一. 什么是Lambda
Sy6Y3 ~7 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
t,]r% 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,
(%rO'X )V*Z|,#no <Qe30_<K ;sE;l7 class filler
I0h/x5 {
8`EzvEm public :
c`yLn%Of% void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
T$U,rOB" } ;
:EJ+# x=pq-&9>B N?eWf +C
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
ycg5S rg +/'3=!oyd <Td4 o&JR FX`SaY>D for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Cu3^de@h Bd*:y qi Cb~_{$ A 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
'#mv- /<t* paF$o6\ v)mO"\ O~N0JK_> 二. 战前分析
hg_@Ui@[z 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
sPuNwVX>}I 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
"a
%5on Oz<{B]pEul '!>LF1W= for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
}SIUsh' /* --------------------------------------------- */
I&^B?"Y vector < int *> vp( 10 );
3=@94i transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
*^e06xc: /* --------------------------------------------- */
} QVREj sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
th]1>
. /* --------------------------------------------- */
Z+!._uA int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
;WxE0Q:!~ /* --------------------------------------------- */
OBp<A+a for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
^}vL ZA /* --------------------------------------------- */
@}k5rcQ*/ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
b2]1Dfw OPHf9T3H >|Ps23J# ;/T=ctIs 看了之后,我们可以思考一些问题:
O}5mDx 1._1, _2是什么?
;LSdY}*%0 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
`IL''eJug_ 2._1 = 1是在做什么?
_P9Th#UAg 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
Nr 5h%<`I Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
*F7ksLH|q =g)|g+[H O]&DDzo 三. 动工
!jZXh1g% 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
J;"66ue(d +72[*_ < }Fy~DsQ e
lj] e template < typename T >
&+]x class assignment
C8 [W {
gYb}<[O! T value;
it?l! ~ public :
(prqo1e@ assignment( const T & v) : value(v) {}
5>{ template < typename T2 >
X@`kuWIUw T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
rZ}y'A } ;
-UD^O*U 8JYF0r7 Wl!|+- 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
3!]S8Y*LQP 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Z1u:OI@( Y*oT( w#ha ^4 <*O~?=6p class holder
cO}`PD$i {
rO#WG}E<" public :
^B)iBfZ template < typename T >
9em?2'ysa assignment < T > operator = ( const T & t) const
=/_tQR~ {
MA9Oi(L)K return assignment < T > (t);
ey4RKk, }
M3>c?,O)J } ;
wLX:~]<xl aB@D-Y"HO dw6U} 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]N.$,:$ 8#?jYhT7 static holder _1;
+
Xc s<+b
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
u7L!&/ 6On HP`dfo~j for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
fC1PPgQ\ 而不用手动写一个函数对象。
i6)7)^nG iv3=J
}r%Si 8Jnl!4 四. 问题分析
|ATz<"q> 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。
AHg:`Wjv- 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。
>b6!*Lrhs 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
a!OS2Tz: 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
q#}#A@Rg 下面我们可以对这几个问题进行分析。
(+M]C] oRJ!J-Z] 五. 问题1:一致性
8 K7.; t1 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?|
f=$w,^)M 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
D/& 8[Z/Cn Zq,[se'nh" struct holder
6R.%I{x' {
|Z), OW //
(4;m*'X template < typename T >
V5]}b[X T & operator ()( const T & r) const
rGNYu\\ {
O/Q7{5n return (T & )r;
\w;d4r8x }
6a_MA*XK } ;
x%J4A+kU MM+x}g.? 这样的话assignment也必须相应改动:
Mp%.o}j
Nft~UggK template < typename Left, typename Right >
SVJL|S 3k class assignment
{Kbb4%P+h {
E ISgc {s Left l;
j@7%% Right r;
Z$a5vu*pg public :
RB,`I#z1f assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
8Uv2p{ <# template < typename T2 >
m'j]T/WF T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
>g {w, } ;
,b b/
$
n8FmIoZ&` 同时,holder的operator=也需要改动:
<`PW4zSI #![9QUvcf template < typename T >
ZmXO3,sf) assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
xJ&E2Bf {
)U2cS\k'7n return assignment < holder, T > ( * this , t);
<6!;mb
;cX }
Q+i 7I#<w[l>k 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。
6h?v/\ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
80'!XKSP >TKl`O return l(rhs) = r;
bXiOf#:'' 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。
o(gEyK 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
iNlY\67sW ?"+g6II template < typename Tp >
E"/r*C+T class constant_t
GR%h3HO2& {
N I*x):bx const Tp t;
#;+ABV public :
Q>%{Dn\? constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
:j<ij]rsI template < typename T >
(#)-IdXXO< const Tp & operator ()( const T & r) const
m9Pzy^g1 {
!gyEw1Re7 return t;
i&di}x }
3g{T+c* } ;
Xc}~_.] jYxmU8 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
]di^H>,xU 下面就可以修改holder的operator=了
-(;<Q_'s{" [_X.Equ template < typename T >
N!Q~?/!d assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
QnZ7e#@UP {
Z'<I
Is:J return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
32S5Ai@Cd" }
GV"X) tGo 5*#3v:l/9 同时也要修改assignment的operator()
&OXWD]5$6 h!!7LPxt template < typename T2 >
4k]DktY}. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
!iHJ! 现在代码看起来就很一致了。
{[[j .) aGx[?}= 六. 问题2:链式操作
2@jlF!zC 现在让我们来看看如何处理链式操作。
ssUm1F\ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
b]oPx8*' 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
M~O$,dof 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。
P.>5`^ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
a{y"vVQOF x9qoS)@CM template < typename T >
x 3C^ S~ struct result_1
Mv 1V
Vk {
WWtksi, typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
rP<S
=eb } ;
7.!`c-8
u |WUm;o4E`U 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:
[CAV"u)0 lD]/Kx template < typename T >
=JM !`[ struct ref
\1H~u,a {
yu98d1 typedef T & reference;
a(|,KWHn } ;
+}Q@{@5w template < typename T >
k4!z;Yq struct ref < T &>
7eP3pg# {
?]Wg{\NC6 typedef T & reference;
c)Ep<W<r1 } ;
x/]]~@: Xt%>XP 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
{T(z@0Xu j%TcW!D-_ template < typename T >
863PVce",} typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
jC3)^E@:" {
&LM ^,xx} return l(t) = r(t);
<7X6ULQ }
dZi?Z 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。
IHaNg
K2 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
k,M%"FLQ t^KoqJ 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
0!(BbQnWI _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
qFwJ%(IQ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
E2xcd#ZD +5 调用divide的对象返回一个add对象。
`xm4?6 最后的布局是:
D@
R>gqb Add
)<8f3;qd / \
*j/[5J0'M Divide 5
D$$,T.'u / \
^N2N>^'&1. _1 3
yw{;Qm2\7 似乎一切都解决了?不。
|8<P%:*N 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。
C?47v4n-' 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。
xZpGSlA 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:
l;'#!hC) A\S1{JrR template < typename Right >
Eg;xj@S<2 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
;+W9EbY2 Right & rt) const
S`v+rQjW {
oyt#C HX return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
'D1Sm&M2%e }
\Tii
S 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Dw-i!dq 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。
WUesTA> 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。
f:6%DT~a&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。
TP-<Lhy 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。
`E4OgO 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?
ujMics( 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:
.)Af&+KT "2FI3M= template < class Action >
7\e96+j|f class picker : public Action
IQ3]fLb {
RxZ#`$F public :
1E'/! | picker( const Action & act) : Action(act) {}
hr)CxsPoRQ // all the operator overloaded
&GetRDr } ;
.o!z:[IPY k=o>DaEh( 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。
<F7g;s'q9 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:
?*ni5\y5o .xIu template < typename Right >
u^{6U(% picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
C"=^(HU {
Uq8=R)1<|d return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
>*"6zR2 o }
m=7Z8@sX}, >tFv&1iR Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
"BAH=ul5E 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。
NX5A{ /e0cx:.w template < typename T > struct picker_maker
/j0zb& {
)f6:{ma typedef picker < constant_t < T > > result;
V&>\U?q: } ;
,@b7N[h template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
8!c#XMHV {
},=0]tvZG# typedef picker < T > result;
<\If: } ;
=b* Is,R/ /KWR08ftp 下面总的结构就有了:
+z2+z 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。
+-B`Fya 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。
clwJ+kku@ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
/W,K% s] 至此链式操作完美实现。
ZSu0e% N%,!&\L $j\UD8Hj'- 七. 问题3
}uTe(Rf 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。
g+-=/Ge -a}d
@& template < typename T1, typename T2 >
N2~q\BqA ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
us^2Oplq< {
N{(Q,+ ~ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
0H6^2T< }
/<Doe SDJ| nv9kl Q@ 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:
=eXJZPR "1U:qr2-H template < typename T1, typename T2 >
Z!qH L$ struct result_2
u{o!j7 {
&$vW typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
UBUZ}ZIbN } ;
e (^\0 =u< a09]5>* 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?
3xJ_%AD\' 这个差事就留给了holder自己。
{iv!A=jld Use`E zLs[vg.( template < int Order >
U*Hw
t\ class holder;
zai x_mR template <>
QX*HvT class holder < 1 >
@CSTp6{y {
nr#DE? public :
88dq8T4 template < typename T >
r2EIhaGF; struct result_1
Q&Rj)1! {
I\6u(;@ typedef T & result;
=Of!1TR( } ;
m,e@bJ- template < typename T1, typename T2 >
*{]9e\DF struct result_2
qp-/S^% {
u3 mTsq! typedef T1 & result;
4s<*rKm~ } ;
acWm+ template < typename T >
W9{>.E? typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
\ORNOX: {
P5+FZzQ return (T & )r;
>Xq:?}-m2 }
! K~PH template < typename T1, typename T2 >
=OIxG}* typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
!b"#`O%` {
Hnwir!=7 return (T1 & )r1;
"WTnC0< }
a G^kL } ;
^ ~HV`s R{~Yh.)~ template <>
5$Yt@8; class holder < 2 >
=GpO}t"> {
$cri"G public :
Mg.xGST template < typename T >
uj$b/I>.' struct result_1
!2WRxM {
r"OVu~ND typedef T & result;
3F ;+D } ;
mnM#NT5] template < typename T1, typename T2 >
B
Mh949; struct result_2
v\#69J5.>) {
M3j_sd'N typedef T2 & result;
9l?#ZuGXp } ;
vLW&/YJ6 template < typename T >
B*A{@)_ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
i,BE]w {
l6.z-Qw return (T & )r;
C6=7zYhR }
w%Tcx^: template < typename T1, typename T2 >
PNLtpixZ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
qG=9zp4y?Y {
ZYo Wz( return (T2 & )r2;
>ZKE }
yZbO{PMr } ;
*p{wC
r -.:[a3c? }tT"vCu 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> >。
3k;*xjv6@ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
/GNLZm^ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
b>AFhj : Mt)`hR+2 return l(i, j) = r(i, j);
T_O\L[]p* 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
.,[zI@9 A,rgN;5fb return ( int & )i;
r*<)QP^B~ return ( int & )j;
}wrZP}zM> 最后执行i = j;
Y9ueE+6 可见,参数被正确的选择了。
A{lzQO G<,@|6"w MK7S*N1 L)JpMf0 Er?Wg 09 八. 中期总结
|*"uj 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:
1 ry:Z2 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
3!&lio+< 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
E^ _P 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
#q40 >)] PhF3' "> EZ*FGt6( l@nkR&4[ ?as)vYP ET1/oG<@ 九. 简化
SeqnO.\ 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。
h=umt<&D 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
oX@nWQBc_ 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:
.Y[sQO~% 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
!EuU
@+ +-*/&|^等
D`PnY&ffT 2. 返回引用。
:)X?ML? =,各种复合赋值等
d9h"Q 3. 返回固定类型。
aPaGnP:^ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
'h_PJ% 4. 原样返回。
4(Gs$QkSo| operator,
X64OX9:YF 5. 返回解引用的类型。
"*|plB operator*(单目)
sF^3KJ| 6. 返回地址。
fw,ruROqD operator&(单目)
_ In[Z?P} 7. 下表访问返回类型。
*IUw$|Z6z) operator[]
+lmMBjDa 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
lg1yj}br operator<<和operator>>
m{Jo'*%8f 0{g @j{Lbz 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。
EU.vw0}u8 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
tJo,^fdfv EL$"MT}p template < typename Left >
-~ytk= struct value_return
"I?sz)pxG {
z.n`0`^ template < typename T >
bs$x%CR struct result_1
rMAH YH9 {
/-JBzU$ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
@=q,,t$r } ;
YJ_`[LnL fBS`b[x template < typename T1, typename T2 >
Vc|r(lM struct result_2
d)`XG cx{= {
ZeD; typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
vAiNOpz# } ;
"f\2/4EIl } ;
-=,%9r D"_~Njf ;mH1J'.(a 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
c(Zar&z,E l^4[;%*f#l 下面我们来剥离functor中的operator()
uP/PVoKQ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
HVaWv ]. cY?<
W/ return l(t) op r(t)
2f(5C*~ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
MVHj? return op l(t)
-G&>b
D return op l(t1, t2)
!PUbaF-.6 return l(t) op
9'F-D return l(t1, t2) op
T5_z^7d return l(t)[r(t)]
rhY>aj return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
GgkljF@{} f2Frb
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:
qCK)FOU 单目: return f(l(t), r(t));
>ijFQ667>j return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Wh[+cH"M 双目: return f(l(t));
2zR*`9$ return f(l(t1, t2));
Rro|P_ 下面就是f的实现,以operator/为例
<y5V],-U RP'`\||* struct meta_divide
9i@AOU {
7 y}b (q= template < typename T1, typename T2 >
O-B~~$g static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
'8>h4s4 {
rZ<0ks return t1 / t2;
7?j$ Lwt }
6W$ #`N> } ;
{V%ZOdg9 Ge$cV} 这个工作可以让宏来做:
jQ.]m Frn#?n)S9 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
QxvxeK!Y template < typename T1, typename T2 > \
1)
V,>)Ak static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
\V`O-wcJ]S 以后可以直接用
~(Gv/x DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Kv"e\
E 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
?cdSZ'49[ (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。。。)
{LTb-CB Us.yKAHPV 2#&9qGR 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
xG0IA 7 `*PVFm> template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
p%Ae"#_X% class unary_op : public Rettype
9oS \{[x. {
vgOmcf%; Left l;
@eMDRbgq;[ public :
(u85$_C unary_op( const Left & l) : l(l) {}
_v4TyJ E>TD` template < typename T >
8
W8ahG} typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`
_()R`= {
D2|-\vJ> return FuncType::execute(l(t));
f2[z)j7 }
N%6jZmKip @I}:HiF template < typename T1, typename T2 >
T3Kq1
Rh typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vrn IEur {
Q6Q>b4 .3 return FuncType::execute(l(t1, t2));
_6THyj$f }
qhVDC } ;
T
:CsYj1
/MTS>[E u(02{V 同样还可以申明一个binary_op
hbR;zV|US lW'6rat template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
xuO5|{h class binary_op : public Rettype
-Qo`UL.} {
0sVCTJ@ Left l;
\l_RyMi Right r;
jD0^,aiG public :
eB/3MUz1 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
R|{AIa{} >!E:$;i@ template < typename T >
*gHOH!K,S typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
T*\'G6e {
kJy<vb~
return FuncType::execute(l(t), r(t));
*La*j3|: }
1W8[
RET N:0/8jmmO template < typename T1, typename T2 >
*Au4q< typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
cg7NtY {
) gvXeJ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
ckP&N:tC }
T{]Tb= } ;
`>rdn*B !OPK?7 #93;V'b] 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
k<"ZNQm$. 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
@`k!7?
Sq DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
f|?i6.N>f 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。
#g4X`AHB 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
%&Z!-k( 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。。。
%,a.431gi 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
{4CkF\ 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)
6aCAz2/ 下面是修改过的unary_op
XIJ>\ RF 7R<<}dA] template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
7\JRHw class unary_op
Hh$D:ZO {
Mh>^~; Left l;
:b^tu8E oQ8W0`bZa public :
..'^1IOA n0@e%=H)I unary_op( const Left & l) : l(l) {}
nEQw6q~je }_3<Q\j template < typename T >
GpN tvo~ struct result_1
%l,p />r {
oO$a4|&, typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
u` `FD } ;
*<xEM- uV52ko, template < typename T1, typename T2 >
zvdtP'&uj struct result_2
~k+-))pf {
V\PGk<VO typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
0#G&8*FMN } ;
mxq'A $?(fiFC template < typename T1, typename T2 >
4punJg~1 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
r?\hZ* |M {
K)sO return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Goz9"yazg }
{#zJx(2yG v#(wc+[ template < typename T >
jv5p_v4%O typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
IM}#k$vM: {
. AWRe1? return OpClass::execute(lt(t));
-_%n\# }
%S]5wR6;_ BB|w-W=Kd } ;
n$axqvG @;G}bYq^(I y_Bmd 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
"So+ 好啦,现在才真正完美了。
1$q SbQ 现在在picker里面就可以这么添加了:
o D*h@yL Zc{at}{ template < typename Right >
SE;Jl[PgcL picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
RnIL>Akp {
H--(zxK return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
S$=])^ dur }
}Rt?p8p 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。
i?A4uyYwS m.&z:`x[ wx>BNlT@? ES(b#BlrP/ b=wc-nA 十. bind
[_^K}\/+ 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。
a^@6hC>sr 先来分析一下一段例子
4B d[r7 : ,fs'! {3i.U028] int foo( int x, int y) { return x - y;}
';^VdR]fk bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
}~:`9PV)Z% bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
[as\>@o 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。
(ye1t96 我们来写个简单的。
!.?2zp~ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Ww{bh-nyq 对于函数对象类的版本:
p[!&D}&6h [GyW1-p33w template < typename Func >
%u,H2* struct functor_trait
U,gg@!1GJo {
z|Q)^ typedef typename Func::result_type result_type;
rFh!&_ } ;
$>hPB[ [ 对于无参数函数的版本:
[1F.
9f\Lon4lX template < typename Ret >
[d`J2^z} struct functor_trait < Ret ( * )() >
bg'Qq|<U {
2`9e20 typedef Ret result_type;
%?Yf!)owh } ;
,,sKPj[ 对于单参数函数的版本:
6U Q~Fv`] 4QARrG% template < typename Ret, typename V1 >
e4fh<0gX struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
2-s ,PQno^ {
66(|3D X typedef Ret result_type;
i+
]3J/J } ;
*39Y1+=)$$ 对于双参数函数的版本:
)"/.2S; i%_W{;e template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
}^+E S^~ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
j^;f {0f {
w[YiH $ typedef Ret result_type;
~2PD%+e7] } ;
`|)V]< 等等。。。
B5{ wSr 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Sg 4
3V{q template < typename Func >
|J-Osi struct func_return
F$.h+v {
NX%"_W/W template < typename T >
\5M1; struct result_1
q4=Gj`\43 {
.;}vp* typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
f@yInIzRJ } ;
hGh91c;4 iga.B template < typename T1, typename T2 >
G%ytp=N struct result_2
opsjei@ {
znnnqR0us typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
lt08
E2p9 } ;
o-i9 :AHs } ;
+lC?Vpi^ 3MX&%_wUhB '^B[Krs'Z` 最后一个单参数binder就很容易写出来了
;$,b
w5 xnP@h template < typename Func, typename aPicker >
Fi)(~ji: class binder_1
,/2&HZd {
7md,!|m Func fn;
Xna58KF/ aPicker pk;
#mKF)W public :
N_wj,yF* =$mPReA3v template < typename T >
$Mg[e*ct struct result_1
Ua hsX {
GHNw.<`l? typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
6}l[%8 } ;
r)S:-wP )DB\du template < typename T1, typename T2 >
H #Hhi<2 struct result_2
`6y=ky., {
OEw#;l4 C typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
I'`90{I } ;
2nf<RE> 36e binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
3_bqDhVI5 {x{~%)- template < typename T >
p<[MU4 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]f{3_M[ {
n
g%~mt
return fn(pk(t));
n&l(aRoyx }
qCkC 2Fy( template < typename T1, typename T2 >
k?Kt*T typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)x+P9| {
.(RZ&*4 return fn(pk(t1, t2));
\5|MW)x }
/:tzSKq} } ;
Al1_\vx7 x(n|zp (" 3n,jrX75u 一目了然不是么?
ayI<-s- 最后实现bind
A+|bJ>q J}NMF#w/; \o*w#e[M template < typename Func, typename aPicker >
G2<$to~{ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
-Ew>3Q {
Q6)?#7<jy return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
-Uan.#~S }
~&?57Sw*m z3Yi$*q < 2个以上参数的bind可以同理实现。
+BeA4d8b 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
f&j\gYWq )DmydyQ' 十一. phoenix
-4[eZ>$A| Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
#SKC>MGz ClY`2 for_each(v.begin(), v.end(),
n}b{u@$ (
NE.h/+4 do_
#.rkvoB0N [
|sI@m@ cout << _1 << " , "
{yv_Ni*6! ]
)ut$644R .while_( -- _1),
0cSm^a cout << var( " \n " )
Qo:vAv )
X!:J1'FE );
t{>#)5Pqv B`.aQ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
tA^+RO4 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
g zlxkv-F{ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
1d~d1Rd 那么我们就照着这个思路来实现吧:
8nng^ -<g[P_# +.&P$`;TZj template < typename Cond, typename Actor >
?
V1ik[ class do_while
yUWc8]9\W {
"f8,9@ Cond cd;
1 $1>cuu Actor act;
:1Nc6G public :
4evNZ
Q template < typename T >
Ux1j +}y struct result_1
w>8HS+ {
sVr|kvn2 typedef int result_type;
^mjU3q{; } ;
=xDxX#3 g0"xG}d do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
p6NPWaBR
[<5/s$,i template < typename T >
y{&%]Fq
<5 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
h<)ceD<, {
V,rR*a&p do
Op8Gj
` {
Uj\t04 act(t);
}cI-]|)|2 }
mhv6.W@ while (cd(t));
H>D sAHS return 0 ;
jygUf| }
M"W#_wY; } ;
n-SO201[* 4W|cIcU
W H{yBDxw 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
iDX<`) 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。
Ip`1Wv_ 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。
*Gv:N6 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。
c~/poFj 下面就是产生这个functor的类:
)X," NJG @{{L1[~:0 v(R^LqE template < typename Actor >
Xs|d#WbX class do_while_actor
'hPW#*#W< {
lK/4"& Actor act;
'v^shGI%Ht public :
*~4<CP+"0 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
=SuJ* `n-/~7 template < typename Cond >
k"%JyO8Y picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
uH?4d!G } ;
w2V:x[ f3n^Sw&Q(Q _-H,S)kI` 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
0}`.Z03fy 最后,是那个do_
(w2lVL& <+r~?X_ W`u @{Vb] class do_while_invoker
)g?jHm-p\ {
2Mq@5n public :
=O"l/\c^ template < typename Actor >
@:B}QxC do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
qhG2j; {
l&e{GHz return do_while_actor < Actor > (act);
nv+miyvvm }
]8OmYU%6V } do_;
55TFBDc LttA8hf5q? 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
6Y6t.j0vN. 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
k:iy()n[ 最后来说说怎么处理break和continue
>dgq2ok!u 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。
9bRUN< 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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