一. 什么是Lambda
Q ?^4 \_ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
b)`pZiQP 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,
>Mw'eQ0(y n+rM"Gxz t!:)L+$3 o0l74 class filler
<aXoB*Y
{
C `6S}f, public :
Mb.4J2F ? void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
H{%H^t> } ;
T
pD; *{|$FQnR>( oqYt/4^Q 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:
`7\H41%\pp A?r^V2+j X$^JAZ09 6OtVaT=}<O for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
{E~Xd K"w%n[u) -?z\5z 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
,rai%T/rL I0_Ecp N571s ,56;4)cv 二. 战前分析
u{Ak:0G7 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
l `R KqT+ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
/NU103F yt ke]Yfwk G?ig1PB"# for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
{m[Wyb( /* --------------------------------------------- */
n}q$f|4! vector < int *> vp( 10 );
=)
}nLS3t transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
V^sc1ak1Q /* --------------------------------------------- */
P,ydt sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
i/*,N&^ /* --------------------------------------------- */
)i-gs4[(QN int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Mq'IkSt' /* --------------------------------------------- */
vxVOcO9< for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
9go))&`PJL /* --------------------------------------------- */
oj@g2H5P for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
CmnHh~% F>-}*o m#n]Wgp' 8wmQ4){ 看了之后,我们可以思考一些问题:
b 4OnZ;FI 1._1, _2是什么?
^{[[Z.&R? 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。
,hvc``j
S8 2._1 = 1是在做什么?
|r !G, 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。
f3#X0.': 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。
hZU1O kceyuD$3G ]r959+\$ 三. 动工
8UM0vNk 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
nNQ-"t ShGp^xVj oY.\)eJ~> iRt*A6`m+ template < typename T >
vaB!R 0 class assignment
Y0Rg Jn {
^Xs]C|=W T value;
q.T:0| public :
H,K`6HH assignment( const T & v) : value(v) {}
?1w"IjUS template < typename T2 >
ag;dc T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
FN\GE\H } ;
kOI
!~Qk "dtlME{Bx fRNP#pi0u 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
o;J;k_[MX 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
y-a|Lu* E1(1E?}! ^P$7A]! FYl3c class holder
B^q<2S; {
Z@M6!;y# public :
\fi}Q\|C template < typename T >
<5IQc[3]aP assignment < T > operator = ( const T & t) const
(Ilsk{aB;A {
0*yJ % return assignment < T > (t);
1`l;xw1W }
D#0O[F@l## } ;
h<NRE0- <\aU"_D ;?~
9hN! 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
'[0YIn Pa&4)OD static holder _1;
u)~s4tP4 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
9rcI+q=E
Y[G9Vok
VX for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
6fGK(r 而不用手动写一个函数对象。
]sL45k2W d G0 VBE KB[QZ`"%! D=&K&6rr 四. 问题分析
?,XC=} 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
9@y3IiZ"} 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
6+PGwCS 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
(h,Ws-O 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
<L&eh&4c 下面我们可以对这几个问题进行分析。
F,pCR7o> ;k}H(QI 五. 问题1:一致性
88o:NJ}_ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
c<jB6|.=2 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
/gw Cwyo i@,]Z~] struct holder
T4GW1NP {
N`1r;%5 //
( 3;`bvYH" template < typename T >
r/PKrw sC T & operator ()( const T & r) const
*rf$>8~$n {
aR)?a;}H return (T & )r;
UvBnf+, }
Pfan7fq+ } ;
ny1 \4C fA^SD"xf 这样的话assignment也必须相应改动:
)`Ed_F}k p+<}YDMb template < typename Left, typename Right >
K\^&+7&zVg class assignment
j04/[V) {
x+:zq<0| Left l;
TSQhX~RN Right r;
H.~bD[gA public :
3_zSp.E\l assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
D9o*8h2$ template < typename T2 >
qjLo&2) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
aQ|hi F} } ;
8*Zvr&B,G 4bI*jEc\[ 同时,holder的operator=也需要改动:
~6d5zI4\ 3cThu43c template < typename T >
[Vp\$;\nT assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Le&;g4% {
T 2|:nC)@ return assignment < holder, T > ( * this , t);
ML=z<u+ }
^:z7E1~ f3&/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。
|!Ists 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
A.U'Q| fU
={a2 return l(rhs) = r;
IG|\:Xz 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。
sTOFw;v% 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
hdj%|~Fj %3G;r\|r] template < typename Tp >
P)1EA; class constant_t
HNMBXXf,B {
6"%2,`Nu const Tp t;
\h#9oPy public :
sHs g_6~ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
%wW'!p-< template < typename T >
>'Hx1; const Tp & operator ()( const T & r) const
j38 6gL {
yjpz_<7a= return t;
f_'"KF[% }
-tyaE } ;
r*Z_+a8 ? s4oDi|: 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
(8x
gn 下面就可以修改holder的operator=了
]!aUT& @p]UvqtB@ template < typename T >
8\_*1h40s assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
^ItAW$T]F {
hr~.Lj5^W return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
+WLD }
$5L(gn[ 'tuBuYD\ 同时也要修改assignment的operator()
la`"$f $W, zO|- template < typename T2 >
-'ZxN'*% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
j@t{@Ke 现在代码看起来就很一致了。
|j#
^@R ccMd/ 六. 问题2:链式操作
:rmauKR 现在让我们来看看如何处理链式操作。
4(|yD; 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
0BDS_Rx 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
w4A#>;Qu* 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
rKIRNc#d 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
24X=5Aj XtzOFx/ template < typename T >
{u4i*udG`) struct result_1
`^%@b SE( {
Tk](eQsy.v typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
PUKVn+h } ;
A:)sg!Lt ]bu9-X&T& 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
JMePI%#8 z Lw(@& template < typename T >
8!4[#y< struct ref
u\3ZIb {
pN+I]NgQ typedef T & reference;
_yJ|`g]U3 } ;
-(
Kh.h template < typename T >
KBj@V6Q struct ref < T &>
y#e ?iE@ {
}5hZo%w[n typedef T & reference;
6>uQt:e } ;
453
}S GGM5m|4 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
X+*<B(E %ET
#
z! template < typename T >
?RJdn]`4j typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
07Y_^d {
X TM$a9) return l(t) = r(t);
s9 &)Fv-#V }
4+I 3+a" 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。
=h7[E./U1 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
ogp{rY xD^wTtT 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
pJ6Jx( _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
L6xB`E9 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
cdDY]"k +5 调用divide的对象返回一个add对象。
K4Y'B
o4 最后的布局是:
PY\W Add
T+(M8qb / \
+K&?)?/= Divide 5
yZ|+VXO / \
R`
44'y| _1 3
?(>k,[n 似乎一切都解决了?不。
1wlVz#f. 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。
?61L|vr 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。
<OIUyZS 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,'rmT l-cW;b~ template < typename Right >
!YY6o
V assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
{dBB{.hX Right & rt) const
^8Z@^M&O" {
]2PQ X4t0 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
eX@v7i,} }
jQ)L pjS1 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
U Q)!|@& 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。
R~$hWu}} 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
&M$Bt} < 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。
L7<+LA)s0 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|JIrOnc 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?
_tA7=*@8 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:
%6N)G!P [0wP\{% template < class Action >
dDo6fP2 class picker : public Action
i`R(7Z {
*|^,DGfQ6 public :
;}UzJe ,S picker( const Action & act) : Action(act) {}
L,WkJe3 // all the operator overloaded
)O9f hj) } ;
%pH)paRAP lS#7xh 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。
X:U=MWc> 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:
tg3zXJ4k_ [z^Od template < typename Right >
!ZX&r{pJp picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
#s*k|
j} {
}iMXXXBOT return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
El {r$-} }
*q}FV2 gt~9"I Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
LNaeB(z" 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
; 4l-M2 ^u3*hl}YKy template < typename T > struct picker_maker
'frWu6]<
4 {
q ?(A!1(u typedef picker < constant_t < T > > result;
}M^_Z#|, } ;
xUQdVrFU template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
'^e0Ud, {
hI*`> 9l typedef picker < T > result;
QjI#Cs}w } ;
b/z'`?[ _a fciyso 下面总的结构就有了:
y?"$(%3| 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。
akMJ4EF/ 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。
ccRlql( picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
x!OWJ/O 至此链式操作完美实现。
EG%I1F% mZ]P[lQ'5 PL9<*.U"= 七. 问题3
*3!(*F@M, 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。
dr.**fGYde (Z5qf template < typename T1, typename T2 >
MST:.x ; ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
h|K\z{ A {
JIVo=5c} return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
+I*k0"gj6 }
h]<GTWj _cR6ik zW( 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:
NS
h%t+XU] 3T"2S[gT template < typename T1, typename T2 >
VIb;96$Or struct result_2
92s4u3L; {
BO[+E'2 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
@8QFP3\1 } ;
R_t~UTfI; "tfn?n0 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
4tbw*H5!5 这个差事就留给了holder自己。
[|y`y% W&HF?w}s uPI v/&HA template < int Order >
K/!/M%GB6 class holder;
lB=(8. template <>
0Wjd-rzc, class holder < 1 >
XAw2 X;F% {
lQ+Ru8I public :
,m2A
p\l template < typename T >
f KFnCng struct result_1
su,`q {
, - QR typedef T & result;
q
sv+.aW } ;
@P*ylB}?Q template < typename T1, typename T2 >
~o:rM/!Ba struct result_2
=s`XZkh {
,?C|.5 typedef T1 & result;
J>&[J!>r } ;
CR%D\I$o template < typename T >
c$@`P typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
d,zp`S {
Q1aHIc
return (T & )r;
976E3u"Vt }
KX0<j template < typename T1, typename T2 >
mk#>Dpy? typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
r3n=<l!Jr {
UAnB=L,.\ return (T1 & )r1;
fn4= }
5T~3$kuO } ;
s;vWR^Ll 98X!uh' template <>
?lu_}t] class holder < 2 >
,lrYl!, {
Tm(Q@ public :
3"^a
rK^N template < typename T >
M' &J_g struct result_1
~sZqa+jB0 {
`6|i&w:b typedef T & result;
K#_~
!C4L } ;
]ev *m&O template < typename T1, typename T2 >
83mlZ1jQz struct result_2
NYWG#4D {
kA?X^nj@ typedef T2 & result;
Ll008.# } ;
r~8D\_=s template < typename T >
*rS9eej typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
6Hc H'nmeN {
H+S~ bzz return (T & )r;
l[tY,Y:4qO }
Dm7Y#)%8 template < typename T1, typename T2 >
5LDQ^n typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
pWWL{@ J {
A~qW. return (T2 & )r2;
ZC3tbhV }
~5lKL5w } ;
a Q.Iq +P>Gy`D9 hB|H9+ 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> >。
(%``EIc<8 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
!7ei1 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
( rA\_FOJ ^L>MZA
? return l(i, j) = r(i, j);
#Tr;JAzVjG 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
ygmv_YLjm
\[Sm2/9v return ( int & )i;
l=oN X"l= return ( int & )j;
y#hga5 最后执行i = j;
i_j9/k 可见,参数被正确的选择了。
)e4WAlg8c tebWj>+1c [W^6u7~ "Y"t2l_n jF%)Bhn( 八. 中期总结
+= |hMQ; 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:
>i^y;5 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
&"U9X"8b 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
zWCW: dI 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
b*I&k": 8m#}S\m 3v8V*48B$ }-REBrb- r;&]?9)W0 -mev%lV 九. 简化
c!'A)JD@ 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。
LK'S)Jk 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
{:};(oz)f 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:
6%\7.h 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
_&k'j)rg +-*/&|^等
%JP&ox|^& 2. 返回引用。
K;@RUy~ =,各种复合赋值等
%v?jG(o 3. 返回固定类型。
A}>|tm7| 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
9[epr+f 4. 原样返回。
5 {T9* operator,
.u&&H_ UmE 5. 返回解引用的类型。
otmIu` h operator*(单目)
hj^G}4 6. 返回地址。
wQo6!H"K operator&(单目)
ql#{=oGDnA 7. 下表访问返回类型。
[?|l X$< operator[]
8!
|.H p 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
HMEs8. operator<<和operator>>
p6&LZ=tL3 p0}+071o% OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
f"5lOzj`C 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
&y#\1K ^]#Ptoz^(l template < typename Left >
[OFTP#}c struct value_return
)1ZJ {
W,9k0t template < typename T >
&.cGj@1!J struct result_1
)#b}qc#` {
mJ6t.%'d typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
PTuCN } ;
N3XVT{yo S7?f5ux template < typename T1, typename T2 >
O+(. 29 struct result_2
fd!pM4"0 {
~.PPf/
Z8] typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
!L0E03')k } ;
()JYN5 } ;
!^Z[z[ 'mBLf&fB O Ey:#9<' 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
sx)$=~o KRnB[$3F1 下面我们来剥离functor中的operator()
2-"Lxe65f 首先operator里面的代码全是下面的形式:
3oppV_^JdT /ctaAQDUh\ return l(t) op r(t)
|? ;"B:0 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
ohQz%?r return op l(t)
YO.`l~ v return op l(t1, t2)
K%[}[.cW return l(t) op
1}n)J6m return l(t1, t2) op
??$i* return l(t)[r(t)]
BRo
R"#' return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
eLDL "L a>)_ `m 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:
OUBgBr 单目: return f(l(t), r(t));
WV,?Ge
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
}6uV]V{ 双目: return f(l(t));
E5Snl#Gl\0 return f(l(t1, t2));
n3HCd-z 下面就是f的实现,以operator/为例
*hk{q/*Qw k2_6<v
Z struct meta_divide
eu}:Wg2 {
i
h`y0(< template < typename T1, typename T2 >
Pjj;.c 7_j static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
OVQxZ~uQ {
{jx#^n&5R return t1 / t2;
;H m-,W }
&geOFe}R } ;
5H'b4Cyi` (04j4teE 这个工作可以让宏来做:
Ru9pb~K 6?<`wGs( #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
By"^ Z`EP4 template < typename T1, typename T2 > \
}Yo15BN+ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
W{$+mow7S 以后可以直接用
'$kS]U DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
XqE55Jclp 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
TeGLAt
(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。。。)
6bRQL}[ k<j)?_=` T|BY00Sz` 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
jziA;6uL 1v[#::Bs template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
VxPTh\O*[ class unary_op : public Rettype
Y00i{/a 8 {
% b>y Left l;
-pU\"$nuxH public :
psyH?&T unary_op( const Left & l) : l(l) {}
0+2Matk>. "u,~yxYWl template < typename T >
5EV8zf typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<Hr@~<@~ {
Be14$7r return FuncType::execute(l(t));
L3G)?rPFC# }
gk_X u zM8/s96h template < typename T1, typename T2 >
?^G$;X7B typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
a`h$lUb- {
_!CvtUU0Vv return FuncType::execute(l(t1, t2));
qed!C }
K&Wv.}=V } ;
[r/Seg" `aX}.{.! UQji7K } 同样还可以申明一个binary_op
zOu$H[ i*cE template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
v0jz)z<# class binary_op : public Rettype
]uj.uWD {
Tm~#wL
+r Left l;
U*qK*"k Right r;
!Pi?
! public :
9V4V}[% binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
On96N| S}xDB template < typename T >
(?&_6B.* typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
u7y7 {
o7 -h'b- return FuncType::execute(l(t), r(t));
h}B# 'e }
6 peM4X woH3?zR template < typename T1, typename T2 >
}Bod#|`
typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$O]E$S${ {
We+FP9d % return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
;u-< {2P }
kAQ\t?`x } ;
Vp-OGX[ <2@<r
t{ <hF~L k , 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
@9kk
f{? 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
8Jy1=R*S DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
\%4+mgiD 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
:#&U95EC0 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
T=p}By3a 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
?=@Q12R)X 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
aab4c^Ms= 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
:PjUl 下面是修改过的unary_op
G'}_ZUy# OrH1fhh template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
YDzF( ']o: class unary_op
sp|y/r# {
[q+39 Left l;
m+gG &`&u %Pvb>U(Xs public :
!\k#{
1[! y88}f&z#5 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
{ZIFj.2 :c/=fWM% template < typename T >
hjp?/i%TQ struct result_1
y@8399;l {
9q@YE_ji typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
(XIq?c1T } ;
#]\G*>{ zl8\jP template < typename T1, typename T2 >
I(kIHjV| struct result_2
)
ImIPSL {
q2U"k typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
R\Ynn^w
} ;
b+j_EA_b i$ZpoM
template < typename T1, typename T2 >
[t=+$pf(- typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;51!aC {
.j<B5/+ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Hr,lA( }
ZxeE6M^w y2% ^teXk template < typename T >
F-\8f(\ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
tlxjs]{0E {
kd4*Zab return OpClass::execute(lt(t));
+n~rM'^4/ }
,'{B+CHoS te4"+[ $| } ;
x 3co? 8JO\%DFJ |/Q. "d 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
6o23#JgN 好啦,现在才真正完美了。
LYT<o FE- 现在在picker里面就可以这么添加了:
xcRrI|?eC Jz8#88cY template < typename Right >
j\L$dPZ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
#w?%&,Kp {
z)y(31K<1 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
ph'SS=!. }
a|{<#<6n( 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。
k.R/X ZZJ"Ny.2 YZtA:>;p CpdY)SMSL x3F L/^S 十. bind
#K*q(ei,7h 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。
]x{ H 先来分析一下一段例子
_^sSI<&m ^
J@i7FOb #"YWz)8 int foo( int x, int y) { return x - y;}
-ddatc| bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
x=|@AFI bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
{j4:.fD 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。
$[;eb, 我们来写个简单的。
\J
g#X:d 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
L#MxB|fcr 对于函数对象类的版本:
n8D;6#P^ |N.q[>^R template < typename Func >
X?xm1|\ struct functor_trait
c@{^3V##T {
aZ3 #g typedef typename Func::result_type result_type;
1ucUnNkcV } ;
_BaS\U%1( 对于无参数函数的版本:
n/Z =q?_ 0~5}F^8[L template < typename Ret >
&I_!&m~ struct functor_trait < Ret ( * )() >
r<H^%##,w {
@!HMd{r typedef Ret result_type;
w|*G`~l09 } ;
T<,tC" 对于单参数函数的版本:
z9c=e46O *"L:"i`*$ template < typename Ret, typename V1 >
FOyfk$ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
BrmFwXLP" {
xyCcd= typedef Ret result_type;
l zknB } ;
3nGK674;z 对于双参数函数的版本:
-mdPqVIJn: `erQp0fBM template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
.f<,H+ m^ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
!Bbwl-e` {
PEhLzZX+ typedef Ret result_type;
XYVeHP! } ;
62E(=l 等等。。。
I9&<:` 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
_
L6>4 a m%{M7":7 template < typename Func >
&,|uTIs struct func_return
9:5NX3"p {
UZ0O
j5B. template < typename T >
K`2DhJC struct result_1
}eK*) {
\zDV|n~{w typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ZI]K+jza } ;
pMrfi}esx 4tKf template < typename T1, typename T2 >
A Mfu|%ZL struct result_2
hzVO.Q* {
}/FM#Xh typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
r{;4(3E2 } ;
f}d@G/L } ;
+6E<+-N o?8j*] .v8=zi:7Y 最后一个单参数binder就很容易写出来了
N=x,96CF }Ec"& template < typename Func, typename aPicker >
lK@r?w|<M class binder_1
'*.};t~;"d {
: P2;9+v Func fn;
~qxc!k!w4 aPicker pk;
2M`Ni&v public :
^ZBkt7 m>:ig\ template < typename T >
.6(i5K struct result_1
Onyq' {
.l'QCW9 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
`/iN%ZKum } ;
RH'R6 [a6lE"yr template < typename T1, typename T2 >
3F3?be struct result_2
>0$5H]1u {
>H! 2Wflm typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
w|#79,& } ;
9 f+7vCA S)h1e%f,
f binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
=]Bm>67" =^}2 /vA template < typename T >
\hX^Cn=6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vsR&1hs {
{)xrg sB return fn(pk(t));
}=)"uv }
93,ExgFt template < typename T1, typename T2 >
,+{ 43;a typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
N/p_6GYMa {
v<**GW]neD return fn(pk(t1, t2));
O^hV<+CX }
]e9kf$' } ;
I}{eYXh 0U~JSmj:2K ]|(?i ,p 一目了然不是么?
RUO6Co- 最后实现bind
IS~oyFS ^.7xu/T u[@*}|uXM template < typename Func, typename aPicker >
% *hBrjbj picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
B dUyI_Ks: {
Yzz8:n return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
To95WG7G }
2Ev,dWV g'@+#NMw 2个以上参数的bind可以同理实现。
Pd?YS!+S 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。
N11am Orgje@c{ 十一. phoenix
,.B8hr@H6- Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
cQ%HwYn uNDkK o<M for_each(v.begin(), v.end(),
Z )I4U (
#B[>\D"* do_
~<3yTl> [
|,crQ'N' cout << _1 << " , "
}W J`q`g ]
Urr1K) .while_( -- _1),
eX/$[SL[ cout << var( " \n " )
M~4!gKs )
~f:fOrLE# );
}M@ pdE L K$hV"SYb 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:
8h=XQf6k0 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
}I0^nv1 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
> im4'- 那么我们就照着这个思路来实现吧:
j--#vEW &-9D.'WzP >Ww F0W9? template < typename Cond, typename Actor >
muLTYgaM class do_while
VrG |/2 {
!.A>)+AK Cond cd;
6 s/O\A Actor act;
rXMv&]Ag public :
m[XN,IE#u template < typename T >
.0
K8h:I struct result_1
0 N(2[s_A {
-$rfu typedef int result_type;
{_JLmyaerZ } ;
0J"3RTt &W%TY:Da| do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
_nt%&f !E8JpE|z# template < typename T >
$}829<gh7 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
g|oPRC$I' {
2t'&7>Ys{ do
:>;#/<3{ {
J&?kezs act(t);
S;C3R5*: }
POf \l while (cd(t));
0qv)'[O return 0 ;
oT'XcMn }
Jq->DzSmj/ } ;
w K+2;*bI uE2Yn`Ha ME(!xI//JZ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
fHiCuF 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。
mTt 9 o9E 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。
cjL!$OE6 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。
Cn,dr4J[ 下面就是产生这个functor的类:
F^f]*MhT" (0S"ZT lZ|Ao0( template < typename Actor >
sdY6_HtE class do_while_actor
!dGgLU_ {
9D
bp`%j Actor act;
6\`,blkX public :
c:bB4ch} do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
(?Yz#Yf LTF%bAQ, template < typename Cond >
>/>a++19 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
hN.#ui5 $ } ;
aCanDMcBnq ,/KHKLY7 =F`h2 A;a 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
gm8H)y, 最后,是那个do_
_R]1J0 FR&RIFy REw3>/= class do_while_invoker
>TE&myZ?* {
biJU r^n public :
%ug`dZ/ template < typename Actor >
t :_7O7 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
w NPZ[V: {
|(/"IS] return do_while_actor < Actor > (act);
F"q3p4-<> }
1)%o:Xy o } do_;
9}4L8?2 w-KtxG( 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
QMIQy 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
_CgD7d 最后来说说怎么处理break和continue
FvkKM+?F 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。
XDn$=`2 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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