一. 什么是Lambda
Dk5Zh+^ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
#b7$TV 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
[NFNzwUB !yhh8p3 aAy'\T$x. |T{C,"9y class filler
#Eb5: ; {
!a~`Bs$'jr public :
i%6; void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
SIKOFs } ;
xTGxvGv8 {3!E4"p a5G/[[cwTV 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
G/v/+oX B&N/$=5m C.kxQ< ~n/
$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
*SO{\bu &[&r2>a \(">K 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
{Ha8]y KzQ3.)/q ]QuM<ms
=~I-]4 二. 战前分析
IuZ) [*W 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。
2y%,p{=" 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
mYc.x @x/T&67k N4*G{g for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
:{q"G# /* --------------------------------------------- */
)a3IQrf= vector < int *> vp( 10 );
IL_d:HF|1 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
;sch>2&ZWU /* --------------------------------------------- */
ejA%%5q sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
cVwbg[W] /* --------------------------------------------- */
Ys!>+nL| int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
vS;1/->WD /* --------------------------------------------- */
F:#J:x' for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
oDcKtB+2 /* --------------------------------------------- */
?:Y#Tbi3 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
pZyQY+O Jl "mL +
S4fGT Zatf9yGD 看了之后,我们可以思考一些问题:
KFZm`,+69 1._1, _2是什么?
6{qIU}! 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。
0qrqg] 2._1 = 1是在做什么?
6:%
L![FX 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。
JH7Ad (: 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。
Ez{MU@Fk <[GYLN[0Q L>Mpi$L 三. 动工
C%~a`e|/Y 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
wZh:F
! [Ei1~n)o DKVT(#@T Ys8SDlMo template < typename T >
bJ_cId8+ class assignment
V]S1X^ {
OMk5{-8B T value;
.q][? mW3 public :
>\w&6i~ assignment( const T & v) : value(v) {}
oQ=>'w template < typename T2 >
3DaQo0N T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
=_]2&(? } ;
OUP?p@%]< gGMWr.!
8 NU(AEfF 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
BGr.yEy 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
"g+z !4b# b6E<r>q t\v+ogbk) >5G>D~b class holder
+u'I0>)S {
MCh#="L2 public :
\Ey~3&x9f template < typename T >
Dr;iQkGP
assignment < T > operator = ( const T & t) const
MlW 8t[ {
u
=gt<1U return assignment < T > (t);
1b9hE9a{j }
6bBdIqGb} } ;
'lZ.j& V\K<$?oUb T#Z%y!6 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:
U.T|
XR0O;JN static holder _1;
S-+M;@'Rl Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
q8ImrC.'^ AnZclqtb for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
2u?zO7W)-L 而不用手动写一个函数对象。
bAr` E D5?phyC[Z :c8n[+5 Lhh;2r/?78 四. 问题分析
Y\2|x*KwvF 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。
Q)af|GW$ 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。
{0!#>["< 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
OlD`uA 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
X5
ITF)& 下面我们可以对这几个问题进行分析。
U/;]zdP.K m=qOg>k 五. 问题1:一致性
`Pc3?~>0HH 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?|
R.s|j= 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
2i|B=D( %]p6Kn/> struct holder
>5T_g2pkv {
x|eeRf| //
Kt#,]] template < typename T >
DG;y6#|p T & operator ()( const T & r) const
VhEM k\ {
6k?`:QK/sl return (T & )r;
>NV=LOO }
/NF# +bx } ;
P%X-@0) o ojiJ~ 这样的话assignment也必须相应改动:
si(;y]( uHNpfKnZ template < typename Left, typename Right >
#ZiT- class assignment
dPjhq(8 zU {
7.bN99{xPM Left l;
v[<Bjs\q5 Right r;
q;AT>" = ) public :
/,|CrNwY* assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
(sw-~U% template < typename T2 >
NBl
__q T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
O_K_f+7 } ;
L(&}Wv [RU
NuO
同时,holder的operator=也需要改动:
oQ+61!5> #f'DEo<b template < typename T >
Y@ F assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
pw'wWZE' {
h7qBp300 return assignment < holder, T > ( * this , t);
MEwdw3 }
|)_-Bi;MW` &S74mV 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。
ZI ?W5ISdg 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
f3WSa&eF 4}KU>9YRA return l(rhs) = r;
!D.0 (J 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。
j
nwQV 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
E@
h
y7 X ^&c$[~W template < typename Tp >
hv)7H)|l~] class constant_t
Sav`%0q?7a {
G@d`F const Tp t;
.gZZCf&? public :
oUW<4l constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
u}H$-$jE template < typename T >
2pyt&'NJua const Tp & operator ()( const T & r) const
\+qOO65/+ {
;7G_f return t;
i+M*J#' }
-.vDF?@G } ;
4f1D*id*`# 1(`M~vFDK 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
hhRaJ 下面就可以修改holder的operator=了
>R,?hWT jOtX
60; template < typename T >
DpL8'Dib assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
F!KV\?eM$ {
I^Qx/uTKw return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
]jM^Z.mI+ }
J+<p+(^*v T% CxvZ 同时也要修改assignment的operator()
[5 pCL0<c@ p4/$EPt)lY template < typename T2 >
Ae|P"^kZ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
,J9}.}Hd 现在代码看起来就很一致了。
Sw!
j=`O & QZV q" 六. 问题2:链式操作
m =&j@ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
, &' Y 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" xmx&4 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。
`"y{;PCt_ 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。
>BqCkyM9Kf 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Z^tGu7x ged,> template < typename T >
gAE!aKy struct result_1
|ViU4&d* {
RLKj
u;u typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
~oi_r8K } ;
C*wdtEGq kN'Thq/ZE 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:
, Fytk34
EZ% .M*? template < typename T >
g_D-(J`IK, struct ref
s'2Rs^,hN {
S=R3"~p typedef T & reference;
lpEDPvD_Vm } ;
kHU"AD}. template < typename T >
_Dq Qfc% struct ref < T &>
!7` [i {
_p4}<pG typedef T & reference;
8j\d~Lw= } ;
g{DFS[h 5t'Fv<g 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
F RH&B5w 44C+h template < typename T >
)W9_qmYd" typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
/| GH0L {
H%.zXQ4}n return l(t) = r(t);
|[w^eg }
ul}'{|4 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,,j',8kq/ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
(UW6F4:$ (
Yi=v'd 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
t.z$j _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
T7GQ^WnA _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
;nf&c;D +5 调用divide的对象返回一个add对象。
utd:&q|} 最后的布局是:
+L6" vkz Add
rdI]\UH / \
-lp"#^ ; Divide 5
:J%'=_I&H / \
rsSue_Q _1 3
p+D=}O 似乎一切都解决了?不。
b{HhS6<K? 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。
Qu_EfmN| 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。
/oDpgOn 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:
y*KC*/'" PdM*5g4 template < typename Right >
'(9YB9 i assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
6e:P.HqjA Right & rt) const
|F~88j{VN {
T:#S86m return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
+wts 7,3 }
l4`^! 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
BQU/Qo DY 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。
NTVHnSoHh 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。
,Qo}J@e( 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。
nhT;b,G.Z 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。
8|vld3; 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?
ruHrv"29 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:
<%r h/r Z3n~&! template < class Action >
V#H8d_V class picker : public Action
5\?3$<1I {
g$gS7!u, public :
^teaJ y% picker( const Action & act) : Action(act) {}
k1wr/G'H[ // all the operator overloaded
9i[4"&K } ;
fn?VNZ`J
??+:vai2 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。
X4
Y 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:
$/.<z(F ULTNhq
R*n template < typename Right >
#'g^Za picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
\AJS,QD {
#ZF>WoC@e? return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
n\*JaY }
0k.v0a7% aYBTrOd z Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
\L
%q[ 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
O$(c.(_$ #'c%
template < typename T > struct picker_maker
v<+4BjV!J} {
QD}1?)} typedef picker < constant_t < T > > result;
pzAoq)gg: } ;
}Qb';-+;d template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
;fkSrdj {
9IOGc} typedef picker < T > result;
/o\U/I } ;
}"0{zrz tU(y~)] 下面总的结构就有了:
2J&XNV^tJ 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。
Kc-4W6?$ 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。
v#Sj|47 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
'Y ,1OK 至此链式操作完美实现。
BMY>a 5<^'Cy \{:%v#ZZ 七. 问题3
0 S2v"(_T 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。
>KKeV(Ur )]tvwEo template < typename T1, typename T2 >
8T<@ @6`T ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>6k}HrS1V {
tw-fAMwU return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
yT&x`3f"i }
n{L:MT9TD SF"#\{cjj 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:
k=ts&9\ /M]eZ~QKD template < typename T1, typename T2 >
/=q.tDH=I struct result_2
e& p_f< {
h)^dB,~ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
RA}U#D:$i } ;
au,jAk 8H7O/n 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?
k)|'JDm 这个差事就留给了holder自己。
wy YtpW |G)Y8 #D %N>\:85? template < int Order >
8.[&wyU class holder;
XzW7eO,A template <>
.uBO class holder < 1 >
rAM*\= {
&;Ed*OJ public :
Oy:QkV9 template < typename T >
=w?M_[&K) struct result_1
^l--zzO8l {
xv^Sh}\} typedef T & result;
W"dU1] } ;
FOc|*>aKP template < typename T1, typename T2 >
G
*ds4R?! struct result_2
3IGCl w( {
:fRmUAK% typedef T1 & result;
Q
js2hj-$ } ;
Sf=F cb template < typename T >
c%ZeX%p typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
E(%
XVr0W {
B;SzuCW return (T & )r;
3mk=ZWwv }
hHCzj*5 template < typename T1, typename T2 >
<D~6v2$ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
8~.iuFp {
';&0~ [R[ return (T1 & )r1;
Q! Kn|mnN }
|O57N'/ } ;
/8=:qIJYA |MR%{ZC^i template <>
3R'.}^RN class holder < 2 >
B*y;>q "{U {
h (qshbC} public :
0{-`Th+h template < typename T >
#fwzFS \XL struct result_1
Ica3 {
mm_^gQ,` typedef T & result;
xIM8 } ;
=Na/3\^WP template < typename T1, typename T2 >
{%=S+89l struct result_2
IY V-*/
|
{
3\7'm] typedef T2 & result;
Z"-ntx# } ;
4pLQ"&>}80 template < typename T >
aF,jJ}On typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
4g>1Gqv6 {
%I_&Ehu return (T & )r;
GXarUj s }
Yr5iZ~V$ template < typename T1, typename T2 >
{EOn r1 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
C5>{Q:.`e' {
XI]OA7Zis return (T2 & )r2;
Y_$^:LG }
=
vY]G5y } ;
&1*4%N@' be&6kG h0T< :X 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> >。
c =jcvDQ6W 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
NR;q`Xe- 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
A
*a{ 2_Pz^L return l(i, j) = r(i, j);
^a086n 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
N
=x]AC, BHF{-z return ( int & )i;
2^cAK t6bC return ( int & )j;
W8Ke1(ws& 最后执行i = j;
#D/$6ah~m 可见,参数被正确的选择了。
's =Q.s `kqT{fs d|>9rX+f RcY6V_Qx se~ *<5 八. 中期总结
:|?~B%-p[ 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:
5OPS&: 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
?+bTPl;%' 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Tf9&,!>V 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
JCM)N8~i UN,<6D3\b -;sJ25( aw%>YrJ QV`X?m
)3k)2X F 九. 简化
p#ZMABlE,P 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。
b%=1"&JI: 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
{[l'S 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:
F;cI0kP=> 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
F(T=WR].o +-*/&|^等
db{NKwpj' 2. 返回引用。
j%6|:o3G( =,各种复合赋值等
F6RyOUma 3. 返回固定类型。
M/n[& 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
2Som0T<2 4. 原样返回。
B=Xnv*e operator,
wlm3~B\64 5. 返回解引用的类型。
sqm%iyC=q operator*(单目)
2AdX)iF@ 6. 返回地址。
1gF*Mf_7 operator&(单目)
V_NjkyI 7. 下表访问返回类型。
w:m'uB%W operator[]
],BJ}~v,X 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
({*.!ty operator<<和operator>>
vS~AxeW/7R F7k4C2r 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。
C\;;9
例如针对第一条,我们实现一个policy类:
P Xyyyir{ ?9o#%?6k template < typename Left >
2&^,IIp struct value_return
hXV4$Dai {
/V#MLPA template < typename T >
5A0KV7N5 struct result_1
nG&w0de<> {
T+&x{+gZ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Jm{As*W> } ;
I T*fjUY& N&R
'$w template < typename T1, typename T2 >
U92B+up- struct result_2
f9h:"Dnzin {
t9KH|y typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Up]VU9z } ;
5*G8W\
$ } ;
Y;a6:>D%cT J,dG4.ht f)&`mqeE 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
r?Ev.m `~w%Jf 下面我们来剥离functor中的operator()
+^^S'mP8 首先operator里面的代码全是下面的形式:
b&hF')_UOz UiGUaB mF* return l(t) op r(t)
"k>{b:R| return l(t1, t2) op r(t1, t2)
b?+Yo>yF8 return op l(t)
w]]x[D]L return op l(t1, t2)
sqq/b9 uL/ return l(t) op
&(z8GYBr return l(t1, t2) op
:Olj return l(t)[r(t)]
hq|jC return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
j8D$/ @F""wKnV 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:
puf;"c6e' 单目: return f(l(t), r(t));
)_x8?:lv return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Nlf&]^4(0 双目: return f(l(t));
ql%]$`IV6 return f(l(t1, t2));
h=p-0 Mx . 下面就是f的实现,以operator/为例
^)eessZ N7j]yvE struct meta_divide
FM@W>+ {
;-<<1Jz/2 template < typename T1, typename T2 >
1xFhhncf static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
e!:?_z." {
I&Eg-96@ return t1 / t2;
N#2nH1C }
PBPJ/puW } ;
&9jUf:g J0 +e{djp@m 这个工作可以让宏来做:
;GSfN :5q*46n #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
@; j0c_^"! template < typename T1, typename T2 > \
h!JjN$ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
E|8s2t 以后可以直接用
I'6ed`| DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
\nWzn4f 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
]aL [ (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。。。)
#!<+:y'S? %r}KvJgd V,"AG 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
\fQgiX %n V@'3EI template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
r* class unary_op : public Rettype
sDh6 Uk {
v J,xz*rc` Left l;
hQW#a]]V: public :
$[^ KCNB unary_op( const Left & l) : l(l) {}
)}zA,FOA* Qbe{/ template < typename T >
o^.s!C%j typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,XF6Xsg2 {
cbg3bi return FuncType::execute(l(t));
lw/
m0}it }
PauFuzPP c,u$tnE) template < typename T1, typename T2 >
{F{[!. typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@Ig,_i\UY: {
&55uT;7] a return FuncType::execute(l(t1, t2));
XTn{1[.O }
N;Gf,pE } ;
[/2@=Uh- 0,i+ -7A!2mRiz 同样还可以申明一个binary_op
,y{fqa4 iM-hWhU template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
[wpt[zG class binary_op : public Rettype
(*^E7
[w {
S)AE Left l;
\)6?u_(u Right r;
-%QEzu& public :
Wf&G9Be?8 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
?eg@
7n (}7o
a9Q< template < typename T >
\FaB!7*~ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4j=@}!TBt {
#@OKp,LJ return FuncType::execute(l(t), r(t));
|H|eH~.yg& }
-QHzf&D? B'#gs'fl template < typename T1, typename T2 >
,:Y=,[ n typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=S?-=jPtg {
V1+o3g{} return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
EXM/>PG }
eVbh$cIrZ } ;
:-jP8X mm9S#Ya EPUJa~4 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
[7t0[U~3? 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
<a/ZOuBzZ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
;{)@ghD 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
:WKyEt!3 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
~'YSVx& ) 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
I7-PF? 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
w `9GygS 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
t6U+a\-< 下面是修改过的unary_op
98%a)s)(a Q,LWZw~" template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
'&L
class unary_op
[>QsMUvak {
0i1?S6]d- Left l;
XzR WY\x ovRCF(Og, public :
<k8rSxn{ ]KII?{<k unary_op( const Left & l) : l(l) {}
xVmUmftD MyR\_)P? template < typename T >
7Bb@9M?i struct result_1
7}HA_@[ {
,2L,>?r6 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
tYxlM! } ;
qb/!;U_ WlJRKM2 template < typename T1, typename T2 >
<zWQ[^ struct result_2
Bf}0'MK8zQ {
r-DD*'R typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
4xC6#:8 } ;
!P3tTL!*L 9"v ox template < typename T1, typename T2 >
JL*]9$o typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
p<.!::* %( {
OaVL NA^{ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
<@2?2l+`X }
/? <9,7#i Sf8Xj|u template < typename T >
iO#xIl< typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,kuFTWB {
="*C&wB^ return OpClass::execute(lt(t));
\fGYJ37 }
9#ay(g < 2r#vmM } ;
<L[)P{jn?p S)1:*>@ {:!SH6 ff 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
U%6lYna{M# 好啦,现在才真正完美了。
Wa<NId 现在在picker里面就可以这么添加了:
t"m`P1 ?q8g<-? template < typename Right >
R(#;yn picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
KuAGy*:4T {
/]UNN~( return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
R}YryzV5 }
m=b+V#4i( 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。
8IcQpn# e5y`CXX 1;sAt;/W8 O?<_,-. {twf7.eY 十. bind
{+59YO 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。
nK;
rEL 先来分析一下一段例子
81 Not oieLh"$ R1rfp; int foo( int x, int y) { return x - y;}
p_y*-,W
( bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
tg4&j$ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
%bETr"Xom
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。
)%W2XvG 我们来写个简单的。
(9QRg; 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
~w%+y 对于函数对象类的版本:
v\T1,Z@N^ \YyU5f7'; template < typename Func >
Ji:@z%osr struct functor_trait
2{qG {
k0=y_7
=(5 typedef typename Func::result_type result_type;
PhL5EYn } ;
2]KPW*V 对于无参数函数的版本:
7"U,N;y xL#oP0d<e template < typename Ret >
0([jD25J! struct functor_trait < Ret ( * )() >
9Ei#t FMc {
nmAXU!t' typedef Ret result_type;
7Et(p' } ;
=I3U.^: 对于单参数函数的版本:
BuO J0$ ^ @cX0_ template < typename Ret, typename V1 >
5q*~h4=r7 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
N>iCb:_
T; {
D($UbT-v typedef Ret result_type;
)W#g@V)> } ;
p5w g+K 对于双参数函数的版本:
4&WzGnK _Xe< JJvq template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
^W*)3;5 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
FX%E7H {
:jCaDhK typedef Ret result_type;
JG$J,!.\ } ;
vIv3rN=5vB 等等。。。
6XqO'G 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
JH,+F T0C'$1T template < typename Func >
,o6: V]a struct func_return
7hE=+V8 {
H*<dte< template < typename T >
U}TQXYAg struct result_1
wYM{x!D {
J~6*d,Ry` typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
:36^^Wm } ;
}e|]G,NZO `&DiM@Sm template < typename T1, typename T2 >
;f*xOdi*k struct result_2
~Dh}E9E: {
|EA1+I.&x typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
%ua5T9H Z } ;
$^GnY7$!> } ;
8`<GplO :RG6gvz $9$NX/P 最后一个单参数binder就很容易写出来了
TR7TF]itb $l0w {m!P template < typename Func, typename aPicker >
EPfVS class binder_1
,\"gN5[$( {
J>|` Func fn;
~0:c{v;4 aPicker pk;
n\,W:G9AR7 public :
X ^)5O>>|t Ue%5
:Sdr template < typename T >
]>j_
Y, struct result_1
-': tpJk {
QJ'C?hn typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
YkbLf#2AE| } ;
u{^Kyo#v o^J&c_U\3' template < typename T1, typename T2 >
H%V[%
T4= struct result_2
eZo%q,L {
)Qp?LECrt typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
j$Co-b1 } ;
p `Z7VG 21Opx~T3 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
/GNYv* Gd 9B template < typename T >
F*u;'K typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
YTA&G {
(d\bSo$] return fn(pk(t));
Vh&KfYY }
|M&/(0 template < typename T1, typename T2 >
[sRQd;+ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$Vh82Id^ {
kdq55zTc<6 return fn(pk(t1, t2));
2sH5<5G' }
.`9KB3 } ;
Mf"B!WU>]B G@2M&0' (w fZ! 一目了然不是么?
=X B)sC% 最后实现bind
e)8iPu .. bv0 %{u& I
Cs1= template < typename Func, typename aPicker >
vhW'2<( picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
?*0kQo' {
N:.bnF( return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
9yPB)&"EF }
=T`-h"E~@ *bK@ A2` 2个以上参数的bind可以同理实现。
kzT' 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
*G4; 0v?,:]A0E 十一. phoenix
TM;)[R@ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
WfVie6 Z^3Risi for_each(v.begin(), v.end(),
bC|~N0b (
?CC6/bE-{ do_
uVocl,?.L [
y{<7OTA) cout << _1 << " , "
O1"!'Gk[!L ]
K.SHY!U} .while_( -- _1),
jEadVM9 cout << var( " \n " )
[0Sd +{Q )
i`X{pEKP+ );
f~Su F,o@h O(VV-n7U 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
jn'8F$GU 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
z&8#1' operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
?.H*!u+9> 那么我们就照着这个思路来实现吧:
m,b<b91 ~[{| s') 9azPUf)
C template < typename Cond, typename Actor >
J.*=7zmw class do_while
w~`P\i@ {
x0]*'^aA Cond cd;
7pNh|#Uv' Actor act;
h7{W-AtM7_ public :
G[mYx[BTz template < typename T >
-Y6JU struct result_1
,yoT3_%P {
1,E/So typedef int result_type;
h
? M0@Z } ;
B.o&%5dG a)e2WgVB/E do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
M:~#"lfK ]KmYPrCl0 template < typename T >
B4?P"| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
K"D9. %7 {
F=#Wfl-o do
bF.Aj8ZQ {
qr*/}F6 act(t);
C,E 5/XW }
AG?oA328 while (cd(t));
>HDK<1 > return 0 ;
?s//a_nL* }
)`)cB)s } ;
86i =N_ vc<8ApK3V t9kgACo/M 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
L\UYt\ks 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。
$I'ES#8P6 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
lxeolDl 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
t?s1@}G^ 下面就是产生这个functor的类:
A[oRi}= c09 uCito h(9K7 template < typename Actor >
j<c_*^/'9 class do_while_actor
>,[(icyzn {
<(v!Xj^yO Actor act;
z)ydQw> public :
ms?h/*E<H do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
J-U}iU| V\
|b#?KL template < typename Cond >
09Fr1PL picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
TCVJ[LbJ } ;
|Bjb gG}<l ': 0@
-LV:jU 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
8WAg{lVs 最后,是那个do_
M*x_1h5n 'F@'4[uda *StJ5c_kg2 class do_while_invoker
U@9n7F {
6 R!0v8 public :
8?PNyO-Wt5 template < typename Actor >
gw H6r3=y( do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
=0Nd\ {
,QK>e;:Be return do_while_actor < Actor > (act);
q|~9%Pujg }
EprgLZ1B } do_;
qZ4DO*%b3 H)5]K9D 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
)T^hyi$ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
`8L7pbS%,Q 最后来说说怎么处理break和continue
O @l `D` 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。
Z@1rs# 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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