一. 什么是Lambda
#V,LNX) 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
7ucx6J]c 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,
u87=q^$ rGGS]^
uT#Acg Z+OAs0}mV class filler
T<!\B] {
3{6ps : w public :
o$*bm6o void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
f;&` 9s| 1 } ;
Au~+Zz|mQ 9T?~$XlX wA{*W>i 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:
LNWqgIq ?L`MFR I=Gr^\x= )j$b9ZBk for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
p|xs|O6{ D:+)uX}MOf >B @i
E 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
tj`tLYOZ@- ]:[)KZ~ 9<+;hH8J_r vQ?MM&6 二. 战前分析
h2im
sjf 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。
Vf@S8H 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
mYzsTUq oUnq"] "TEBByO' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
W9:fKP /* --------------------------------------------- */
$K5ni {M; vector < int *> vp( 10 );
@2)t#~Wc4h transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
i7Y
s_8A"9 /* --------------------------------------------- */
BXagSenc sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
<>ZBW9 /* --------------------------------------------- */
o6`Y7,] int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
3RBpbTNWp /* --------------------------------------------- */
ZJiuj! for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
s|fCR /* --------------------------------------------- */
r@N39O*Wq for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Gsx^j? N`
@W% tg4LE?nv fU\k?'x_ 看了之后,我们可以思考一些问题:
TyxU6<>4J4 1._1, _2是什么?
(MF+/fi 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
My'9S2Y8nv 2._1 = 1是在做什么?
bW,BhUb,| 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
5?#OR!N Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
#`fi2K&]j ze#rYN vo/ A52LH, 三. 动工
60Xl. 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
:pL1F)-* M6o
xtt4 f}evw K[S
ox i
a} template < typename T >
>x|A7iWn{, class assignment
1[fkXO{ {
TsFV
;Sl3 T value;
E-BOIy, public :
'PmHBQvt& assignment( const T & v) : value(v) {}
&sr:\Qn X/ template < typename T2 >
, u8ZS|9 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
T6/$pJl } ;
XC+F! R F1{?]>G (FjsN5 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
2ZTyo7P 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
82^
z-t{ Sh~ 8jEk YKs^%GO+ FEm1^X#] class holder
On2Vf*G@| {
ZPxOds1m public :
i"r.>X'Z template < typename T >
>ji}j~cH assignment < T > operator = ( const T & t) const
)M|O;~q {
{=pP`HD0 return assignment < T > (t);
z</XnN }
N~Sue } ;
V;[__w mTb2d?NS w'5dk3$" 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
CwH)6uA O) =73e\ static holder _1;
|~=?vw<W Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
zn?a|kt '%eaK_+7 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
^}Dv$\;6 而不用手动写一个函数对象。
~NxoF h!t2H6eyF p[k9C$@e} +"N<- 四. 问题分析
~YT>:Np 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
>FEQtD~F 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
u}@%70A 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
c-3Y SrY 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
-V<=`e 下面我们可以对这几个问题进行分析。
=vqE=:X6 &s6(3k 五. 问题1:一致性
](
U%1 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
A]~i uUHm 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
8en#PH } 6wvhvMkS struct holder
;>QK}#' {
WkU)I2oH //
Tr}$Pb1 template < typename T >
NNREt:+kr
T & operator ()( const T & r) const
g^<q L| {
ke;*uS return (T & )r;
d= T9mj.@ }
!tFU9Zt } ;
V"Y
Fu^L |0vHy7CE 这样的话assignment也必须相应改动:
[#3Cg%V ~:RDw<PWp template < typename Left, typename Right >
mG8 class assignment
/iJcy:J {
37M[9m|D* Left l;
M@LaD 5 Right r;
N-?|]4e/ public :
4[f7X4d$ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Pi]s<3PL template < typename T2 >
J!^~KN6[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
OD@@O9 } ;
{/|8g( nD?M;XN 同时,holder的operator=也需要改动:
DHu jpZXQ X-2S*L' template < typename T >
/xm} ?t0U assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
K&gc5L {
JXR/K=<^ return assignment < holder, T > ( * this , t);
L!}j3(I }
?\p%Mx? 2"{]A;@ 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。
!A^w6Q;`V 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
2O)Kn
q wGQ hr=" return l(rhs) = r;
%H 6ZfEO 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。
!+26a*P 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
[XU{)l u>i+R"hi" template < typename Tp >
aBtfZDCfzp class constant_t
[@l
v]+@ {
"j@IRuH const Tp t;
HEfA c
public :
{HJ`%xN| constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
3b[[2x_UU template < typename T >
{pJ@I=q const Tp & operator ()( const T & r) const
Y|N vBr {
I9j+x]) return t;
fM[fS?W }
kKk |@ } ;
&u`rE"" #?|1~HC 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
'hHX"\|RA 下面就可以修改holder的operator=了
2Q_{2(nQb ws(}K+y_ template < typename T >
+nyN+X34B assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
y8WXp_\ {
`::(jW.KO return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
UeiJhH,u }
iKEKk\j-w L"vG:Mq@D 同时也要修改assignment的operator()
^)P5(fJ I8oKa$RF template < typename T2 >
AiHDoV+- T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
LGgx.Z 现在代码看起来就很一致了。
Q_|S^hxQ \w\47/k{ 六. 问题2:链式操作
Va[dZeoy 现在让我们来看看如何处理链式操作。
<Phr`/ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
{^O/MMB\\% 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
SVEA 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
lG^nT 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
&l}xBQAL S$_Ts1Ge6 template < typename T >
-clg'Aa;. struct result_1
N*)8L[7_; {
DdZ_2B2 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
`YU:kj<6 } ;
\7w85$ nsw8[pk 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:
i2R]lE8 UU~;B template < typename T >
K~~*M?.Z struct ref
H.G^!0j; {
ia.B@u1/ typedef T & reference;
[&}<!:9' } ;
;%.k}R%O@ template < typename T >
|q b92|? struct ref < T &>
GQAg
ex)D {
.?)oiPW# typedef T & reference;
<+JFal } ;
0J,d9a [1 G/;aZ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
zgOwSg8 b0CaoSWo template < typename T >
u^.k"46hn typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
:qKY@-t7H {
RpXG gw return l(t) = r(t);
&XTd[_VW! }
8}b[Q/h! 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。
~=]@],{ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
k 5kX iYs?B0*JWK 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
3T^dgWXEG _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
t-m,~Io W _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
.Eyk?"^ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
BJ2W}R 最后的布局是:
o:\j/+] Add
| Dpfh / \
p%tg->#L Divide 5
5Kxk9{\8 / \
KvOI)"0( _1 3
f;dU72]q+ 似乎一切都解决了?不。
Yzx0 [_'u 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。
P[K
T 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。
tce8*:rNH 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:
mK/P4]9g &jd<rs5} template < typename Right >
}ZGpd9D assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
&8L\FAY0%9 Right & rt) const
TTak[e&j3 {
3Ya6yz return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
'UCx^- }
Gf.o{ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
#u(,#(P'# 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。
AdW7 vn 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。
Pu*UZcXY 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。
|W];v@b\y 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。
eV}Tx;1|} 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?
RxG./GY 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:
pC
Is+1O/ ofv
1G=P template < class Action >
%+J*oFwQu class picker : public Action
S*@0%|Q4r {
U MIZ:*j public :
T<GD !j( picker( const Action & act) : Action(act) {}
7OHw/-j\ // all the operator overloaded
nOzTHg8 } ;
|H@p^.; glIIJ5d|, 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。
IcA~f@ 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:
eZ$1|Sj]j m(]IxI template < typename Right >
\,t<{p_Q picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
xGk4KcxKs {
H43D=N& return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
,6pH *b$ }
N'.+ezZ;h |:BYOxAYZ8 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
j"8N)la 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。
1"PE@!] )C6 7qY[P template < typename T > struct picker_maker
9F!&y- {
~[6|VpGc: typedef picker < constant_t < T > > result;
!qv;F?2
<g } ;
k] YGD template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
8"^TWzg}L {
c17==S typedef picker < T > result;
)uWNN" } ;
3f8Z?[Bb@ d69VgLg 下面总的结构就有了:
L@GD$F=<0 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
^2@~AD`&h picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
(Ad!hyE( picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
o|C{ s 至此链式操作完美实现。
4+bsG6i Okc*)crw 8
\Oiv$r 七. 问题3
4tWI)}+ak 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。
H4jqF~ 4/_|Qy template < typename T1, typename T2 >
$Bb/GXn{\ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(DAJ(r~ {
3/05ee;| return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Bk<P~-I }
j]SkBZgik ?yK\L-ad 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:
]aL}&GlHt $vz%
template < typename T1, typename T2 >
B[50{;X struct result_2
uD3_'a {
:"]ei@ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
$S{j}74[ } ;
cIjsUqKa A4h/oMis 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
g.s oNqt= 这个差事就留给了holder自己。
\$"Xr CVp<SS( F{tSfKy2 template < int Order >
L~~Yh{< class holder;
JK^;-& template <>
Y?cw9uYB class holder < 1 >
|&vuK9q {
iSHl_/I< public :
nrBitu, template < typename T >
<X*8Xzmv struct result_1
:DJ@HY {
w4a7c typedef T & result;
5;Xrf= } ;
*E'K{?-K template < typename T1, typename T2 >
wt;aO_l struct result_2
xkovoTzV {
jfamuu 7 typedef T1 & result;
B?Skw{& } ;
;0'v`ob'.? template < typename T >
Z
ngJ9js typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
UepBXt3) {
+_Z/VQv return (T & )r;
_!zY(9% }
lfP|+=^B
template < typename T1, typename T2 >
pkx>6(Y typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
vKf=t&gqr {
g=Di2j{A return (T1 & )r1;
f'dI"o&^/d }
Km7 } ;
|sz9l/,lG @@jdF-Utj; template <>
`Fj(g!` class holder < 2 >
J^4k} {
2wCRT}C public :
8n? .w:Y/ template < typename T >
tw66XxE struct result_1
HJm O+ {
[eRMlSXA typedef T & result;
Ay]5GA!W+ } ;
"RLb wm~ template < typename T1, typename T2 >
>Fz$DKr[ struct result_2
HV@:!zM {
{QID @ typedef T2 & result;
nKdLhCN'= } ;
Q1z04m1_y[ template < typename T >
yhaYlYv[_3 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
c+=&5=i[3 {
j7&l&)5 return (T & )r;
{Y Ymt!Ic }
+zsya4r template < typename T1, typename T2 >
$]FWpr%) typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
n9fk{"y'G {
,"o\_{<z return (T2 & )r2;
H^G*5EQK }
pC6_
jIZ } ;
/V&Y@j kN)ev?pQ[ ~6tY\6$9f 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> >。
YbKW;L&Ff 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
8T4J^6 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
PJ{.jWwD _Gu ;U@ return l(i, j) = r(i, j);
&,zeBFmc 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
/!hW6u5 $Tg$FfD6& return ( int & )i;
C7#$s<>TO return ( int & )j;
U,'n}]=4A3 最后执行i = j;
:&m(W Z\ 可见,参数被正确的选择了。
#=rR[:M 7F.,Xvw&@ s6B@:9 ]G:xT v8 m|
Z)h{& 八. 中期总结
[C$ 0HW 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:
#_d%hr~d 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
$dR%8@.H 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
]l%j>Vb!L 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
o0 Ae*Y0 C1=[\c~jw (k?OYz]c 5 F-Q& U:Y?2$# h>wU';5#f 九. 简化
uyj5}F+O 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。
;c`B' 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
`d8TA#|` 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} 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
V+^\SiM +-*/&|^等
g=)@yZ3>v 2. 返回引用。
;bX{7j =,各种复合赋值等
.qZ<ROZ 3. 返回固定类型。
b|N EU-oy 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
mWh:,[o 4. 原样返回。
`JRdOe operator,
CVm*Q[5s" 5. 返回解引用的类型。
R:Lu)d>= operator*(单目)
9cLKb 6. 返回地址。
4Xz|HU? operator&(单目)
_#+i;$cO-X 7. 下表访问返回类型。
'Gk|&^ operator[]
W;=ZQ5Lw 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
\21!NPXH2 operator<<和operator>>
bu]bfnYi9 GB#7w82 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
d^7<l_u~ ! 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
!Ej<J&e Rh=h{O template < typename Left >
Jps!,Mflc struct value_return
i|t$sBIh {
q45n.A6a template < typename T >
z8oSh t`+ struct result_1
;.iy{&$ {
5q\]] LV> typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
TtzB[F } ;
?1YK-T@ Q8_d]V=X: template < typename T1, typename T2 >
Q-\: u~ struct result_2
#u~8Txt {
R#0UwRjeF typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
%n^]1R# } ;
\|M z'* } ;
di|l?l^l Cd4G&(= B#=dz,} 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
rB4]TQ`c G]{)yZ'} 下面我们来剥离functor中的operator()
7j^,4; 首先operator里面的代码全是下面的形式:
.m
.v$( '`S,d[~ return l(t) op r(t)
^Oo%`(D? return l(t1, t2) op r(t1, t2)
qg_=5s return op l(t)
/wQDcz return op l(t1, t2)
{J[0UZ6 return l(t) op
k{; 2*6b0 return l(t1, t2) op
V[~/sc ) return l(t)[r(t)]
Lr`yl$6 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
(uSfr]89' B{44|aq1 | 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
3o h(d.Z 单目: return f(l(t), r(t));
1c]GS&(RP return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
&W1cc#( 双目: return f(l(t));
r'&VH]m return f(l(t1, t2));
;X8eZQ 下面就是f的实现,以operator/为例
4XRVluD%W. a$ Z06j struct meta_divide
=cxjb,r {
SJ<nAX template < typename T1, typename T2 >
0L'h5i>H) static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
V[#jrwhA {
)gZ yW
return t1 / t2;
WHL@]^E@m }
qTG/7tn
" } ;
\j4TDCs_[ e7-U0rrE 这个工作可以让宏来做:
_di[PU=Vh Au9Rr3n #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
aPRF template < typename T1, typename T2 > \
d+8Sypv^4* static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
LBTf}T\ 以后可以直接用
iNcB6,++ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
06ZyR@.@v 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
uT_bA0jK (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。。。)
lwSA!W Z<`QDBN"4 wtK+\Qnb 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
yN9/'c~ Mp}U>+8 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
up1kg>i%" class unary_op : public Rettype
t\ ym4`" {
s~3"*,3@ Left l;
{>9vm!<[*\ public :
`2G 0B@ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
^)TZHc2a[ DKR2b`J template < typename T >
Yf1?3(0O typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>o.4sN@ {
5LR
k)@t return FuncType::execute(l(t));
umI@ej+D }
u{J$]%C
F8nR.| template < typename T1, typename T2 >
*y0TtEd; typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
05Ak[OOU> {
S3$&}I < return FuncType::execute(l(t1, t2));
BKi@c\Wb }
EjrK.|I0 } ;
",Mr+;;:[ 1
Qln|b8< zt6GJz1q 同样还可以申明一个binary_op
Kqm2TMO]>V y2KR^/LN|Y template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
G8}k9?26( class binary_op : public Rettype
/@ m]@ {
-V7dSi Left l;
\(C6|-:GY Right r;
UyENzK<%u public :
~6DaM! binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
&sJ -&7YZ mb,\ wZ template < typename T >
vhvFBx0 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}Y:V&4DW {
%g: 6QS| return FuncType::execute(l(t), r(t));
shKTj5s? }
$Y,y~4I h/k00hD60 template < typename T1, typename T2 >
xPCRT*Pd typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
T\q: {
9eBD)tnw return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
>P@g].Q- }
a5caryZ"z } ;
r'8qZJgm gamE^Ee a`I
\19p] 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
XlLG/N
比如要支持操作符operator+,则需要写一行
0fu*}v" DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
8
kvF~d
; 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。
z9Z4MXl 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
\(_(pcl 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。。。
/*P) C'_M 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
2ci[L:U 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)
z.lIlp2: 下面是修改过的unary_op
=U'!<w<- 9k/L m template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
V_zU?}lZ^ class unary_op
f YSH]! {
[4w*<({* Left l;
LY-,cXm&| zG{P5@:.R public :
z^vfha qA0PGo unary_op( const Left & l) : l(l) {}
iYD5~pK8 sKCYGt$ template < typename T >
hi`[ struct result_1
0 30LT$&! {
.+A)^A typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
bFjH*~
P } ;
;.'?(iEB >dx/k)~~-L template < typename T1, typename T2 >
`*6|2 struct result_2
[;H-HpBaa {
kMJ}sS typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
$GP66Ev } ;
60;_^v 3^[P template < typename T1, typename T2 >
)xq=V typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Qk? WX
(`B {
auga`* return OpClass::execute(lt(t1, t2));
,Qx]_gZ` }
~UJ.A<>Fh URceq2_ template < typename T >
"iTjiH)Q( typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
elAWQE us {
%N)B8A9kh return OpClass::execute(lt(t));
qg{gCG }
<rtKPlb// d(|q&b: } ;
~Oa$rqu%m A|GtF3:G TG[u3Y4 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
(?m{G Q 好啦,现在才真正完美了。
h;,1BpbM 现在在picker里面就可以这么添加了:
)by7[I0v 8T1zL.u>q template < typename Right >
1~ W@[D
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Lo3N)~5 {
?TeozhUY return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
t5%cpkgh4 }
ffG<hclk 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。
<Xl#}6II K fD.J) 0u1ZU4+EC g:z<CSIq/ kL%ot<rt)w 十. bind
Rjq Xz6 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。
kh9'W<tE 先来分析一下一段例子
M2Jf-2 +9w[/n ^,G @>HTbs6W int foo( int x, int y) { return x - y;}
U xBd14-R_ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
<Cv(@A-> bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
l3sF/zkH 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。
jd](m:eG 我们来写个简单的。
B~w$j/sWU 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
1(-!TJ{ 对于函数对象类的版本:
lFGuQLuqA{ nd]SI;< template < typename Func >
qtExd~E struct functor_trait
J-hJqR*;K {
RNi%6A1 typedef typename Func::result_type result_type;
A#.
%7S } ;
3]l)uoNt/ 对于无参数函数的版本:
-N8rs[c rZKfb}ANQ template < typename Ret >
^ +SE_ -+] struct functor_trait < Ret ( * )() >
jc&k-d>=G {
Y~AjcqS typedef Ret result_type;
5p (zhfuG } ;
_K o#36.S 对于单参数函数的版本:
j|t=%* 4yxQq7
m, template < typename Ret, typename V1 >
C(ij_> struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
f' ?/P~[ {
Q#\Nhc typedef Ret result_type;
a_RY Yj } ;
riDb!oC 对于双参数函数的版本:
17 Ugz? 4rU/2}.q template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
hq
3n&/ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Nap[=[rv {
=6u@JpOl typedef Ret result_type;
`}EnY@*h } ;
krUtOVI 等等。。。
Vh^y6U< 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
^ Oh XOvJlaY)'. template < typename Func >
\rS*\g:i struct func_return
4j#y?^s {
(xHmucmwp template < typename T >
J].Oxch&y struct result_1
z&6_}{2,] {
8zp?WUb typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
./#YUIC } ;
h[W`P%xZ AELj"=RA template < typename T1, typename T2 >
"+(|]q"W struct result_2
*'>_XX {
xDo0bR( typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
{ ADd[V } ;
q&25,zWD } ;
X'`n>1z =Hg!@5]H mtmC,jnD 最后一个单参数binder就很容易写出来了
<tD,Uu{P O] @E8<?^ template < typename Func, typename aPicker >
lq-KM8j class binder_1
&t=:xVn-M {
\ %Mcvb.? Func fn;
8A#,*@V[ aPicker pk;
@G4Z public :
o701RG~) RlOy,/-< template < typename T >
g(@F`W[ struct result_1
> Vm}u`x {
`?z('FV typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
"`qk}n- } ;
Bgxk>Y Fi i(dmn template < typename T1, typename T2 >
(Ceru o S struct result_2
0>28o. {
&qx/ZT typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
1dN/H)] } ;
L]=]/>jQ6 bBi>BP= binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
W`[VLi}fe _}F&^ template < typename T >
evyjHc Cx typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Ue}1(2.v {
WsHDIp return fn(pk(t));
fEBi'Ad }
%r^tZ ;;l template < typename T1, typename T2 >
.#&)%}GC typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
aT,WXW* {
2XR!2_)O5 return fn(pk(t1, t2));
K*:=d}^ }
T\gs } ;
\'2rs152 uuM1_nD[ HM% +Y47a 一目了然不是么?
U^_\V BAk 最后实现bind
bc(MN8b ]j -C2!`/U
#w; "s* template < typename Func, typename aPicker >
n*[ZS[I picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
<-1:o*8:} {
rZgu`5<a return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
]!TE }
bPTtA;u dk7x<$h-h0 2个以上参数的bind可以同理实现。
/`m*PgJ 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。
;Rv WF ) o33t~@ RX 十一. phoenix
w[GEm,ZC Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Zq4%O7% AWcbbj6Nd for_each(v.begin(), v.end(),
kwp%5C-S (
'd
N1~Pa do_
#w''WOk@ZG [
f>Rux1Je4 cout << _1 << " , "
x_3B) &9 ]
Ry+?#P+ .while_( -- _1),
@x1cV_s[ cout << var( " \n " )
;L$-_Z )
-7!L]BcZ. );
=Htt'""DN p-j6H 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
+&\.
]Pp 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
N_92,xI# operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
{`):X _$T 那么我们就照着这个思路来实现吧:
yV`Tw"p GJdL1ptc XVNJK-B template < typename Cond, typename Actor >
3/gR}\= class do_while
+X#6dv$ {
m^FKE: Cond cd;
?n#$y@U Actor act;
3[Q7'\ public :
E,d<F{=8,o template < typename T >
29=ob(" struct result_1
s/ABT.ZO {
8Y-*rpLy typedef int result_type;
o_}?aI~H } ;
6D]fDeH\ 4M%|N do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
/,SVG1 t;+b*S6D template < typename T >
j3&q?1 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"$N$:B @U {
jOCV)V9} do
-"zW"v)\ {
;'Hu75ymo act(t);
8GBKFNR8 }
E q4tcZ while (cd(t));
#6a!OQj return 0 ;
l[~$9C'ji }
@|cHDltH } ;
ZklO9Ox( |*48J1:1y *04}84?: 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
ekY)?$v3 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。
6*B%3\z) 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。
GPni%P#a@0 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。
5`3x(=b 下面就是产生这个functor的类:
r?u4[
Oe# }8AH/ kxJs4BY0 template < typename Actor >
0e&&k class do_while_actor
5=*i!c
_m {
<#8}![3Q Actor act;
<}RD]Sc$1 public :
HY_>sD do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
2ih}?%H8 Syseiw template < typename Cond >
_8 r'R picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
[^GBg>k } ;
8a)4>B iz^a Qx/ ` Ft-1eE 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
%7-(c
最后,是那个do_
tJ_Y6oFm= t{B@k[| ]35`N<Ac class do_while_invoker
\^0>h`[ {
~)#E?:h5 public :
Vo^J2[U template < typename Actor >
O*/%zr do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
+5I5 {
_Q Hk&-Lp return do_while_actor < Actor > (act);
Y5 ;a }
Ohgu*5!o } do_;
J<H]vs $,O8SW.O$ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
IR]5,K^l 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
z9&j 最后来说说怎么处理break和continue
1`|Z8Jpocj 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。
\:F$7 *Ne 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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