一. 什么是Lambda
MdU_zY(c 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Eag->mw/~ 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,
'mpY2|]\$ h+zJ"\ s`Z(f:/6* 2tCep class filler
g]iWD;61 {
/fA:Fnv public :
8gJ"7,}-' void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
/MsXw/], } ;
~^"
cNv ;E:ra_l ?v#t{e0eQ 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:
MR%M[SK1 Rb<aCX Kr=DoQ."d8 hnL"f[p@gC for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
s!Y>\3rMW e{O mW 82Nh;5Tr 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
r$;DA<<|<c .qy._C2(
w |>:mQnU ?A(=%c|,g 二. 战前分析
)HS|pS: 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
wGd8q xa 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
({Fus@/ "vH@b_>9|
}CaL:kY8 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
+
}( /* --------------------------------------------- */
z|}Anc[\ vector < int *> vp( 10 );
eL^,-3JA(] transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
x*i5g`jx /* --------------------------------------------- */
;W?e@ Lgxk sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
~Ht[kO /* --------------------------------------------- */
8l>/ZZ.NXi int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
LGK0V!W /* --------------------------------------------- */
[[JwHM8H& for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
^qiTO`lg /* --------------------------------------------- */
!rb)Y;WQt for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
J\_tigd (o{QSk\ vb9G_Pfz "pdG%$ 看了之后,我们可以思考一些问题:
_zJY1cr 1._1, _2是什么?
"6
dC 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。
rv;w`f 2._1 = 1是在做什么?
0Z2![n 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。
Gi]Pwo${ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
2 'xT% Niou=PI@ |6`yE]3-( 三. 动工
93)& 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Da_g3z wi:]o o# RFDwL~-p \M="R-&b template < typename T >
ff-9NvW4v class assignment
n0O- Bxhl {
0Vh|UJ'&7 T value;
+?*,J=/ public :
JmWN/mx assignment( const T & v) : value(v) {}
pb$U~TvzhM template < typename T2 >
-78
t0-lM T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
r@"Vbq% } ;
_R]la&^2F\ q3T'rw%Eh ?5'UrqYSW 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
1`5d~>fV 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
qW][Q%'lt Th`IpxV oVb6,Pn \W(C=e class holder
hn)mNb! {
_tb)F"4V public :
(O,|1 template < typename T >
+MGEO+ assignment < T > operator = ( const T & t) const
+aEE(u6%E@ {
vxZvK0b620 return assignment < T > (t);
'RTz*CSZ }
A
99 .b } ;
e {N8|l _&.CI6 8>T
' 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:
0kQAT# N02N
w(pi static holder _1;
Q6RBZucv Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
kE UfQLbn Ca*^U- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
#`<|W5 而不用手动写一个函数对象。
QlSZr[^v 9W5vp:G 'd|_ i6:y& jv5p_v4%O 四. 问题分析
F,P,dc 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。
+<Uc42i7n 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。
.?[2,4F; 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
5bH@R@3 m 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
B<H5WI 下面我们可以对这几个问题进行分析。
&( b\jyf
wP+wA}SN 五. 问题1:一致性
F4e<=R 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?|
d;
oaG (e 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
H^B/
'#mO "DjD"?/b struct holder
}PK8[N
{
y_Bmd //
g(,gg1mG template < typename T >
%=]~5a9 T & operator ()( const T & r) const
Cc]t*;nU_ {
g.s~Ph- G return (T & )r;
o D*h@yL }
71@V|$Dy } ;
#QXB2x<* +K;
X$kB 这样的话assignment也必须相应改动:
(Y)$+9 lmp0Ye| template < typename Left, typename Right >
oZmni9*SD class assignment
ORA+> {
@L=xY[&{ Left l;
bv4lgRE6Y Right r;
cmZ39pjBJ public :
^ bexXYh assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
W.HM!HQp template < typename T2 >
<Ktx*(D T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
R3jhq3F\Y } ;
cIw)ScY Ih{(d O; 同时,holder的operator=也需要改动:
MJt?^G (w? -nV]%vJ$R} template < typename T >
\.POb5]p0 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
/U`"Xx {
tOn/r@Fd^E return assignment < holder, T > ( * this , t);
4B d[r7 }
*FQrmdwb]L ("}TW-r~ 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。
}(hx$G^M 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
}{n[_:[7 dArg'Dc4 return l(rhs) = r;
jRmv~] 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
!eMz;GZ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
ry*b"SO 'Wn'BRXq3 template < typename Tp >
\@N8[ class constant_t
Y#=0C*FS {
\uc]+nV!o const Tp t;
3T'9_v[Y public :
JpcG5gX^B constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
p[!&D}&6h template < typename T >
VA&_dU]* const Tp & operator ()( const T & r) const
jav7V"$ {
kOfbO'O9 return t;
q3z<v:=1y }
[O2xE037h` } ;
,gVA^]eDh MXh0 a@*] 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
K63OjR>H 下面就可以修改holder的operator=了
&u&/t? c/jU+,_g template < typename T >
"iMuA assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
%d c=QSL {
+g(>]!swb return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
[d`J2^z} }
/vYuwaWG= l:-$ulAx 同时也要修改assignment的operator()
3,8<5)ds* ]]Sz|6 P template < typename T2 >
%?Yf!)owh T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
,,sKPj[ 现在代码看起来就很一致了。
6U Q~Fv`] 4QARrG% 六. 问题2:链式操作
e4fh<0gX 现在让我们来看看如何处理链式操作。
2-s ,PQno^ 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。
7y5`YJ}! 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+
]3J/J 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。
*39Y1+=)$$ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
SP?~i@H x"9`w42\r template < typename T >
tBd-?+~7 struct result_1
0Dv r:]R {
dY5 m) ? typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
uZL,+Ce| } ;
E#[_"^n 2F%2K?$`Ej 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
sG7G$G*ta! WWhAm{m
template < typename T >
h 6Ovl struct ref
o,>9|EMQZ {
s1.EE|h,5 typedef T & reference;
`$*I%oT; } ;
B5{ wSr template < typename T >
> r1cW7 struct ref < T &>
/'' |bIPa {
"4NcszEN typedef T & reference;
"
R!,5HQF; } ;
T1%_sq "yJFb=Xdq 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
L1ro\ H \f\CK@ template < typename T >
{k*rD!tT typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
^ >JAl<k {
8JYU1Ew return l(t) = r(t);
:d}I`)& }
\e+h">`WgX 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。
/*Iq,"kGz 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
c|RTP $ha,DlN 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
vX1 8
] _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
B6ee\23 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
C$WUg<kcK' +5 调用divide的对象返回一个add对象。
r&+8\/{ 最后的布局是:
+i^@QNOa Add
cZC%W!pT / \
2>TOCBB" Divide 5
3N c#6VI / \
"`g5iUHqUl _1 3
g]&7c:/ 似乎一切都解决了?不。
1i3;P/ 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+d}
_rCT 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。
7"Qj(N 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:
41G}d+ @=rYOQj| template < typename Right >
%4' <0 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
eFKF9m Right & rt) const
;$,b
w5 {
n=Ze p{^ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
JOwm|%>3a }
D[/h7Ha 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
X'FDQoH XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
9`y@2/!Y 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
T,@s.v 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
*I]/ [d 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
+2xgMN6B@ 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
9Xl[AVs:M
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
sE^ee2]OI@ B703{k template < class Action >
sU Er?TZ class picker : public Action
IVSOSl| {
C(CwsdlP public :
UOIB}ut
V picker( const Action & act) : Action(act) {}
56w uk
[) // all the operator overloaded
qofD@\- } ;
QNbV=*F? Ls<^z@I Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
\!LIqqX 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
/U26IbJ 6|uv+$ template < typename Right >
6}l[%8 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
s!<RWy+ {
z@I'Ryalyc return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
tNoPpIu }
CiWz>HWH S^s|/!> Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
d!{]CZ"@ 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。
%(&$CmS@ CKI.\o template < typename T > struct picker_maker
uM)#T*( {
Znw3P|>B typedef picker < constant_t < T > > result;
5(5:5q.A/D } ;
2nf<RE> template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
IJ]rVty {
rMWJ typedef picker < T > result;
.Ht;xq } ;
,I6li7V ^XX_ qC'1 下面总的结构就有了:
:%_\!FvS functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
Gsn$r(m{K 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。
3D;?X@ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
t)|~8xpP 至此链式操作完美实现。
<@Z`<T6 R1$s1@3I| E$.f AIt 七. 问题3
Upa F>,kM 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。
QUeuN?3X\ v]Fw~Y7l! template < typename T1, typename T2 >
"%}24t% ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_?>x{![ {
8
XQo return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
N TcojA{V$ }
p$=Z0p4%LL KFgq3snH 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:
$J8g)cS / 3eGt7x# template < typename T1, typename T2 >
!\VzX struct result_2
x(n|zp (" {
v%rmfI U typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
|'Z+`HI } ;
d.|*sZ&3p e%s1D 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?
AL !ppi 这个差事就留给了holder自己。
sZI"2[bk 'ZJb` EXMW, template < int Order >
!9.k%B: class holder;
QJ&]4*>a template <>
STl8h}C class holder < 1 >
7Kf {
:wq][0) public :
oam$9 q template < typename T >
s"@}^
)*} struct result_1
yg.o?eML {
~&?57Sw*m typedef T & result;
X J`*dgJ } ;
Xdi<V_!BC- template < typename T1, typename T2 >
Mz.C`Z>o struct result_2
NH;e|8 {
\ZM5J typedef T1 & result;
/qKA1-R}4
} ;
eC"k-a8j+ template < typename T >
up{0ehr typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
4E2#krE% {
Sg$\ H return (T & )r;
jzJQ/ZFS }
Gphy8~eS template < typename T1, typename T2 >
n}b{u@$ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
XV/7K" {
_aYhW{wW return (T1 & )r1;
0SU v 5c }
p>,D F9W` } ;
zMRa<G7 @0]w!q template <>
0C;Js\>3] class holder < 2 >
8 :WN@ {
w$IUm_~waa public :
4#{f8 template < typename T >
t{g@z3 struct result_1
^KdT,^6T {
fF(AvMsO typedef T & result;
(/2rj[F& } ;
t{>#)5Pqv template < typename T1, typename T2 >
\6 1H(, struct result_2
)!kt9lK {
tA^+RO4 typedef T2 & result;
T$`m!mQ4 } ;
S{?l/*Il*_ template < typename T >
aGBd~y@e typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
1d~d1Rd {
je@&|9h return (T & )r;
(a0(ZOKH }
Mk~U/oq template < typename T1, typename T2 >
e]nP7TIU typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
oKYa? {
8o[gzW:Q)U return (T2 & )r2;
"n]x%. * }
l9C `:g } ;
gyq6LRb
CuK>1_Dq T_!F I29 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> >。
cHt4L]n8n 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
kQe<a1 8 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
etT9}RbQ \?oT.z5VG& return l(i, j) = r(i, j);
k;jl3GV 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
yKuZJXGVo '$Z@oCY# return ( int & )i;
[ )
0JI6 return ( int & )j;
|||m5(`S 最后执行i = j;
VXiU5n^ 可见,参数被正确的选择了。
)sW!s3>S> pfu"vo(t_ OwEV$Q %f'=9pit gxmo 1 八. 中期总结
_p0gXb1m` 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:
vmEn$`&2t 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
H\V?QDn 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
?A;RTM 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
O:8
u^TP h<)ceD<, qE3Ud:j ~"0{<mMcX .?rs5[th* b+q'xnA=> 九. 简化
*^Zt)U1$| 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。
Kp*3:XK 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
f[D%( 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:
X3 1%T" 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
R<gAxO%8 +-*/&|^等
y9?*H?f, 2. 返回引用。
Go1xyd:k =,各种复合赋值等
GApvRR+Z 3. 返回固定类型。
pY-!NoES 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
cWyf04-? 4. 原样返回。
rz,,ku4qt operator,
dl[%C6 5. 返回解引用的类型。
WY QVe_<z: operator*(单目)
QnOs8%HS- 6. 返回地址。
ZQym8iV/ operator&(单目)
ViyG%Sm 7. 下表访问返回类型。
|=v,^uo operator[]
%]Nm'"Y`U 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
-fV\JJ operator<<和operator>>
%z.V$2 <m^a
?q^ OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
@{{L1[~:0 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
WV'u}-v^ :Cezk D& template < typename Left >
Z2@e~&L struct value_return
fd #QCs {
xjF>AAM_Px template < typename T >
~:k
r;n2 struct result_1
)7!,_r {
%QrO Es typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
^!C
} ;
x^c,cV+* c%O97J.5b template < typename T1, typename T2 >
{X2uFw Gi struct result_2
{>vgtk J {
@aN~97
H\ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
F'>yBDm*OM } ;
%).I&)i } ;
AX&Emz- GIkeZV{4} Ct?xTFb 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
uPbdzUk$ wSCI? 下面我们来剥离functor中的operator()
+w(6#R8u5 首先operator里面的代码全是下面的形式:
\!jz1`]&{ IY6Qd4157 return l(t) op r(t)
(w2lVL& return l(t1, t2) op r(t1, t2)
%scIZCrI~ return op l(t)
mXhC-8P return op l(t1, t2)
A@?-"=h} return l(t) op
p<h( return l(t1, t2) op
*2N0r2t& return l(t)[r(t)]
"M+I$*] return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
\v+c. )(yaX 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
*Q?8OwhJ 单目: return f(l(t), r(t));
tS\Db'C7 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
A-.Wd7^~* 双目: return f(l(t));
Im-qGB0C return f(l(t1, t2));
Z_dL@\#| 下面就是f的实现,以operator/为例
^fsC]9NS _g9j_
x:= struct meta_divide
ZU0*iA {
4`9ROC template < typename T1, typename T2 >
As5l36 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
M6quPj {
ZwY mR= return t1 / t2;
yK9EHJ$ }
Avyer/{ } ;
K$GQc" a%a0/!U[ 这个工作可以让宏来做:
b;*'j9ly <Piq?&VX[ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
ZybfqBTD&c template < typename T1, typename T2 > \
Wl=yxJu_( static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
TG8 U=9qt 以后可以直接用
vfj{j=
G DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
uVhzJu. 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
B 5qy4MFWs (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
e2G;_: pRxVsOb ~*\ *8U@7 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
"Xwsu8~ G(shZ=fq template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
A7XA?>~+| class unary_op : public Rettype
A.7lo {
e2tru_# Left l;
?IS[2 v$ public :
+_vf=d unary_op( const Left & l) : l(l) {}
=zrfh-lwH @c"s6h& template < typename T >
eHGx00: typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:5&UWL| {
\+/ciPzA- return FuncType::execute(l(t));
thX4-'i }
90Sras>F b{ A/M#= template < typename T1, typename T2 >
-$#2?/uqC typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
UUbO\_&y {
t>LSP$ return FuncType::execute(l(t1, t2));
~#VDJ[Z }
9vW]HOK } ;
X7-[#} T B]b/(Q+ z0a`*3 -2 同样还可以申明一个binary_op
}M"])B I
"Dq^r9 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
VM&Ref4 class binary_op : public Rettype
Y}q~Km {
hMvJNI6O Left l;
k EAF1RP: Right r;
r~7}w4U public :
yA*U^:% binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
c68y\ 5 A5t template < typename T >
-#G>`T~ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
,Csjb1 {
P*%P"g return FuncType::execute(l(t), r(t));
<tsexsw }
i|,}y`C# H"Hl~ ~U template < typename T1, typename T2 >
=TzJgx typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{(asy}a9K {
rK}sQ4z= return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
1=9GV+`n }
CK|AXz+EN } ;
^5?|Dj car|&b p/7'r 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
O}2/w2n 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
#4"eQ*.*" DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
r4X\/ 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。
SD8>, 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
umAO&S.+M 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。。。
8cMX=P 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
`)KGajB 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)
MF*4E9Ue. 下面是修改过的unary_op
,z`D}<3 <}c7E3Uc template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
vpdPW %B class unary_op
:f_oN3F p {
0yMHU[):~ Left l;
%z-s o?gF -byaV;T?" public :
hgDFhbHtd6 9jx>&MnWs unary_op( const Left & l) : l(l) {}
9&C8c\Y z?kE((Ey template < typename T >
]:T:cO0_n struct result_1
)"{}L.gC6 {
}vgM$o typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
s[/d}S@ > } ;
:M`~9MCRf *}Z template < typename T1, typename T2 >
w~pe?j_F$ struct result_2
oOubqx {
Z0'LD< typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
mF4OLG3L0 } ;
)$a6l8
E KN<KnU% template < typename T1, typename T2 >
1;{nU.If typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
u WdKG({][ {
cG@Wo8+ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
kJNg>SN*@# }
ni )G tux`-F template < typename T >
"A~D(1K typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8ql<7RTM! {
4OO^%`=)M' return OpClass::execute(lt(t));
{9j0k`A }
x5;D'Y t"| Q?([# } ;
t@+e#3P! M_cm,|FF 4@mJEi{ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
IkA~+6UY 好啦,现在才真正完美了。
W>&*.3{v 现在在picker里面就可以这么添加了:
8NE[L#k Uqj$itqUQ template < typename Right >
=eDC{/K picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
o"P )(; {
K)Z~ iBRM return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
At[SkG}b }
9o P 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。
a%6=sqxE X2,v'`U5& xH,e$t#@@~ fT?m~W^ ]+w 27! 十. bind
!B9Yw/Ba 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
zA$ f$J7\^ 先来分析一下一段例子
WHLTJ]OB
e~,+rM /%t`0pi int foo( int x, int y) { return x - y;}
f/0k,~,* bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
h:FN&E c} bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
R@>^t4#_Q0 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
GlJOb|WOX 我们来写个简单的。
":=h1AJY 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
LRS,bl3}/ 对于函数对象类的版本:
J5Q.v; )`gxaT>&l template < typename Func >
6~?yn-Z struct functor_trait
m?4HVv {
YETGq- typedef typename Func::result_type result_type;
o{hZjn- } ;
%Br1b6 V 对于无参数函数的版本:
zt!> 0dD.xuor template < typename Ret >
S~|\bnE struct functor_trait < Ret ( * )() >
ICG:4n(, {
FS!vnl8` typedef Ret result_type;
N?A}WW# } ;
a%an={ 对于单参数函数的版本:
N!\1O, !<X/_+G\ template < typename Ret, typename V1 >
lX50JJwk struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
QMDkkNK {
,Vz-w;oDn typedef Ret result_type;
=dWqB& } ;
4JH^R^O<n
对于双参数函数的版本:
-y$<fu9
e G%}k_vi&q template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
y^
st
T^ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
c2Y\bKeN {
[8acan+
2l typedef Ret result_type;
s4=EyBI
} ;
,WoV)L'? 等等。。。
T/hz23nH 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
8ddBQfCY Y%zWaH template < typename Func >
Tg=P*HY6 struct func_return
5OAb6k' {
&C?4'e template < typename T >
5+(Cp3 struct result_1
lXVh`+X/l
{
tq*6]q8c> typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
UzV78^:,iD } ;
I(/*pa?m{ diKl}V#u template < typename T1, typename T2 >
8\?H`NN struct result_2
.GCJA`0h {
e%=SgXl2t typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
od&wfwk( } ;
%."w]fy>P } ;
'_91(~P v++&% |2jA4C2L} 最后一个单参数binder就很容易写出来了
1V,DcolRY ]KUeSg| template < typename Func, typename aPicker >
?ihRt+eR~ class binder_1
[[ll4| {
PM)nw;nS Func fn;
CX]L' aPicker pk;
tU.~7f#+A public :
q{L-(!uz7_ A^\g]rmK template < typename T >
[z'jL'\4 struct result_1
rX?%{M,xFw {
]r\!Z
<<( typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
q{xF7}i } ;
JL7;l0# 'sa>G template < typename T1, typename T2 >
\[AJWyP struct result_2
}E&: {
Z dT- typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
py wc~dWvz } ;
@J'tPW<$ j@/p: fk binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
@E"lN /1xBZfrN template < typename T >
A(n3<(O/{Z typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Wo5%@C#M {
Q $Sp' return fn(pk(t));
Qs<L$"L1 }
;B{oGy. template < typename T1, typename T2 >
y#/P||PM typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
E<@N4%K_Q {
-'^:+FU return fn(pk(t1, t2));
,}l|_GGj }
;Qq7@(2y } ;
n.G.fbO [|\#cVWs KC8 一目了然不是么?
Io{BO.K*Y 最后实现bind
!L2!:_ 64Tb,AL_ ?gMq:[XN template < typename Func, typename aPicker >
y-~_ W 6\ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Us%g&MWdpb {
uF[~YJ> return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
+&<k}Mz }
Fx:4d$>; <00=bZzX 2个以上参数的bind可以同理实现。
S Erh"~[ 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。
~G.MaSm [i_evsUj? 十一. phoenix
@c).&7 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
yqP=6 rkz84wDx for_each(v.begin(), v.end(),
vTC{ (
4,BJK`{ do_
('o}EoXS [
jI9#OEH_g cout << _1 << " , "
|fo#pwX ]
$Xqc'4YOZ .while_( -- _1),
n"@){:{4? cout << var( " \n " )
h+j*vX/! )
& u6ydN1xe );
9I''$DVf S#T u/2<} 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:
~Q}!4LH 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
\~l" operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
PO,zP9 那么我们就照着这个思路来实现吧:
3r[s_Y* O,#,` 2Qc 8EBd`kiq template < typename Cond, typename Actor >
[I7=]X class do_while
(B03f$8}*_ {
E
H|L1g Cond cd;
0-/@-qV\ Actor act;
B[t>T>~ public :
#+$PD`j template < typename T >
46~nwi$,^ struct result_1
Tt,T6zs-< {
N:%Nq8I}: typedef int result_type;
**.23<n^W } ;
s|X_:3\x ant2];0p do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
#c~-8= l8e)|MSh template < typename T >
{ _Y'%Ggh typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\C{Zqo, {
/)<kG(Z do
.kJu17! {
>;%LW}
% act(t);
b1%w+* d<z }
[ u ^/3N while (cd(t));
+-|}<mq return 0 ;
XD80]@\za }
9Q\RCl_1 } ;
F)@zo/u5L *e:2iM)8~ 4
[]!Km 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
A=70UL 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。
dJlK'zK 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。
U8@P/Z9 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。
p&D7&Sb[ 下面就是产生这个functor的类:
3sDyB-\& nGur2}>n O'QnfpQ*9 template < typename Actor >
`YO& class do_while_actor
]cWQ9 {
D%6}x^`Qk Actor act;
5xU}}[|~- public :
I.`DBI#-f do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
d@zxgn7o fB'Jo<C template < typename Cond >
qOa*JA` picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
a>+m_]*JZ } ;
n#B}p*G LLoV]~dvUu LLMGs: [ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
7uOtdH+ 最后,是那个do_
I*/:rb f"^t~q[VS 2X(2O':Uc class do_while_invoker
f 0~Z@\ {
yN06` = public :
w7 \vrS>& template < typename Actor >
e)3Mg^ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
GoPMWbI7 {
6="o&! return do_while_actor < Actor > (act);
\x5>H:\Y }
ZT`"
{#L } do_;
fd62m]X "Nz"|-3Irv 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Yq:/dpA_ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
MYR\W*B'b 最后来说说怎么处理break和continue
x@:98P 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。
8cRc5X 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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