一. 什么是Lambda
JqH2c=}- 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
mHox 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,
WDiF:@^K vwzTrWA= !+H=e>Y6 P"u* bqk class filler
I=^%l7 {
UgJ^NF2w public :
1p&?MxLN-a void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
<96ih$5D1 } ;
l(zkMR$b8 hk&p+NV! nx,67u/Pb 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:
N_r*Ig >|7&hj$ zT~ GBC-IX bah5 f for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Pwz^{*u] &^9>h/-XT a@,tf'Sr 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
S-yd-MtQp 2#1FI0,Pa* yZFvpw|g tQJ@//C\z 二. 战前分析
+.\JYH=yEr 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。
'7'cKp 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
OG 5n9sx rf1nC$Sop !,\9,lc for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
QbqLj>-AJ /* --------------------------------------------- */
:N)7SYQT vector < int *> vp( 10 );
Zml9ndzT transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Ed*`d> /* --------------------------------------------- */
kC9A sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
`Xmpm4 ] /* --------------------------------------------- */
O t`}eL- int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
h/(9AO}t /* --------------------------------------------- */
3[aJ=5 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
dGh<R|U3 /* --------------------------------------------- */
5'V'~Q% for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
r?/>t1Z HNjkRl)QR T*h+"TmE >cMU<'& 看了之后,我们可以思考一些问题:
a9jY^E'|n 1._1, _2是什么?
p7H*Ff` 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
b<.+WkO 2._1 = 1是在做什么?
=AcbX_[ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
{Y'_QW1:2 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
4
<]QMA0 e$>5GM F/EHU?_EI 三. 动工
\wDOE(> 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
nI_Zk.R V(!b!i@ _9
Gy` R#\8jv v template < typename T >
ha8do^x class assignment
-U/&3 {
^2^ptQj T value;
q9WSQ$:z8 public :
5K6_#g4" assignment( const T & v) : value(v) {}
&
bw1 template < typename T2 >
s:]rL&| T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
,$;CII
v } ;
V">Uh@[J_ `XWxC:j3% eIqj7UY_ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
DD3J2J 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
w@%W{aUC ;:$Na= @Qc['V) qo.
6T class holder
/
V{w< {
0U/:Tpyr public :
*iC
t4J template < typename T >
IG9Q~7@ assignment < T > operator = ( const T & t) const
|g'sRTKJ {
<RhKlCP return assignment < T > (t);
i*U\~CZjT }
VJR'B={h } ;
]7u8m[@ .ySesN: C~ Bgs~1E @8V 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:
1
yzxA( @JEr/yy static holder _1;
HK[sHB& Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
T:!sfhrZ~< ,<vrDHR for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
"]N QTUb; 而不用手动写一个函数对象。
$Jr`4s nO|S+S_9 'Yd%Tb|* Q^p@ 1I 四. 问题分析
+tV(8h4 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
*UyV@ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
TM^1{0;r5 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
=AKW(v 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
q/B+F%QiMQ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
+p cj8K% vSnb>z1 五. 问题1:一致性
%cm5Z^B1" 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
a<Ns C1 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
.y\HQ^j Maa.>2v< struct holder
k]>k1Mi= {
;Q"F@v}18 //
(%P* rl template < typename T >
Sm Ei _u]' T & operator ()( const T & r) const
H_AV 3
; {
n]$vCP return (T & )r;
5AjK7[<L }
|@@mq!>- } ;
Wig0OZj C3b'Q 这样的话assignment也必须相应改动:
9=kTTF s bL&]3n9Rwu template < typename Left, typename Right >
)Xh_q3= class assignment
9e1 6 g {
.gPsJ?b Left l;
%&]}P;& Right r;
R_1C+ public :
| 5L1\O8# assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
gP`!MlY@ template < typename T2 >
Q./lX: T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
$@Ay0GEI" } ;
`-/l$A}
U qA~D*= 同时,holder的operator=也需要改动:
1tr>D:c\ SQ
Fey~ template < typename T >
n47=eKd70 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
v]BQIE?R / {
JyqFFZ& return assignment < holder, T > ( * this , t);
jo |q,t }
aW6+Up+G* b #^aM 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。
1`}fbX;"m) 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
z1FbW&V Qr<%rU^{. return l(rhs) = r;
I|j tpv} 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。
R^2Uh$kk{A 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
"{Be k< o5D" <-=> template < typename Tp >
p;7 4+q class constant_t
kR6 t
. {
PPqTmx5S const Tp t;
j^ _I{ public :
3N
bn|_`( constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
4y1>!~f template < typename T >
7>zKW? const Tp & operator ()( const T & r) const
?V{k\1A {
kdUGmR0d return t;
hKTg~y^ }
> 4ct[fW+ } ;
Ds
G
* `Of wl%G 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
>#:/
GN? 下面就可以修改holder的operator=了
rq1kj 8%2 *3/7wSV: template < typename T >
Hr+-ndH!Pq assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
VBX#
!K1Q {
r$#G%FMv return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
46zaxcY<! }
{IMzR'PN 0lRH
Yu 同时也要修改assignment的operator()
Z8&C-yCC sv;zvEn;-L template < typename T2 >
[Kj:~~`T T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
UTTC:=F+ 现在代码看起来就很一致了。
FqTkUWd,# jOb[h=B" 六. 问题2:链式操作
nP3GI:mjL 现在让我们来看看如何处理链式操作。
|w JZU 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。
YF -w=Y6 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。
HLe^| 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。
$CmX
&%L= 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
vaj66nV IPO[J^#Me template < typename T >
O8r"M8 struct result_1
^)q2\YE; {
(J*w./ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
)zXyV]xe } ;
Y(y9l{' W"kw>JEt 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:
VM]IL%AN vs1Sh?O template < typename T >
s3-ktZ@ struct ref
>fye^Tx {
l;BX\S typedef T & reference;
Nr"N\yOA/ } ;
-m160k3 template < typename T >
aE BP9RX}z struct ref < T &>
eh(Q^E;* {
,0Zn hS)kq typedef T & reference;
%EGr0R( } ;
~9?U_ahfVt gOyY#]g 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
^Q=y^fx1 $a\Uv0:xRx template < typename T >
<}
y p typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
+^kxFQ(: {
b|dCEmFt return l(t) = r(t);
O4/n!HOb }
&ZE\@Vc 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
;x-H$OZX 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
(b%y$D S7kT3zB 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
9"aFS=>< _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
4$aO;Z_ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
z@~&Kwf\} +5 调用divide的对象返回一个add对象。
>C3NtGvy 最后的布局是:
Y_@"v#, Add
A$~xG( / \
=u8D!AxT Divide 5
fT3*>^Uv / \
v'Vt
.m&9& _1 3
T@|l@xm~L 似乎一切都解决了?不。
;:Z=%R$wJ 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。
V+qJrZ,i 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。
Blbq3y+Sq 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:
]1?=jlUl _~[?>cF% template < typename Right >
JT|u;Z*n assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
?{: D,{+ Right & rt) const
`x UG| {
3%R{"Q" return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
rAx"~l.= }
*sw-eyn( 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
(
f,J_ 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。
MdH97L)L.0 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。
]iDJ*!I 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。
h/Hl?O8[ 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。
D;zWksq 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?
5!AV!A_Jp 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:
d;~ 3P
=dM.7$6) R template < class Action >
voV:H[RD9 class picker : public Action
-+}5ma {
T;!ukGoFP public :
&$c5~9p\B picker( const Action & act) : Action(act) {}
7':f_] // all the operator overloaded
+~d1;0l| } ;
|qlS6Aln 8lOI\- 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。
e8WEz
4r_ 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:
kT^*>=1 )4ilCS& template < typename Right >
nlzW.OLM picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
ALd]1a& {
]jc_=I6) return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
j
u*fyt }
-\kXH"% a jQqj. Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
@Y
UY9+D& 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。
$J"%I$%X= I1)-,/nEjg template < typename T > struct picker_maker
{pDTy7!Hs {
UP;Q= t typedef picker < constant_t < T > > result;
ivzAlwP } ;
hOPe^e" template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
d(fPECv( {
gF[6c`-s typedef picker < T > result;
b]*X<,p } ;
hr$Sa M
XZq 下面总的结构就有了:
_BV`,`8} 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。
QqtC`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。
Wp5]Uk picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
P8wy*JvT 至此链式操作完美实现。
ptpW41t}^ oYz!O]j;a tAqA^f*{ 七. 问题3
~BZXt7DE 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。
3ai (x1% QCOLC2I template < typename T1, typename T2 >
ja[OcR-tX ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Vkr`17`G {
B0oxCc/'sZ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
$PSY:Zz }
Q.,DZp S_!hsY 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
}:`5,b%Y_ V+lRi"m?| template < typename T1, typename T2 >
4'SaEsA~ struct result_2
FY]pv6@ {
5YiZ-CQ> typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
_Vjpw, } ;
GQN98Y+h lhqQCV 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
nr OqH
这个差事就留给了holder自己。
k(P3LJcYQ -bypuMQ-p QDS0ejhp template < int Order >
g nt45]@{ class holder;
L[9OVD template <>
v f`9*x F class holder < 1 >
P##Z[$IJ3 {
&Y1`?1;nw public :
uBmxh%]C~ template < typename T >
bV@7mmz:X+ struct result_1
Wo{K} {
0G5'Y;8 typedef T & result;
:pwa{P } ;
|;P^clS3 template < typename T1, typename T2 >
8xgJSk struct result_2
'61i2\[lZQ {
91up^ typedef T1 & result;
u4YM^* S. } ;
&Yp+k}XU template < typename T >
q7,^E`5EgU typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
<_9!
{
s~^*+kq return (T & )r;
td >,TW=A* }
:zlpfm2 template < typename T1, typename T2 >
Ah-8"`E typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
*>k!hq;j {
#vQ? return (T1 & )r1;
P@gtdi(Q }
d$K=c1 } ;
I"1CgKYK^+ e*:}$u8a template <>
{"m0)G,G class holder < 2 >
p1D()- {
9?
2 public :
HT"gT2U+ template < typename T >
xW>ySEf struct result_1
P-'_}*wxi {
Cxm6TO`-; typedef T & result;
xuUx4,Z } ;
S[mM4et| template < typename T1, typename T2 >
vZ@g@zB4o0 struct result_2
|3;(~a)% {
p<KIF>rf| typedef T2 & result;
Ky kSFB } ;
xc;DdK=1X template < typename T >
M)JADX typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
+I52EXo {
Vl<9=f7[ return (T & )r;
RN[]Jt#6 }
p0M=t- template < typename T1, typename T2 >
o.Oq__ >$H typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Nb;H`<JP {
3]/.\(2 return (T2 & )r2;
+TN^NE }
tPU-1by$ } ;
bLbR IY"l 6tn+m54_ sTkkM9 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> >。
/L&M,OUcr. 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
cy|%sf` 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
SfW}"#L>5 Qz+sT6js- return l(i, j) = r(i, j);
jl}$HEI5m} 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
d(7NO;S8 /v#)f-N%zs return ( int & )i;
#cU^U#;= r return ( int & )j;
#.ct5 最后执行i = j;
} ptMjT{9 可见,参数被正确的选择了。
.!RavEg+ UTCzHh1 ,l HLH {)@D`{$ m`6VKp{YD 八. 中期总结
[i7YVwG4 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:
qu~X.pW 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
zizk7<?L. 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
lY'N4x7n 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
rk|@B{CA; Zx{96G+1 bik*ZC?E >(3\kiYS cp6WMHLj U
O<:.6" 九. 简化
g97]Y1g 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。
r:&|vP 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
xAhxD|4_ 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:
pQWHG#?7 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
#NN ewzC<* +-*/&|^等
NfzF.{nh 2. 返回引用。
^jD1vUL 2: =,各种复合赋值等
v`DI<Lt 3. 返回固定类型。
sx
9uV 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
A:# k 4. 原样返回。
=Z,5$6%) operator,
M#,Q
^rH# 5. 返回解引用的类型。
j6g@tx^)' operator*(单目)
8=;k" 6. 返回地址。
'bu )M1OLi operator&(单目)
OH6^GPF6 7. 下表访问返回类型。
&@v<nO- operator[]
t'1Y@e 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
YF[f Z operator<<和operator>>
9V
0}d2d N|:'XwL 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。
H?` g!cX 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
k< j"~S1 x,8<tSW)Z template < typename Left >
#=,imsW) struct value_return
SO{p ;g {
D WiBG template < typename T >
2oVV'9;B struct result_1
DN8}glVxV {
~i0R^qfr typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
/ T
c= } ;
|/`%3'4H }|wv]U~ template < typename T1, typename T2 >
l7}g^\I struct result_2
{i [y9 {
OB-Q /?0 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Dg>^A } ;
=!b6FjsiG } ;
6^)}PX= * gTf|^?vd oPQtGl p 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
?KE$r~dn OMrc_)he\ 下面我们来剥离functor中的operator()
$V>yXhTh 首先operator里面的代码全是下面的形式:
r[txlQI9 ZKpvDH' return l(t) op r(t)
#{J,kcxS return l(t1, t2) op r(t1, t2)
5|8^9Oe5 return op l(t)
sLL7]m} return op l(t1, t2)
/JJw 6[N return l(t) op
n,'OiVl[ return l(t1, t2) op
h9s >LY return l(t)[r(t)]
&1|?BZv return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
K>/%X!RW \2C`<h$fN 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:
_D,
;MB&7 单目: return f(l(t), r(t));
NjuiD]. return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Iah[j,]r 双目: return f(l(t));
tt_o$D~kg return f(l(t1, t2));
SA"p\}"
下面就是f的实现,以operator/为例
<|B1wa:| MCTsi:V>+ struct meta_divide
\nqkA{;B{ {
p0:kz l4$ template < typename T1, typename T2 >
OO) ~HV4\ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
+IFw_3$ {
'jg3 return t1 / t2;
#Pk$L+C }
YDJ4c;37 } ;
nIk$7rGLB V$`Gwr]|n 这个工作可以让宏来做:
U(>4s]O6 6IcNZ!j98 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
cre;P5^E template < typename T1, typename T2 > \
J3RB]O_ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
<O<LYN+( 以后可以直接用
(!L5-8O DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
`)iY}Iu 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
&[Xu!LP (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。。。)
4,Ic}CvM \nNXxTxX! dihjpI_ 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
Uz7oL8 %r\n%$@_ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
'9p@vi{\ class unary_op : public Rettype
eV^d6T$ {
"r4AY Left l;
N2r/ho}8 public :
uN*KHE+h unary_op( const Left & l) : l(l) {}
;bzX%f?|G F9"w6;hh template < typename T >
Ex amD">T typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Uu
s. {
/^SAC%PD return FuncType::execute(l(t));
!|hoYU>@2L }
XN=67f$Hw ,_.I\EY[ template < typename T1, typename T2 >
}Db[ 4 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3g'S\G@ {
%8~Q!=*Iq return FuncType::execute(l(t1, t2));
{P%9 }
u7%D6W~m0 } ;
IY'=DePd `>Tu|3%\ f"G- 同样还可以申明一个binary_op
CvSIV7zYo ?Ea;J0V template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
j l.p'$Fbn class binary_op : public Rettype
^FmU_Q0 {
>eQr<-8 Left l;
^|~mlY@w Right r;
H<hVTc{K public :
!3n)|~r;K binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
5@IB39 (tah]Bx template < typename T >
w27KI]%( typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}U ~6^2 ., {
?liK\C2Z< return FuncType::execute(l(t), r(t));
lz#GbXn. }
V]OmfPve -Xu.1S template < typename T1, typename T2 >
z<sg0K8z63 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
QZp6YSz.4 {
$EZN1\ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
6oaazB^L }
,[S+T.Cu } ;
/tV/85r 'FlJpA} 6=4wp? 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
El_wdbbT 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
H&1[nU{?> DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
4
%PfrJ 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。
cMyiW$; 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Q$& sTM 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。。。
fH`P[^N 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
fx=Awba 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)
,g-EW
jN 下面是修改过的unary_op
rk+#GO{ ~7~~S*EQ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
x";w% class unary_op
t*z~5_/ {
<DKS+R Left l;
m }a|FS Y$N)^=7 public :
^4r73ak/): B]m@:|Q unary_op( const Left & l) : l(l) {}
4c
oJRqf= U~h'*nV& template < typename T >
xq-17HKs struct result_1
3G.5724, {
:tIC~GG]_) typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
IDkWGh } ;
*n]7 \k;`}3uO template < typename T1, typename T2 >
s]m o$ _na struct result_2
Fc~'TBf,,` {
`U+l?S^$ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
[A}rbD K } ;
Q-ni| 4h5g'!9-g template < typename T1, typename T2 >
b'VV'+| typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{o5V7*P;_ {
hjaT^(Y return OpClass::execute(lt(t1, t2));
.s#;s'>g }
1h6^>()^ >fH=DOz$& template < typename T >
D:k3"
E"S typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`D9]*c
!mO {
:4~g;2oag return OpClass::execute(lt(t));
<;E }
`_b`kzJ hN['7:bQ } ;
3qY K_M^[ 5H=ko8fZ= 1;Pv0&[q/ 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
>zDF2Y[ 好啦,现在才真正完美了。
h;=6VgXZ 现在在picker里面就可以这么添加了:
: ^ 8 (`SRJ$~f template < typename Right >
USFDy picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
)o\jJrVDf {
'V8N return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
+?p.?I }
4w#``UY)' 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。
3 ?Y| +C1QY'>I {]"]uT# Pnd`=%w%] ;<UW A. 十. bind
`ptj?6N- 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@ w^V 先来分析一下一段例子
sAg Kg=) ZeG_en ; ]skkoM int foo( int x, int y) { return x - y;}
?"z]A7<Hj bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
mxb06u_ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
n}s~+USZX 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。
3Tn)Z1o 我们来写个简单的。
5 H#W[^s" 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
\rVQQ|l 对于函数对象类的版本:
7'
S @3 0afei4i~N template < typename Func >
3!5Ur& struct functor_trait
O?<&+(uMTT {
_EF&A-kX|u typedef typename Func::result_type result_type;
Oy 2+b1{ } ;
j5
g# M 对于无参数函数的版本:
+ >cBVx6 bzdb|I6Z template < typename Ret >
0i8LWX_M struct functor_trait < Ret ( * )() >
[`]4P& {
K|DWu8 typedef Ret result_type;
88c<:fK } ;
C&++VRnm 对于单参数函数的版本:
~rjTF! 5OoN!TEM template < typename Ret, typename V1 >
}du XC[ 6 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
:VF<9@t {
OgF+OS typedef Ret result_type;
jE#O>3+. } ;
H3Se={5h\A 对于双参数函数的版本:
5e
sQ; *xp\4;B
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
iS5W>1] struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
kD bhu^~B {
{QCf}@_]h typedef Ret result_type;
d|T!v } ;
gocrjjAHk 等等。。。
tK
k#LWB 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
?BhMjsy. P>9aI/d9 template < typename Func >
WcC?8X2 struct func_return
JWA@+u*k {
`# sTmC) template < typename T >
F4Y@
B struct result_1
%T7nO %p {
5s{ABJ\@V typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
0euuT@_$ } ;
5MzFUv0) uUKcB: template < typename T1, typename T2 >
v=('{/^~> struct result_2
8p-=&cuo\@ {
!Ci~!)$z6 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
y^7}oH _ } ;
CR2_;x:0 } ;
g@\fZTO
^xPmlS;X @-OnHE 最后一个单参数binder就很容易写出来了
KRjV}\} V^Hu3aUx8
template < typename Func, typename aPicker >
=}PdH`S class binder_1
BcD&sQ2F {
#$3yz'"QF Func fn;
G<M:Ak+~ aPicker pk;
s&GJW@
| public :
nk3y"ne7 *Sh^J+j template < typename T >
xG;-bJu struct result_1
D/h/Y) Y {
|AC1\)2tT typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
'_b.\_s-d } ;
/*|oL#hK ~{}#)gGU template < typename T1, typename T2 >
Y<0 4RV struct result_2
xnE|Umz {
wp7!>%s{ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
xUfbW;;]UU } ;
V]EtwA Ge d [#Q binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
eSW{Cb YIR
R=qpn template < typename T >
:$+-3_oLMQ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@|'5n {
wW>)(&!F return fn(pk(t));
w\}?( uO }
>[6{LAe~hp template < typename T1, typename T2 >
a6kV!,.U typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<'G~8tA%v {
Xv@SxS-5l return fn(pk(t1, t2));
L4L2O7 }
){r2T1+-% } ;
qF iLh9=D 6ksAc%|5 R>`}e+-D 一目了然不是么?
4`Ic&c/ 最后实现bind
sKyPosnP ;Eec5w1 @*
il3h, template < typename Func, typename aPicker >
^}f -!nf[ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
fh^lO ^ {
@xc',I return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
:R.&`4=X }
#Km:}= {647|j;e 2个以上参数的bind可以同理实现。
&F}"Z(B<wK 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
^uJU}v: L,;D@Xi 十一. phoenix
OCy0#aPRS Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
BnRN;bu M,}|tsL for_each(v.begin(), v.end(),
. @Ut?G (
pWu LfX do_
34!dYr% [
RI2f`p8k cout << _1 << " , "
'Peni1_ ]
Nm):9YQ/ .while_( -- _1),
1N2,mo?2 cout << var( " \n " )
_Jv
9F8v )
&Z?ut*%S );
6oSQQhge c%*($)# 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:
l^J75$7 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
OGiV{9U operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
lnGq :- 那么我们就照着这个思路来实现吧:
%P;Q|v6/|
Quf_' )bx_;9Y{ template < typename Cond, typename Actor >
m`6Yc:@E class do_while
W(RF n`g\ {
Xtq{% Cond cd;
?X?&~3iD% Actor act;
c"!lwm3b public :
09o~9z0 template < typename T >
}IEbyb struct result_1
aCV4AyG {
zY+Fl~$S typedef int result_type;
>+5?F*`\D* } ;
;V<iL? DP/J(>eG do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
$hxNhI >!6i3E^ template < typename T >
)EyI0R] 5 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
VDB;%U*D {
oPc\<$ do
4(l?uU$ {
htY=w}> act(t);
,7,g%?_P }
`bKA+c,f while (cd(t));
D\/xu-& return 0 ;
NrDi }
@5)
8L/[l } ;
xyr+_k-x&q (wmBjQ]B<
wiX ~D
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
bN^O}[ 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。
ENh!N4vbO 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。
@xsCXCRWVV 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。
Z['\61 下面就是产生这个functor的类:
M\b")Tu{0
QH]M ~tB;@e template < typename Actor >
.ut{,(5 class do_while_actor
j<%])
{
2fIRlrA$ Actor act;
(eCFWmO public :
ECa$vvK
m do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
ZV}X'qGaq +D#Z n!P template < typename Cond >
8&"(WuZ@ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
;jK#[*y } ;
}_QKJw6/" f^e6<5gdf 2S`?hxAL 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
1G~S|,8p 最后,是那个do_
aKF*FFX Q-rL$%~=' Y<\^7\[x class do_while_invoker
Wi n8LOC {
0%s|Zbo!> public :
nRhrWS template < typename Actor >
q^rl) do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
k&hc m {
2Ha5yaTL return do_while_actor < Actor > (act);
5sde }
KRsAv^'] } do_;
I>h<b_y y?[snrK G 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
nD"~?*Lt 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
2}}?'PwwT 最后来说说怎么处理break和continue
Ja]oGT=e 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。
?(KvQK|d4 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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