一. 什么是Lambda
!hs33@*u~ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
L<XAvg 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,
kzE<Y Z";&1cK `
0$i^,} zqHG2:MN" class filler
OV
G|WC {
^4b;rLfk@ public :
-9]
ucmN void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
zq6)jHfq. } ;
9^L{)t> lRk_<A mEm=SpO[$o 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:
t[e]AU[} $u~*V
ZZ>"LH {|d28!8w for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
M(^_/1Z kYhV1I )[S#:PP 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
r>e1IG $7QGi|W*k l
k
sNy lfAiW;giJ 二. 战前分析
TU6(Q,Yi| 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。
mtg=v@~ 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
$@D*/@ L6?~<#-m\M 7|HIl= for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
YQ$LU\: /* --------------------------------------------- */
m#$$xG vector < int *> vp( 10 );
?8w5tfN6t transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
`h|Y0x /* --------------------------------------------- */
cP",szcY sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Dm@h'* /* --------------------------------------------- */
Z0/$XS9|h; int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
|KR8=-!7 /* --------------------------------------------- */
lak,lDt] for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
%[4u #G` /* --------------------------------------------- */
>akC for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
4tEAi4H|`@ `;=-71Gn~ "38L ,PW0Z 28LBvJVq@ 看了之后,我们可以思考一些问题:
g~ii^[W 1._1, _2是什么?
d,b]#fj 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。
1COSbi] 2._1 = 1是在做什么?
ih|;H:"^ 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。
DfU]+;AE 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。
x5Ue"RMl+ :GN++\1pw !}5f{,.RO 三. 动工
v.-r %j{I 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
e^<'H gyQPQ;"H$2 !4a#);`G S"VO@)d template < typename T >
G|*&owJ class assignment
67;6nXG0K {
Ma'#5)D T value;
m*L5xxc! public :
$dxA7 `L assignment( const T & v) : value(v) {}
;PB_@Zg template < typename T2 >
+1a3^A\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
M&jlUr&l } ;
{!j)j6(NY L PS,\+ S&'?L0 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
aNn4j_V( 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
UGlHe7 2FW"uYA;6 2z.~K&+x )QWhzY class holder
a)4%sX*I
{
cV"Ov@_.k public :
v8WT?% template < typename T >
2cO6'?b assignment < T > operator = ( const T & t) const
1S(n3(KRk$ {
H+562W return assignment < T > (t);
#sg*GK+|:R }
Yi]`"\ } ;
5A$,'%d OTGy[jY" [K@(,/$ 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:
c|d,:u# '7pzw>E=: static holder _1;
RH:vd|q+ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
<@# g2b Y]=k"]:% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
"hQGk 而不用手动写一个函数对象。
cRMyYd J o q`'"+` h
t`'jr=e,~ 0Vrs bkS 四. 问题分析
{n&n^`Em 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。
Z)IF3{* 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。
D)bL;h 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
xFekSH7[F 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
(c&%1bJ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
IBvn
q8\ e/_QS}OA 五. 问题1:一致性
pGfGGY>i% 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?|
-Bl^TT 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
BsA'r+ho?H ]kXWeY < struct holder
a'`?kBK7`U {
Ch3MwM5] //
9=j)g template < typename T >
L,.AY?)+7 T & operator ()( const T & r) const
<[D>[ {
[Y$TVwFwX return (T & )r;
mBJr*_p }
R8:5N3Fx } ;
jV9oTH- qp)Wt6 k? 这样的话assignment也必须相应改动:
0{uaSR 9R2"(.U template < typename Left, typename Right >
/Wcx%P class assignment
n*Dn{ 7v#z {
5~/EAK` Left l;
?;_>BX|Zjl Right r;
6bc\
)n` public :
@D!*@M6 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
=E>P,"D template < typename T2 >
zfE8=d8U T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
>MKj~Ud } ;
k0O5c[j dWQB1Y*N 同时,holder的operator=也需要改动:
!V(r
p80 s*_fRf: template < typename T >
_~MX~M3MB assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
wPm {
|`Noj+T47I return assignment < holder, T > ( * this , t);
(hdu+^Qj= }
dCS f$5 ]jm:VF]4 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。
?]D))_|G 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
utBrH P$0c{B4I return l(rhs) = r;
7)Vbp--b# 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。
nT}Wx/aT 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
$i6z)]rjg G'p322Bu template < typename Tp >
~@Q]@8Tv\ class constant_t
|dbKK\ X9 {
;@Fb>lBhX const Tp t;
4p-"1 c$ public :
/gl8w-6 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Dw7Xy}I/ template < typename T >
\>pm (gF const Tp & operator ()( const T & r) const
QK#wsw {
nw%9Qw return t;
p/RT*?< }
OA=~i/n~ } ;
7n.Oem $,]U~7S 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
+0z7}u\x 下面就可以修改holder的operator=了
/5/gnpC &Jb\}c} template < typename T >
dr}PjwW% assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
@v^j<B {
}mK,Bi?bj return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
^g|cRI_" }
s[y.gR.( !&hqj$>-} 同时也要修改assignment的operator()
U-4F ~Ck OiWC0 template < typename T2 >
:>;F4gGVG T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
tE{M 现在代码看起来就很一致了。
e2NK7 v\4<6Z:4 六. 问题2:链式操作
pvUV5^B(M 现在让我们来看看如何处理链式操作。
jq*`| m;Q 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。
j}",+Hv 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。
pvsa?z;rP 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。
M*ZN]9{^. 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
h*C!b?:" )MK$E,W template < typename T >
Ze8.+Ee struct result_1
x51R:x(p {
viUJ4Pn typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
1w(3!Ps+ } ;
YfB)TK\W9/ 85H\v_[ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
9QLG:(~; RU4X#gP4Vh template < typename T >
'!`\!=j-` struct ref
n`&D_AbQ {
RPgz"- typedef T & reference;
J](NCD } ;
S<Gm*$[7 template < typename T >
86 e13MF struct ref < T &>
;J TY#)Bh {
>~rlnRX typedef T & reference;
[V:~j1{3 } ;
QwWd"Of kt)Et 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
l;@+=uVDHm mu@ J$\
template < typename T >
O_a^|ln& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
{FI*oO1A~ {
:R=6Ku> return l(t) = r(t);
-wiQd@X }
;[R6rVHe{ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
r4X}U|s!0 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
o>,r< > B@ c74 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
>bze0`}Z _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
s.
A}ydtt _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
EUuSN| a +5 调用divide的对象返回一个add对象。
<JWU@A-.y 最后的布局是:
IJGw<cB]+ Add
M=uT8JB / \
eN,9N]K Divide 5
ga%\n!S / \
O8$~dzf,2 _1 3
w=WF$)ZU 似乎一切都解决了?不。
6d6cZGS[: 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。
)wM%Ul<s 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。
Mc asnjC 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:
b-VygLN !P=Cv= template < typename Right >
VZWo.Br'W assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
*
&:_Vgu Right & rt) const
4-x<^
ev= {
b/:wpy+9Z return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
F6[F~^9D }
pvyEs|f=% 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
bp:`m>4< 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。
\(j*K6# 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。
z eT`kZ 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。
fF0i^E< 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。
T3zovnR 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?
]5f;Kz) 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:
"Bf8mEmp OLb s~
>VA template < class Action >
?yef?JI$p class picker : public Action
Ia#!T"]@W6 {
FHr)xqo=~ public :
/o;L,mcx* picker( const Action & act) : Action(act) {}
W"vLCHTh // all the operator overloaded
tjx8UgSi } ;
G9Uc
}z Z\CvaX 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。
Ie.
on ) 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:
fasWb&~z 80@\e template < typename Right >
Bgm8IK)6 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
?/3wO/7[ {
W|>jj$/o return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
QLO;D)fC }
B&a{,.m&q6 FFcCoPX_ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
eW(pP>@k, 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。
5 qfvHQ ~M jDY
B*Y^F template < typename T > struct picker_maker
Ol }5ry {
V@`b7GM typedef picker < constant_t < T > > result;
j;-Wf6h{ } ;
b}R_@_<u template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
8{G!OBxc\. {
X#&5?oq` typedef picker < T > result;
5eori8gr7 } ;
rV%68x9 Vpnk>GWD 下面总的结构就有了:
,_kw}_n= 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。
jy!]MAP#Gk 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。
7y|U!r"Y picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
D j9aTO 至此链式操作完美实现。
_k2R^/9Ct% QAV6{QShj 2O=$[b3 七. 问题3
jV sH 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。
;\0|1Eem` lz0-5z+\ template < typename T1, typename T2 >
ZwMVFC-d ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6LDZ|K@ {
!
*sXLlS return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
hH1Q:}a }
_s^tL2Pc h.vy SwF"j 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:
uy<3B>3~. vMp=\U-~^ template < typename T1, typename T2 >
;-u]@35 struct result_2
%1A8m-u]M {
7p.8{zQ* typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
}U_^zQfaj } ;
}+ KM"+@$< u;q
Q/Ftb 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?
B46:LQ9[ 这个差事就留给了holder自己。
<
c^'$ 2.Vrh@FNRo bPOPoq1# template < int Order >
e#;43=/Ia class holder;
}h;Z_XF& template <>
3%)cUkD class holder < 1 >
`VwG]2 I {
:g|.x public :
F-3=eKZ template < typename T >
*1dZs~_ struct result_1
!}*vM@)1 {
1-p#}VX typedef T & result;
SSF:PTeG> } ;
i`sZP#h template < typename T1, typename T2 >
h2zSOY{su struct result_2
V4Rs {
{ }/ typedef T1 & result;
#-B<u- } ;
%6cr4}Zm} template < typename T >
`C>h]H( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
pqO3(2F9 {
bDvGFSAH return (T & )r;
i\IpS@/{-v }
yT/rH- j;5 template < typename T1, typename T2 >
w@-G_-6W typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
@JlT*:Dz {
)isS^O$qH return (T1 & )r1;
uY~mi9E }
[s^pP2 } ;
/1LN\Eu hFA |(l6 template <>
961&rR}d class holder < 2 >
zRjbEL {
-I5]#%eX^ public :
9\!&c<i= template < typename T >
,.P]5 lE struct result_1
?/&X_O {
8
siP typedef T & result;
[6VM4l" } ;
)2).kL> template < typename T1, typename T2 >
??nT[bhQ struct result_2
_]*[TGap {
Mt4]\pMUb typedef T2 & result;
HCOsVTl, } ;
=~O3j:<6 template < typename T >
n/;{- typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
7{U[cG+a# {
4}N+o+ return (T & )r;
15 {^waR6 }
9mvy+XD template < typename T1, typename T2 >
jW#dUKS( typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
i%133in {
L?u{v X return (T2 & )r2;
\)28,` }
RbUir185Y } ;
l atm_\
$Z&6
%t_'rv 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
G:b6Wf 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
x%X3FbF] 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
&H# l* A&1EOQ=N return l(i, j) = r(i, j);
eJqx,W5MK] 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
yzfiH4 %u%;L+0Q[ return ( int & )i;
ypM,i return ( int & )j;
Aa1#Ew<r 最后执行i = j;
9Y2u/|!.3 可见,参数被正确的选择了。
;
]%fFcy 9*iVv)jd 1N _"Mm{ .nIGs'P Q']'KU. 八. 中期总结
E7h@c>IK 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
7V=deYt_p 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
tz65Tn_M 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
#p=+RTZ< 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
%+/v")8+? L`M{bRl+1 !(bYh`Uy W9gQho%9b C,;<SV2# @B{ 九. 简化
fPN/Mxu 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
d.ywH; 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
@ ~{TL 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
f4<~_ZGr 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
7]u_ +-*/&|^等
,FYA*}[ 2. 返回引用。
Q +hOW- =,各种复合赋值等
br0\O 3. 返回固定类型。
+
,]&& 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
xz@*V>QT 4. 原样返回。
ly!3~W operator,
*W2] Kxx* 5. 返回解引用的类型。
Pi[]k]XA\ operator*(单目)
q:vN3#=^qf 6. 返回地址。
hTAc}'^$ operator&(单目)
$igMk'%Nmb 7. 下表访问返回类型。
ZK{1z| operator[]
jY9tq[~/ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
hQ%X0X, operator<<和operator>>
oVuIHb0w 5Mxl({oI] OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
cJT_Qfxx 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
*>iJ=H 5Q}HLjG8Z template < typename Left >
!b K;/) struct value_return
kdA]gpdw {
(q7;/n template < typename T >
tre`iCH~ struct result_1
Yo5ged]i {
N+R{&v7=F% typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
+CEt:KQ } ;
#I ,c'Vj brE%/%!e template < typename T1, typename T2 >
!`U #Pjp. struct result_2
V[44aN {
,iiI5FR typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
RionKiN } ;
bMqS:+ } ;
|Qpo[E}a ;(g"=9e D_f:D^ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
6(Cjak+~! fb8xs< 下面我们来剥离functor中的operator()
K/(Z\lL 首先operator里面的代码全是下面的形式:
kad$Fp39 ^y&2N return l(t) op r(t)
kYS\TMt,C return l(t1, t2) op r(t1, t2)
u 8~5e return op l(t)
l 9rN!Q| return op l(t1, t2)
>Y3zO 2Cr return l(t) op
PwAmnk ! return l(t1, t2) op
zS\m8[+] return l(t)[r(t)]
aIfB^M*c5 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
5',b~Pp R;/LB^X] 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:
2zjY|g/ 单目: return f(l(t), r(t));
\<=.J`o{ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
HRd02tah 双目: return f(l(t));
:OaGdL return f(l(t1, t2));
]_y;Igaj 下面就是f的实现,以operator/为例
&M\qVL%w Wu?[1L:x struct meta_divide
h=cA]^:= {
a'G[!" template < typename T1, typename T2 >
[/cJc%{N static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
]%5gPfv[T {
K!88 Nox( return t1 / t2;
WdrMp }
B8-Y)u1G } ;
MIv,$ Bm^8"SSN 这个工作可以让宏来做:
P_N},Xry \cAifU #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
,+g0#8?p^x template < typename T1, typename T2 > \
#4sSt-s& static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
^[ > 以后可以直接用
`O,"mm^@U DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
0c#|LF_ 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
X`}4=> (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。。。)
X 0m6<q b@1";+(27 IC. R4- 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
6}mSA@4& 6<Zk%[7t template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
kL}*,8s{ class unary_op : public Rettype
H,1Iz@W1 {
#fe zUU Left l;
52Q~` t7F public :
QTI^?@+N> unary_op( const Left & l) : l(l) {}
dC}4Er w>#.id[k template < typename T >
yH@2nAn typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~\+mo {
'P >h2^z return FuncType::execute(l(t));
O%s?64^U }
rOq>jvy $-]PD`wmY template < typename T1, typename T2 >
fPsUIlI/A typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
CY.i0 {
U| 1&=8l return FuncType::execute(l(t1, t2));
)RwO2H }
-+.-Ab7 } ;
hrnY0 V^p XbDRl q/\Hh9` 同样还可以申明一个binary_op
\E:l
E/y '#Y[(5 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Ds%~J class binary_op : public Rettype
Q%RI;;YyA {
\M-$|04Qt Left l;
Z|Xv_Xo|4 Right r;
/T/7O public :
u*H
V binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
c"@,|wCUi N%+ C5e< template < typename T >
[kg*BaG: typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[U?a %$G> {
lF1ieg"i M return FuncType::execute(l(t), r(t));
0f|nI8,z }
ig,v6lqhM $t$YdleIH template < typename T1, typename T2 >
bG9$ &, typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`BZX\LPHm {
8:(e~?
f6 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
2JRX ;s~ }
* d[sja+ } ;
RjCEo4b-.H 79(Px2H2 HTUY|^^D 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
G-Ju`. 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
~C2[5r{So DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
-7l)mk 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。
Z vO,1B 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
6P*2Kg` 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。。。
^c]lEo 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Lv?e[GA 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)
ZYX(Cf 下面是修改过的unary_op
0E#3XhU dy*CDRU4 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
at `\7YfQp class unary_op
/WKp\r(Hp {
rn8t<=ptH3 Left l;
#>\+6W17U v5o@ls public :
86\B|! Arb-,[kwN unary_op( const Left & l) : l(l) {}
KFMEY\ 6\h J~vK`+Zs template < typename T >
b}#ay2AR struct result_1
u0& dDZ {
oVSq#I4 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
;iEFG^'tG } ;
KUqD<Jj? GiN\@F! template < typename T1, typename T2 >
FsYsQ_,R3 struct result_2
,d34v*U {
()v{HBi typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
& ]/Z~V t } ;
C|A:^6d3= [m3k_;[ template < typename T1, typename T2 >
p#95Q typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
PH}^RR{H[ {
_mw(~r8R return OpClass::execute(lt(t1, t2));
%,M(-G5j; }
WSW,}tFp" \!4sd2Yi template < typename T >
%v(\;&@ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(7g1eEK% {
c);(+b return OpClass::execute(lt(t));
aBLE:v }
&t\KKsUtd {r!X W } ;
-Fj:^q:@u = ,=t Sp y$e'- v 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
h[O!kwE 好啦,现在才真正完美了。
oLXQ#{([ 现在在picker里面就可以这么添加了:
D'823,-). e/<Og\}P/ template < typename Right >
5'Fh_TXTD picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
!Z6GID})p {
:!f1|h return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
OW12m{ }
b}[W[J}` 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。
vK?{Z^J][ $iA`_H`W H+>l][ P:")Qb2 |h,aV(Q 十. bind
y8KJoVPiM 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
l%^'K%'b 先来分析一下一段例子
r$*p <,Zk9 t& WJ+<&6W8 int foo( int x, int y) { return x - y;}
N(]>(S
o bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
46dh@&U bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
EnrRnVB 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。
0FHX 我们来写个简单的。
ba 3_55] 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
$e! i4pM 对于函数对象类的版本:
l\yFx U&6!2s- template < typename Func >
QMzBx*g( struct functor_trait
c4R6E~S {
S)[`Bm typedef typename Func::result_type result_type;
H!ZPP8]j> } ;
or u.a 对于无参数函数的版本:
ESZ6<!S b
"4W`
A template < typename Ret >
SLc6]? struct functor_trait < Ret ( * )() >
'W~O? {
}XiS:
typedef Ret result_type;
J}coWjw`q } ;
]OoqU-q 对于单参数函数的版本:
_AQ :<0/# :CN,I!: template < typename Ret, typename V1 >
hIw<gb4J% struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
qPpC )6-Q {
j0k"iv typedef Ret result_type;
@>J4K#" } ;
<dzE5]%\ 对于双参数函数的版本:
\)ac,i@fy N"b>]Ab] ; template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
`?Wak=]g struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
NwmO[pt+ {
gUCv#: typedef Ret result_type;
,c6ID|\ } ;
Gt[!q\^? 等等。。。
EeKEw
Sg 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
r}P{opn$t laqW
{sX^5 template < typename Func >
DY6wp@A struct func_return
KX9+*YY, {
=F
ZvtcCa template < typename T >
N`/6
By struct result_1
W:P4XwR{ {
Cl]E rg typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
zQ}:_ } ;
im_W0tGvF S >uzW # template < typename T1, typename T2 >
EpeTfD struct result_2
"j9,3yJT {
38%]GQ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
s} ,p>8 } ;
:?{ **&= } ;
VuFH
>8n Fk>/ K.] *:fd 最后一个单参数binder就很容易写出来了
O~B
iqm 8@qYzSx[ template < typename Func, typename aPicker >
`7Ni bZX0 class binder_1
dKw*L|5 {
r}9qK%C G. Func fn;
`jJ5us aPicker pk;
:t]YPt public :
-ny[Lh^b $CO^dFf template < typename T >
U\y];\~H struct result_1
5 %q26& {
w1aa5-aF typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
cp2e,%o } ;
6d,jR[JP bxO8q57 template < typename T1, typename T2 >
2<yE3:VX struct result_2
iD_NpH q {
?DkMzR)u typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
u%#bu^4" } ;
*:3flJt 1Af~6jz binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Se*GR"Z+ Ym-uElWo
template < typename T >
PV>-"2n typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
N/Z3 EF_ {
3IZ^!J return fn(pk(t));
$TL~SVHj;{ }
5Y"lr Y38 template < typename T1, typename T2 >
t*82^KDU typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
F>)u<f,C {
<n>Kc}c return fn(pk(t1, t2));
"o`N6@[w^ }
$k V^[ } ;
U/m6% )Yx( a{QHv0goG [(5;jUmF@ 一目了然不是么?
WL7R.!P 最后实现bind
a [iC!F2 "ZNiTND 1[a;2xA~ template < typename Func, typename aPicker >
7Nw7a;h picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
x,STt{I= {
WsTbqR)W% return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
ea=@r
Ng }
Z+=W gEu1 lKrD.iYt8 2个以上参数的bind可以同理实现。
C+cSy'VIK! 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
(01M 0b# 9l@VxX68M 十一. phoenix
`)&-;CMY Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
ddmTMfH z"u4t.KpL for_each(v.begin(), v.end(),
zJOjc/\
(
G7DEavtr do_
.ZFs+8qU> [
n@mWBUM cout << _1 << " , "
}>=k!l{ ]
3205gI, .while_( -- _1),
K~5QL/=1 cout << var( " \n " )
p}hOkx4R\ )
7KnZ );
><viJ$i WQ<J<$$uu 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:
{ ,/mQ3 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
aIpDf|~ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
D:e9609 那么我们就照着这个思路来实现吧:
t;TMD\BU zy~vw6vu ji="vs=y template < typename Cond, typename Actor >
~&[Wqn@MZ class do_while
n|Iy {
3<1Uq3Pa Cond cd;
w-2p'u['Z Actor act;
ns9iTU) public :
znw\Dn?g template < typename T >
@Nn9-#iW struct result_1
Pdmfn8I]% {
:[m;#b typedef int result_type;
rJ4O_a5/ } ;
Ig t:M[
/
fD do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
YQvN;W y~w2^VN= template < typename T >
w7$*J:{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Q9H~B`\nQ {
X#j-Ld{j do
Wjn1W;m&g {
>c*}Do{lG act(t);
3xWeN#T0 }
v}!eJzeH while (cd(t));
>t&Frw/Bl return 0 ;
`$\g8Mo }
4pq@o } ;
X(U
CN0# ?~$0;5)QC )Ge.1B$8h 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
nR-`;lrF~ 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
im_WTZz2P 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
Jiyt,D*wX 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
m{
.'55 下面就是产生这个functor的类:
Xi^3o 7"Sw))H| IqJ7'X template < typename Actor >
uIvy1h9m class do_while_actor
0tv"tA; {
ce{(5IC Actor act;
m_\w) public :
>KmOTM<{ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
T3,"g= 8Eyi`~cAiH template < typename Cond >
1O>wXq7q picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Xp@8vu } ;
A9'
[x7N uo;aC$US fhw.A5Ck 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
IugYlt 最后,是那个do_
W+-a@)sh3Q 4HQP, hqIYo
.< class do_while_invoker
N=^{FZ {
r63_|~JVB< public :
`mXbF template < typename Actor >
[`nY/g: do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
")'o5V {
YhYcqE8 return do_while_actor < Actor > (act);
wYQTG*&h }
.[%em9u } do_;
8\+kfK D's'LspQ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
{</MC` 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
4bLk+EY4A 最后来说说怎么处理break和continue
7pMQ1-( 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。
U]tbV<m% 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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