<Zgo struct result_2
,f}h} {
#F_'}?09% typedef T2 & result;
Eo%UuSi } ;
+"]oc{W! template < typename T >
ds-
yif6 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
_h0- {
MV%Xhfk return (T & )r;
f?,-j>[.=f }
`5~7IPl3 template < typename T1, typename T2 >
yh S#&)O typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
yZq?B {
xT W3UY return (T2 & )r2;
Mv|vRx^b }
S8\+XJ } ;
{tPnj_|n< :@.C4oq fD'/#sA#' 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
nz^nptw 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
/:U1!9.y 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
x_yF|]aI! aiYo8+{!# return l(i, j) = r(i, j);
9o EpPL5 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
VsEGX@;tO D/Rv&>Jh return ( int & )i;
My. dD'C return ( int & )j;
bZiyapM 最后执行i = j;
L^lS^P 可见,参数被正确的选择了。
~L~]QN\3 sH%&+4!3 2xDQ:=ec pDGT@qJ W+8^P(
K 八. 中期总结
m$?.Yig? 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:
>)LAjwhBp 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
6z Ay)~ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
+$PFHXB 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
3)Zu[c[%'J K5{{:NR$ SZ/(\kQ6 HcA[QBh }wfI4?}j} >PIPp7C 九. 简化
Hq?& Qo 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。
L?HF'5o 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
k d+l k: 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:
IP04l;p/ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
ojoxXly` +-*/&|^等
)A"jVQjI%w 2. 返回引用。
!N1J@LT5h =,各种复合赋值等
jn^fgH? 3. 返回固定类型。
zka?cOmYF[ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
@ u+|=x]; 4. 原样返回。
;,rnk- operator,
@V$I?iXV 5. 返回解引用的类型。
4:U0f;Fs operator*(单目)
NI8~QeGah 6. 返回地址。
g5}lLKT operator&(单目)
Z(HZB 7. 下表访问返回类型。
'irGvex operator[]
K_>/lirE? 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
e\r7BW\Y operator<<和operator>>
c;wA I8k OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
vU}: U)S 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Hd0Xx}3& WYLX?x template < typename Left >
P?J kP struct value_return
| 3giZ{ {
)[jy[[K( template < typename T >
4.Z(:g struct result_1
O&V[g>x"U {
ZoxS*Xk typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
EeB3 } } ;
cy3M^_5B< <HF-2?` template < typename T1, typename T2 >
6V2j*J struct result_2
&z>q#'X;. {
2.f|2:I typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
ltSh'w0 } ;
+
|C=ZU } ;
U5<@<j(@ G9Qe121m d}-'<Z#G 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
s}(X]Gx1 hVUIBJ/5(- 下面我们来剥离functor中的operator()
c~+l-GIWm 首先operator里面的代码全是下面的形式:
t$ZkdF lzDdD3Ouc return l(t) op r(t)
e$|VG*
d return l(t1, t2) op r(t1, t2)
\_VmY!I5\ return op l(t)
?3jdg ]& return op l(t1, t2)
y|sma;D return l(t) op
_-%d9@x return l(t1, t2) op
Qq3fZ= return l(t)[r(t)]
]:et~pfW return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
wmYvD< N9]xJgTze 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:
zfjw;sUX 单目: return f(l(t), r(t));
H]Wp%"L return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
*Jt8 双目: return f(l(t));
]XUSqai return f(l(t1, t2));
LgHJo-+> 下面就是f的实现,以operator/为例
F=}Z51|:~ |C D}<r(N
struct meta_divide
[5Y<7DS {
^~l $&~ template < typename T1, typename T2 >
f1Zt?= static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
cNj*E
=~; {
"H1:0p return t1 / t2;
e<5Y94YE }
KzVTkDn, } ;
` X}85 4*M@]J " 这个工作可以让宏来做:
DB@EVH 4;*f1_;f~ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
9+Nw/eszO template < typename T1, typename T2 > \
*{5>XH{
x static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
2jA%[L9d^ 以后可以直接用
Zq*eX\#C DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
&1GUi{I 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
cOku1g8 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
)#`H."Z >5Lexj rkYjq4Z@ 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
.wc
= ] Fe$/t( template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
QIV%6q+*R class unary_op : public Rettype
&U&%ka<* {
HXks_ix ) Left l;
l`gTU?<xd public :
\9/1L?@ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
arh@`'Q hI~SAd
,#A template < typename T >
Z$;"8XUM typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
i2`0|8mw' {
(wA?;]q( return FuncType::execute(l(t));
("Dv>&w9 }
X~RH^VYv '6zd;l9Z template < typename T1, typename T2 >
Q$=*aUU%G typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?_ RYqolz {
i'tp1CI return FuncType::execute(l(t1, t2));
40K2uT{cq }
-(;LQDG | } ;
c8DZJSO gfo}I2" 1D{#rA.X 同样还可以申明一个binary_op
Alz~-hqQ b!a
%YLL template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Q_4Zb class binary_op : public Rettype
R^8B3-aA`
{
0Nr\2| Left l;
cZ<
\ Right r;
'29WscU public :
Do;#NLrWb binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
lrys3 \Ph7(ik template < typename T >
ULl_\5s2 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^:DyT@hQB5 {
^ d\SPZ return FuncType::execute(l(t), r(t));
K]"Kf{bx }
;~/4d- nem@sB;v# template < typename T1, typename T2 >
gq 4 . d typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
r95zP]T {
Z .Pi0c+ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
4/MNqit+ }
=_QkH!vI } ;
3k{ @.V?] -e*BqH2t CW0UMPE5 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
LK+felL 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
.,mPdVof DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
wj%wp[KA$ 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。
=Ahw%`/&}] 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
ma]?
)1<{ 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。。。
V^En8 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
KXe
ka 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)
c{>|o 下面是修改过的unary_op
3*WS"bt 3w'W~ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Uu5C%9^s class unary_op
0&$xX!] {
a:u}d7T3e Left l;
h7?.2Q&S %F5 =n" public :
ragSy8M 'v`_Ii|- unary_op( const Left & l) : l(l) {}
D5`(} (C `@a/q template < typename T >
wLMvC{5 struct result_1
v3^t/[e~: {
:t>Q:mX(N typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
U**)H_S/~ } ;
Qa?aL .Cr1,Po template < typename T1, typename T2 >
*?N<S$m struct result_2
/"MJkM.~E {
rfTe typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
T} 8CfG_j } ;
stXda@y<p PP-kz;| template < typename T1, typename T2 >
UTX](:TC typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
UE7'B?
{
T6=-hA^A return OpClass::execute(lt(t1, t2));
A^g>fv
}
f0FP9t3k #eLN1q&Z template < typename T >
8uA<G/Q; typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:gaETr {
6n-r return OpClass::execute(lt(t));
ue9h }
5H!%0LrJg=
[R\=M' } ;
{Zwf.., $_bZA;EMQ GLcd9|H 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
!tr9(d 好啦,现在才真正完美了。
l/F!Bq[*g 现在在picker里面就可以这么添加了:
*;X-\6 ~#t*pOC5BR template < typename Right >
{? 2;0}3?; picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
6KB^w0oA {
qp@m&GH return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
q_pmwJ:UL }
9'X@@6b*' 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
6=3(oUl @Wz%KdXA GoL|iNW` UAKu_RO6S \-d'9b ? 十. bind
WP!il(Gr 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
feN!_- 先来分析一下一段例子
N-Z^G<[q. KcnjF^k l# BZzJ?~ int foo( int x, int y) { return x - y;}
L}b'+Wi@ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
e3pnk
=u bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
`/c@nxh 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
lfgtcR {l5 我们来写个简单的。
qzHU)Ns(_ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
}v&K~!* 对于函数对象类的版本:
Onyh1 i=V-@|Z template < typename Func >
=G*z
53 struct functor_trait
GqMB^Ad {
=tHD 4I typedef typename Func::result_type result_type;
UtPwWB_YV } ;
I<KCt2:X 对于无参数函数的版本:
X]MTaD.t B/rzh? b template < typename Ret >
St_Sl:m$ struct functor_trait < Ret ( * )() >
&rcdr+' {
D>S8$]^Dm typedef Ret result_type;
"H@Fe } ;
x?gQ\0S< 对于单参数函数的版本:
*cPN\Iu.W !x6IV25 template < typename Ret, typename V1 >
sX
Z4U0# struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
#'wL\3 {
JC/d:. typedef Ret result_type;
nqrDT1b** } ;
:Nkz,R? 对于双参数函数的版本:
yj'Cy8 IE|,~M2 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
j+ I*Xw struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
HMhLTl{; {
y%JF8R;n typedef Ret result_type;
vWuyft* } ;
2G H)iUmc 等等。。。
&D)Hz 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
uRFNfX(* A_aO}oBX template < typename Func >
y _6r/z^ struct func_return
pTN%;`)
{ {
Kjv2J;Xuh template < typename T >
i:;$oT struct result_1
UC.8DaIPN {
tD865gi typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
x4@MO|C } ;
nM=2"`@$ V, E9Uds template < typename T1, typename T2 >
5VuCU struct result_2
3Sk5I% {
n&(3o6i' typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
8 qn{ } ;
)7tV*=?Ic8 } ;
e#K rgUG F_K hjw4Xzju 最后一个单参数binder就很容易写出来了
gfV]^v 6^WiZ^~ template < typename Func, typename aPicker >
6Q?BwD+> class binder_1
!,I7 ?O {
^*HVP* Func fn;
CZF^Wxk aPicker pk;
}#1UD public :
d~w}NK[( N|bPhssFw template < typename T >
8moUK3w struct result_1
=`r ppO {
V|+ `L- typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
MiRibHXI, } ;
N'htcC pM1=UF template < typename T1, typename T2 >
~JIywzcf8 struct result_2
|~7+/VvI+ {
oXnC"y}0P typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
~JAH-R } ;
wgC??Be;ut '#;,oX~5 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
0*/mc9 6 + 8MW$ m$ template < typename T >
AN|jFSQ' typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
er&uC4Y]a {
r)) $XM return fn(pk(t));
7f.4/x^ }
t-3v1cv" template < typename T1, typename T2 >
ho?|j"/7 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
p~,a= {
#j(q/
T{x return fn(pk(t1, t2));
c#]'#+aH }
Km|9Too } ;
s:-8 Z\, Zkwy.Hq^ x@{G(W:W 一目了然不是么?
o[5=S,' 最后实现bind
$O;N/N:m 0X] ekq V+4k! template < typename Func, typename aPicker >
EuR!yD picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
D#vn {^c8O {
jhjW*F<u return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
#u}v7{4 }
):|G
kSm [TiTff&LV 2个以上参数的bind可以同理实现。
pgLzFY[' 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
M"$jpBN* P#vv+]/ 十一. phoenix
<> &e/ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
CSd9\V C,sD?PcSi+ for_each(v.begin(), v.end(),
qv
;1$ (
y]~+ `9 do_
F^ %{
; [
/iuUUCk cout << _1 << " , "
H{Y5YTg] ]
qd#(`%_/ .while_( -- _1),
nN_94
ZqS< cout << var( " \n " )
tk3<sr"IQ )
h%CEb< );
:FKYYH\ Skr\a\
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:
o2 T/IJP 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
Pq[0vZ_}dN operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
*pS7/Qe 那么我们就照着这个思路来实现吧:
)<]w23i -N-4l Nj3^"}V template < typename Cond, typename Actor >
E,ZB;
class do_while
5CRc]Q#@ {
WIH4Aw Cond cd;
5tgILxSK Actor act;
#+k.b_LS public :
@^XkU(m template < typename T >
NbQMWU~7 struct result_1
V{AH\IV- {
AK*mcTr typedef int result_type;
XEgx#F ;F } ;
dc\u$'F@S 2EqsfU*
I do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
P"~qio- U4^p({\|- template < typename T >
vxzf[ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%Zv(gI`A {
n_xa) do
Jegx[*O>b {
K,L> act(t);
5.C[)`_ }
Ck/_UY| while (cd(t));
|/T<]+X; return 0 ;
X,JWLS J }
bHWvKv+ } ;
TW-zh~|F ~\@<8@N2a6 tmY-m,U 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
}
{gWTp 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
Fl 'xmz^ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
z7.C\l 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
b/n8UxA 下面就是产生这个functor的类:
[WO%rO^p 8H%I|fm W_f"Gk template < typename Actor >
:zn ?<(sQ class do_while_actor
"e7$q&R
| {
ttAVB{kdo Actor act;
OCOO02Wq1 public :
L9unhx do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
`S/1U87 3Ld ;zW template < typename Cond >
Pguyf2/w picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
_G}CD|Kx } ;
,TfI Y4~wNs6 yY@s(: 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
<*(UvOQuX 最后,是那个do_
ZTPOD.:# %6c*dy X5oW[ class do_while_invoker
l]klV+9t {
4k&O-70y4^ public :
\,cKt_{ u template < typename Actor >
C+#;L+$Gi do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
M;TfD {
84oW return do_while_actor < Actor > (act);
neY=:9 }
* /Ry6Yu } do_;
U0bEB ,w/mk$v 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
hC 4X Y 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Sc"4%L 最后来说说怎么处理break和continue
J&U0y 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。
I }W-5% 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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