一. 什么是Lambda
:UyNa0$l:" 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
4a&*?=GG 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,
7h3#5Y i09w(k? 4|Wglri H.D1|sU class filler
f~RS[h`: {
y~w -z4 public :
e+!+(D void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
D?v)Xqw= } ;
Q bg,q $8{|25
*E QEavbh^S 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
@-~
)M_ Q
UQ"2oC m5G9
B-\? T JB)]d< for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
<H Le, *6-f vqCv Zewx*Y| 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
wQ 7G_kVp J<
E"ZoY oPX `/X# ^st.bzg+[ 二. 战前分析
0u?{"xH{+} 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
~4YLPMGKl 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
{EoRY/] #q06K2 uA}w?; for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
<O5r| /* --------------------------------------------- */
,Tb~+z|-[ vector < int *> vp( 10 );
wX0m8"g@ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
5&y;r /* --------------------------------------------- */
\,w*K'B_Y sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
U%Kv}s/(F{ /* --------------------------------------------- */
D*>EWlZ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
O:=%{/6&D /* --------------------------------------------- */
n9;z= for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
p m4g),s /* --------------------------------------------- */
v{N4*P.0T for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Y1?"Ut /-#1ys#F= )w{bT] ^l UV^%f 看了之后,我们可以思考一些问题:
d ,Fj|}S 1._1, _2是什么?
oBA]qI 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
H O^3v34ZO 2._1 = 1是在做什么?
~{#$`o= 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。
>t[beRcR6 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。
C+*qU U5 `h GAZTCkB" 三. 动工
[3yzVcr~4 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
4k
HFfc RGeM. :QndeUw GTj=R$%09 template < typename T >
o]&w"3vOP0 class assignment
P%#EH2J {
+h64idM{U T value;
6,ZfC<) public :
M~0A-*N assignment( const T & v) : value(v) {}
}@6/sg
template < typename T2 >
2(-J9y| T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
?P+n0S! } ;
z/JoUje KuU]enC3 Kk}|[\fW 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
m3apeIEi[ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
h\oAW?^ kQ,#NR/q6 }!5x1F! B! `Dj,_ class holder
P87!+pB( {
h>'9-j6B public :
DcNQ2Zz?% template < typename T >
b7
pD#v assignment < T > operator = ( const T & t) const
X5@SLkJ-` {
^w0V{qF{ return assignment < T > (t);
61Z#;2] }
(M1HNIM;( } ;
4%8}vCs =!axQ[)A Zz" b&`K 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
7}r!&Eb TZ`@pDi static holder _1;
egBjr? Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
+GgJFBl AL%gqt] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
E8TJ*ZU 而不用手动写一个函数对象。
U
Hej5-B yIab3/#` 9uXu V$. U>q&p}z0H 四. 问题分析
AN!MFsk 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。
[DW}z 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。
ISQC{K']J 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
}Pm>mQZ}, 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
-S7PnR6 下面我们可以对这几个问题进行分析。
b#**`Y ?4X8l@fR 五. 问题1:一致性
.Z,3:3,] 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?|
5yvaY
"B 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
FmfPi
.;1 ?'xTSAn struct holder
"6T: &> {
5ryzAB O\2 //
?;{fqeJz template < typename T >
p*11aaIbp~ T & operator ()( const T & r) const
:ZP4(} {
[x{S ,?6 return (T & )r;
CaX0Jlk* }
u/Os } ;
~c
e?xr| [C GFzxz$ 这样的话assignment也必须相应改动:
.U8Se+; zeqP:goy template < typename Left, typename Right >
IrJPP2Q class assignment
pUvbIbg+ {
Qg)=4(<Hr Left l;
(nhv#&Fd+ Right r;
br!:g]Vh public :
OL,3Jh% x assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
DzZ)aE template < typename T2 >
G2FP|mf, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
U Ox$Xwp5& } ;
oDyrf"dl -Cb<T"7 同时,holder的operator=也需要改动:
aR }|^ex *wNX<R. template < typename T >
ryz
[A:^G assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
#z|\AmZ\ {
~[@Gj{6p0 return assignment < holder, T > ( * this , t);
bYr;~
^ }
e=11EmN9 ];bl;BP 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。
Z[.+Wd\)-9 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
oB9t&yM d^"dL" Q6m return l(rhs) = r;
#!IezvWf 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。
_Qy3A T~ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
)ca^%(25!z @w1@|"6vF template < typename Tp >
| v?
pS class constant_t
DRldRm/ {
j8@Eqh const Tp t;
l@+WGh public :
`={s*^Ta constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
_":yUa0D template < typename T >
}*!7
Vrep const Tp & operator ()( const T & r) const
Tct[0B {
^ <Z^3c>/ return t;
FzOr#(^ }
cD-.thHO } ;
A>"v1Wk 4(aDi;x "w 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
7m;2M]BRi 下面就可以修改holder的operator=了
4X2XSK4
c#qOK template < typename T >
|aiP7C assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
>wK ^W{ {
r7tN(2;5 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
SrV+Ox }
;H#'9p ,2 c5uT'P" 同时也要修改assignment的operator()
{}?;|&_ 0A%>'< template < typename T2 >
Gt&x< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
o.tCw\M$g 现在代码看起来就很一致了。
0B(<I?a/ tuA,t 六. 问题2:链式操作
*_<P%J 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Lc>9[!+# 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。
;!<WL@C~ 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。
I*e85wef 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。
G Q&9b_ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
r`]&{0}23 K
7)1wiEj template < typename T >
0G/VbS struct result_1
Jtj_Rl
! {
QN[-XQ>Xt typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
)hH9VGZq( } ;
GyV3 ]Qqj !F0MLvdX7^ 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:
wj>mk aa<9%j template < typename T >
~Mv@Bl struct ref
6KiI3%y?0 {
Xtqjx@ye typedef T & reference;
T ,,
Ao36 } ;
DPvM|n`TW template < typename T >
QDlEby m struct ref < T &>
o5 6_t{< {
Dc |!H{Yr typedef T & reference;
]KGLJ~hm> } ;
_W 41;OY bS{7 *S 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
![WX -"lW Nw@tlT4 template < typename T >
DG8LoWZ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
>;',U<Wd {
$AAv%v return l(t) = r(t);
<{7CS=) }
sDnHd9v<?t 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。
.BGM1ph}~ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
"|CzQ&e qkC+9Sk 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
w]n20& _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
:.!]+#Me _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
de{KfM`W; +5 调用divide的对象返回一个add对象。
3 $;6pY 最后的布局是:
YV*s1t/ Add
eR r.j / \
0$3\DS<E Divide 5
QRj><TKi / \
{aI8p}T _1 3
r]eeKV,{p 似乎一切都解决了?不。
>9c$2d|> 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。
]!J 6S.@#+ 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。
27*u^N*z@ 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:
jw$3cwddH 4C^;lK template < typename Right >
P"0S94o:5J assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
V,bfD3S3 Right & rt) const
THirh6 {
b:.aZ7+4 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
&eV& +j }
HlqvXt\ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Ktg{-Xl 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。
9I8{2] 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。
>N>WOLbb7( 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。
9l2,:EQ* 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。
&^e%gU8!\ 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?
#%k!`?^fbK 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
*6~ODiB F)/}Q[o8 template < class Action >
@-bX[}. class picker : public Action
_^Lv8a3(O {
][-N< public :
jC1mui|Y^ picker( const Action & act) : Action(act) {}
h+Km | // all the operator overloaded
4g]Er<-P } ;
tS,nO:+x |du@iA]dP 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。
*,hS- 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:
t4pc2b _ngyai1 template < typename Right >
?)x>GB(9ZN picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
!YL|R[nDH| {
([zt}uf return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
DGr{x}Kq }
\B"5 Kp< Z<ozANbk Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
9;s:Bo 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。
$5y%\A %pgie"k template < typename T > struct picker_maker
tLe!_p) {
Q=J"#EFs typedef picker < constant_t < T > > result;
f7 V3 6Q8 } ;
ZzLmsTtzIu template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
/ <WB%O {
/]_T typedef picker < T > result;
y0>asl } ;
'M185wDdAl 7PO3{I 下面总的结构就有了:
6lO]V=+ 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。
VTySKY+ 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。
qEr2Y/:i" picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
r
H;@N 至此链式操作完美实现。
q}e"E
cr 1VK?Svnd <qN0Q7 七. 问题3
T!5m'Q. 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。
8
$0 D-z sfi.zuG template < typename T1, typename T2 >
<m9hM?^q ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
xy$73K6 {
=8$//$ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
| 2BIAm] }
q%TWtQS *"` dO9Yf_ 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:
*T
j(IN Y~Y-L<`I template < typename T1, typename T2 >
9{|JmgO! struct result_2
G\G TS}u[ {
>k,|N4( typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
J]/TxUE } ;
%`%oupqm+ !"/]<OQ 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?
`rsPIOu 这个差事就留给了holder自己。
Mg;%];2Nt 5G=<2; mZ
39 s template < int Order >
dt(~)*~R class holder;
ia
1Sf3 template <>
lY/{X]T.( class holder < 1 >
0xrr9X< {
QQUeY2} public :
\O5`R- template < typename T >
|m7U^ struct result_1
%0C<_drW {
u- PAi5&n typedef T & result;
sm5\> L3V } ;
Y-\hV6v6 template < typename T1, typename T2 >
&Oc^LV$6 struct result_2
]|62l+ {
bVmHUcR0 typedef T1 & result;
ZC 7R f } ;
~Q"3#4l template < typename T >
^;jJVYx-PP typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
^T@ (`H4@ {
bh|M]*Pq return (T & )r;
s. I%[kada }
>(mp$#+w template < typename T1, typename T2 >
WZO8|hY typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
q`z/ S> {
V(_OyxeC{2 return (T1 & )r1;
`s5<PCq }
.?R~!K{` } ;
iSu7K&X9q n2&*5m&$ template <>
,T@+QXh class holder < 2 >
i^Vb42 %y {
M#X8Rs1` public :
xY9#ouF template < typename T >
Fb=(FQ2Y? struct result_1
k#Qav1_ {
bA}9He1 typedef T & result;
4-;"w; } ;
nVkx Q?2 template < typename T1, typename T2 >
jGpSECs struct result_2
C(zgBk {
|f), dC typedef T2 & result;
|U{9Yy6p } ;
F: %-x=q template < typename T >
l?pF?({ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
lM1~K {
cb!mV5M-g return (T & )r;
TI4#A E }
,5oe8\uz template < typename T1, typename T2 >
MCOiB<L6 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Z`x|\jI {
/jl{~R#1 return (T2 & )r2;
O b'B? }
j6v|D>I } ;
-!MrG68 M)S(:Il6Xx z~&uLu 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> >。
-^sW{s0Rc 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
`roos<F1D 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
MU6|>{ X`i'U7%I return l(i, j) = r(i, j);
vD<6BQR 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
iUSP+iC, *69{#qN return ( int & )i;
np2oXg% return ( int & )j;
fkf69,+"] 最后执行i = j;
V]I@&*O~r 可见,参数被正确的选择了。
Gl8D
GELl; nOq?Q K$v
SdpC rEz-\jLD~ +8qtFog$\g 八. 中期总结
o6`4y^Q{/ 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:
c%1k'Q 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
.T~<[0Ex+U 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
=k.:XblEe[ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
EdGA#i3 ,fWQSc\} wM.z/r\p g4b-~1[S ?LJ$:u fP3e{dVf 九. 简化
cs[_TJo 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
k=;>*:D% 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
;:<z hO 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
|;xm-AM4r 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
A/5??3H +-*/&|^等
fM,!9}< 2. 返回引用。
&\<!{Y<' =,各种复合赋值等
MJ5Ymt a 3. 返回固定类型。
FY;\1bt<< 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
#yNSQd 4. 原样返回。
Br/qOO:n$} operator,
6oTWW@ 5. 返回解引用的类型。
{g8uMt\4 operator*(单目)
kk|7{83O 6. 返回地址。
GJZGHUB=> operator&(单目)
PJd7t%m; 7. 下表访问返回类型。
Pdgn9 operator[]
3a9%djGq 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
5)712b(& operator<<和operator>>
E/bIq}R6 K:!){a[ 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。
Xge]3Ub 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
=BD} +(3 %=p:\+`VI template < typename Left >
^gw htnI struct value_return
[6 d~q]KH {
^RL#(O template < typename T >
nc<wDE6 struct result_1
feJzX*u {
+_^Rxx!XA typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
ggluQGA } ;
2_S%vA<L 2MT_5j5[N template < typename T1, typename T2 >
05sWN 0 struct result_2
Z_b^K^4 {
1XfH,6\8i typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
{u !Q=D$3 } ;
L'i0|_ } ;
eAqSY s!1 Q6>7{\8l #Z;6f{yWf 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
nsT]Yxo%M 6yDj1PI 下面我们来剥离functor中的operator()
,m4M39MWJ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
JA]TO(x 0!4;."S return l(t) op r(t)
kg,t[Jl return l(t1, t2) op r(t1, t2)
>L5fc". return op l(t)
z+@CzHCN return op l(t1, t2)
yH`4sd return l(t) op
!-G'8a|7 return l(t1, t2) op
( mV *7Z return l(t)[r(t)]
sb1Zm*m6 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
D.7,xgH L >*
F8|g 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
+SM&_b 单目: return f(l(t), r(t));
9gu$vF]9! return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
w$5~'Cbi 双目: return f(l(t));
3k%fY return f(l(t1, t2));
z-9@K<`H 下面就是f的实现,以operator/为例
*[
' n8Z i4sd29v struct meta_divide
Tbf@qid e {
8(AI|"A"- template < typename T1, typename T2 >
|aAu4 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
oAnNdo {
^Rel-=Z$B return t1 / t2;
^{ Kj{M22 }
aJ!(c}N~97 } ;
+jpaBr-O# $x5,Oe n 这个工作可以让宏来做:
b*;zdGX.A9 N3M:|D #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
-|1H-[Y( template < typename T1, typename T2 > \
w@K4u{| static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
W|~Jl7hs8Q 以后可以直接用
#=}dv8 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
=O~ J 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
sObH#/l` (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。。。)
7z.(pg= *.'9 eC0s F'v3caE 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
3Jt7IM!9[ B~%'YQk template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
O?p8Gjf class unary_op : public Rettype
8|-j]
{
oK-T@ &- Left l;
MU
}<-1 public :
[Ej#NHs unary_op( const Left & l) : l(l) {}
\BRxdK' UxGr+q template < typename T >
*8QESF9 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
N }$$<i2o {
73n|G/9n[ return FuncType::execute(l(t));
|iGfX,C| }
xgdS]Sz i146@<\G{P template < typename T1, typename T2 >
L9lN AiOH typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9S<87sO {
FJ/>=2^B return FuncType::execute(l(t1, t2));
Z$UPLg3=;_ }
"7]YvZYu0 } ;
>DFpL$oP n;Nr[hI *qX! 同样还可以申明一个binary_op
p"xti+2, o{W4@:Ib template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
R*"31&3le4 class binary_op : public Rettype
Qkk3>{I {
+*W9*gl Left l;
3 s @6pI Right r;
^)JUl!5j]C public :
@ij8AGE: binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
oVD)Fb%[i9 u~uR:E%'C template < typename T >
JYAtQTOR typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`6R.*hq {
[lU0TDq return FuncType::execute(l(t), r(t));
MD"a%H#p }
bF 85T(G .=~-sj@k template < typename T1, typename T2 >
qD/GYqvm typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
gI~4A, {
AQUl:0! return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
"8.to=Lx }
_f"HUKGN } ;
/~8<;N>,+ %^`b) ^~p^N < 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
{6y@;Fd 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
z<3{.e\e DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
?Aq
\Gr 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。
].TAZ-4s 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Mu1H*;_8 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。。。
#hKaH - j 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
B-R& v8F 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)
a/4!zT 下面是修改过的unary_op
uVSc1MS1 0h3-;% template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
tRUGgf` class unary_op
?(t{VdZSzQ {
_mEW]9Sp Left l;
he
vM'"|4 z1K}] z% public :
a>05Yxw :
\{>+!`w unary_op( const Left & l) : l(l) {}
)=k8W9i8b n#US4&uT4A template < typename T >
-T,/S^ struct result_1
Y%OJ3B(n| {
(O[:-Aqm typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
`rwzCwA1 } ;
N!W# N$ 5xS
ze; template < typename T1, typename T2 >
$i|c6& struct result_2
X\=m {
]-rhc.Gk@1 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ym]12PAU5 } ;
5PcN$r"P KTmduf7DL template < typename T1, typename T2 >
Ar;uq7c,G typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9=l6NNe)| {
i"B q*b@ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
9s.x%m, }
Mnv2tnU] w !5@PJ)~U template < typename T >
D*nNu]|j typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.uoQ@3 {
7A@iu*t return OpClass::execute(lt(t));
b|rMmx8vA }
dj;Zzt3 ZH1W#dt`[ } ;
eG@0: Ala~4_" WL +,g"8&> 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
^xNs^wC. 好啦,现在才真正完美了。
#W]4aZ1 现在在picker里面就可以这么添加了:
#A:+|{H" ]N& Y25oT5 template < typename Right >
#GlQwk3 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
5n1aRA1 {
Qf'%".*=~8 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
<=yqV]JR }
z_ 01*O 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。
CyWMr/' $:4*?8K2 2#XYR>[ Jc3Z1 Tt hoDE*>i 十. bind
+H4H$H 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。
N Dqvt$ 先来分析一下一段例子
C4].egVg )' hOW*v Q4[^JQsR2 int foo( int x, int y) { return x - y;}
Y30T>5 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
#+Pk_? bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
O} &%R: 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。
eM) I% 我们来写个简单的。
)tD[Ffvr 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
c1wP/?|.> 对于函数对象类的版本:
FG6bKvEQm^ wuV*!oef o template < typename Func >
8M~^/Zc struct functor_trait
}~akVh`3 {
-".q=$f typedef typename Func::result_type result_type;
|Y9mre.Y; } ;
Qm >x? 对于无参数函数的版本:
=.Hq]l6+ Ld9YbL: template < typename Ret >
$*k9e ^{S struct functor_trait < Ret ( * )() >
I\8F.J1_ {
Jfe<$-$$7 typedef Ret result_type;
zZhA]J } ;
c97?+Y^ 对于单参数函数的版本:
Hd8 O3_5 eF06B'uL template < typename Ret, typename V1 >
70MSP;^ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
yPmo@aw]1 {
- Mubq typedef Ret result_type;
5j{jbo=! } ;
^tr?y??k 对于双参数函数的版本:
1[4)Sq? q; n template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
`Vf k.OP struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
gx55.} {
&|
guPZ typedef Ret result_type;
6 o!*bWh } ;
' ~F 等等。。。
q\r@x-&g+ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
qx;8Hq(E[ |u@/,x/t template < typename Func >
zQ=c6xvm8 struct func_return
gd,3}@@SH {
T!F0_< template < typename T >
5dNM:1VoE struct result_1
Af`qe+0E {
M#CYDEB typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
>Hd0l L } ;
%p(!7FDE2n ~M!9E]) template < typename T1, typename T2 >
Y;uQq-C P struct result_2
N6%wHNYZ {
^F? }MY> typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
@L/p } ;
b rpsZU } ;
;&2f { &$V&gAN R2`-*PZ_ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
(]}52%~ v|K'M,E template < typename Func, typename aPicker >
5Kw$QJ/ class binder_1
/9 ^F_2'_ {
}NgevsV>; Func fn;
kHhxR;ymA7 aPicker pk;
{)5tov1 public :
<}
BuU! k7cM.<s! template < typename T >
QO;OeMQv% struct result_1
#<k L.e[ {
G<_<j}= typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
t)__J\xF } ;
Ui43 &B {S6:LsFfm template < typename T1, typename T2 >
*]#(?W.$w struct result_2
}Tz<fd/ {
^8q(_#w`K typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
qPvWb1H: } ;
2vLV1v$,q L8WYxJ
k binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
,Qb(uirl] B_3:.1>"BM template < typename T >
.gP}/dj typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
N\nxo0sl {
OciPd/6 return fn(pk(t));
oa;vLX$ }
AS-%I+ A template < typename T1, typename T2 >
62D UF typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
g[%^OT# {
u$%;03hJ return fn(pk(t1, t2));
pcC/$5FQ }
hziPHuK9, } ;
NSV;R~" gZ W(z 0tS<
/G8 一目了然不是么?
j0q:i}/U, 最后实现bind
=Y]'wb VsjE*AJpe bSvr8FY3d template < typename Func, typename aPicker >
>2BWie?T picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
^NB\[ & {
R[vA%G return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
- xE%`X }
7mBH#Q) g=)OcTd# 2个以上参数的bind可以同理实现。
ZT
d)4f 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。
b uOpHQn *Ud=x^JxO 十一. phoenix
Ucqn3& Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
dVKctt'C >X58 zlxk for_each(v.begin(), v.end(),
`iZ){JfAH (
WFm\ bZ. do_
=#so[Pd [
SsBiCctn cout << _1 << " , "
G5!J9@Yi ]
j#rj_ uP .while_( -- _1),
m3']/}xHO cout << var( " \n " )
3IyNnm=u )
0Bn35.K );
'jA>P\@8 k"$E|$ 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:
W&Xm_T[Q 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
GC3WB4iY@U operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
SCq:jI 那么我们就照着这个思路来实现吧:
DOB#PI[/ uN*Ynf(:- ;_iDiLC; template < typename Cond, typename Actor >
;k fl5 class do_while
6+LBs.vl} {
E'iN==p_: Cond cd;
m/bP`-/, Actor act;
EN-;@P9;C public :
H/''lI{k) template < typename T >
k/,7FDO?m struct result_1
h6;vOd~% {
VBq|j"o0" typedef int result_type;
g5@P } ;
={G0p=~+,p e$l*s/"0t do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
8$~^-_>n/ qx f8f template < typename T >
VXP@)\! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
r>_40+|& {
"STd ;vR do
cUj^aT pm {
svRYdInBNu act(t);
C-tkYP
}
YwU[kr-i while (cd(t));
*o}7&Hw#9f return 0 ;
r~YxtBZH+ }
xtFGj,N } ;
a\ZNN k c1sVdM}| G/N 1[) 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
E2i'lO\P 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。
Ux-i iH#s 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。
S.R|Bwj}(Y 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。
}'WEqNuE 下面就是产生这个functor的类:
9,cMb)=0 n%K^G4k^ rGmxK|R template < typename Actor >
z]HaE|j}S class do_while_actor
1{-yF :A {
bR'UhPs-8; Actor act;
3XSfXS{lwP public :
%?m_;iv do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
6mmc{kw' pg.BOz\'q template < typename Cond >
K};~A?ET,h picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
1"S~#
} ;
P^^WViVX {wh, "Ok_ ;:1o|>mX 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
c|s7cG$+- 最后,是那个do_
w`_"R6 }!QVcu"+t/ ?p&( Af) class do_while_invoker
:k Kdda<g# {
@MKf$O4K public :
a)QSq<2* template < typename Actor >
8 -YC#& do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
~v6]6+ {
i9eE/
. return do_while_actor < Actor > (act);
c>%%'c }
^i!I0Q2yd } do_;
cD ?'lB- fk2p} 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
L>&9+<-B 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
8k )i-&R 最后来说说怎么处理break和continue
+'9E4Lpx 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。
agd^ga3 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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