一. 什么是Lambda
NSj}?hz 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
sl>4O]N 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,
ME{i-E4 |$^,e%bE J3g>#N]='( QV7K~qi class filler
hP,SvN#!2 {
E~jNUTq public :
lD.PNwM void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
SO3WOR`3 } ;
{ SJ=|L6 v`bX#\It kjJ\7x6M 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:
WUMx:a0! wlmi&kq '&'?
S +7^{T:^ht for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
q$0^U{j/ n!A')]y" C.FGi`rrm 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
+);o{wfW ` L6H2:pf ?9
m3y0 R1\cAP^0 二. 战前分析
(+q?xwl!N 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
;xXHSxa:=W 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
hnmFhJ !g MuO7_*q'n =
r_&R#~GT for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
#$e~o}(r /* --------------------------------------------- */
&B/cy<;y, vector < int *> vp( 10 );
'h([Y8p{ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
w(<;
$9 /* --------------------------------------------- */
+g@@|&B sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
)Tpc8Hr /* --------------------------------------------- */
'[{M"S int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
vx5;}[Bhm /* --------------------------------------------- */
mAX]m 1s for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
_bMD| /* --------------------------------------------- */
s"=e(ob for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
JwRdr8q 4Q,HhqV' d]}
7] f)vD2_E 看了之后,我们可以思考一些问题:
b^;19]/RW 1._1, _2是什么?
<xOpm8 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
hUxpz:U* 2._1 = 1是在做什么?
7"Zr:|$U 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。
=uYSZR 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。
ghx8dX} eWhv X9
< LyS139P$ 三. 动工
ACU0 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
#z6RzZu L` V6\Ix(I v}M, M&? !-|& template < typename T >
}^pnwo9vV class assignment
P(VQ D>G {
w-HgC T value;
6T;C+Y$ public :
KJ.ra\F assignment( const T & v) : value(v) {}
a'
.o template < typename T2 >
+)qPUKb? T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
#OJsu } ;
ePrbG4xv )tz8(S Rqa#;wb!( 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
A&Ut:OiA 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
_ _-rP RIC'JLWQ ^r(2
r /7h}_zs6 class holder
?:lOn(0& {
&pZ]F=.r+ public :
b!PN6<SI template < typename T >
yV$p(+KkS assignment < T > operator = ( const T & t) const
u8~.6]Ae {
dGQy=T: return assignment < T > (t);
4Qz }
kD >|e<}\ } ;
c)rI[P7Q xPq3Sfg`A l!~8 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
%Kw5b ; OC7:Dp4 static holder _1;
}]=b%CPJh+ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
E-E+/.A FnvN 4h{S for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
\7$m[h{l 而不用手动写一个函数对象。
w^A8ZT0^7 Kcsje_I-M yJ/m21f ky#<\K1}' 四. 问题分析
E{wVf_K 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。
<*8nv.PX* 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。
0 m";=:(w 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
_&19OD% 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
H1s{JJAM>i 下面我们可以对这几个问题进行分析。
"h2;65@ |>j=#2 五. 问题1:一致性
*h@nAB\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?|
tN3Xn] 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
dm8veKW'l j MW|B struct holder
#y-OkGS
^
{
unSF;S< //
AH`tkPd template < typename T >
E36<Wog T & operator ()( const T & r) const
^q%~K{'`- {
ZH0 ~: return (T & )r;
z* zLK[t+ }
e7]IEBbX2O } ;
V=3NIw18 yw#P<8{/[ 这样的话assignment也必须相应改动:
jM2gu~ o'>jO.| template < typename Left, typename Right >
""d3ownKhw class assignment
Wq&TbWR {
N^%[
B9D Left l;
D;BFl(l Right r;
&e cf5jFy public :
P@k
;Lg" assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
v*FCE 1HI template < typename T2 >
{D1=TTr^ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
/bt@HFL|` } ;
@<>](4D ~qFi0<-M 同时,holder的operator=也需要改动:
<ywxz1 i GrVvOJr template < typename T >
xV}|G assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
J\m7U {
H{p+gj^J return assignment < holder, T > ( * this , t);
s8.oS);` }
`\e@O#,^yI B quyPG" 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。
M?)>,
!Z) 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
BCsW03sQ +qzsC/y return l(rhs) = r;
A' dt
WD 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。
${6 ;]ye 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
dYfVox; \W/cC' template < typename Tp >
ZLE4XB] class constant_t
dXrv {
pBK[j([ const Tp t;
%8S!l;\H5 public :
gmJJ(}HVz constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
,lL0'$k~ template < typename T >
-qid. const Tp & operator ()( const T & r) const
IF5+&O {
*(D_g!a return t;
',J3^h!b }
DC[-<:B } ;
y$4,r4cmR| B0Xn9Tvk 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
I#uJdV|x 下面就可以修改holder的operator=了
?w3f;v uysGOyi<u template < typename T >
b4oZ@gVR; assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
mgH4)!Z*56 {
U{i9h6b"18 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
OEq8gpqY }
<&$!;d8 7th&C,c& 同时也要修改assignment的operator()
mQo]k {,P&05iSi template < typename T2 >
]%shs T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
}tc,3>/ 现在代码看起来就很一致了。
Jw;J$
u!d tao3Xr^? 六. 问题2:链式操作
s&8QRI. 现在让我们来看看如何处理链式操作。
;uR8pz e 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。
<(s+ 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。
7<-D_$SrU 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
0D$+WX 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
HYW+,ts' WmOd1 template < typename T >
`,\WhJ?9 struct result_1
Ww)qBsi8 {
9Z7o?S"; typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
]7'Q2OU7 } ;
C.pNDpx- LDwu?"P! 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:
Ha4?I$'$ a/`fJY6rR template < typename T >
36&7J{MU struct ref
k{"~G#GwP {
]'2p"A0U typedef T & reference;
/$I&D}uR` } ;
<f{m=Dc template < typename T >
DRf~l9f struct ref < T &>
f,`FbT {
h/eKVRGs" typedef T & reference;
J"FKd3~:E } ;
6mMJ$FY+ L-G186B$r 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
r")=Z1y ^_)CQ%W? template < typename T >
,|xG2G6 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
jVk|( {
|K/#2y~ return l(t) = r(t);
o.}^6.h" }
U{eC^yjt"o 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
j!:U*}f 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
LF*3Iw|v E62VuX 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
,iiWVA" _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
q`9~F4\ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
C2ToT \^ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
98o;_tU' 最后的布局是:
otX#}} + Add
O&d(FJZ / \
D1#E&4 Divide 5
uyjZmT/- / \
CcAsJX~_ _1 3
_Y\@{T;^Zb 似乎一切都解决了?不。
dA\>z[n= 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
vaR0`F 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
\+L_'*&8 OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
;$[o7Qm5r UkXc7D^jwm template < typename Right >
3S'V>: assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
#Yj0'bgK Right & rt) const
!!Mp;h'}- {
Er{[83
return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
jnH44 }
h/-7;Csv 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
3^1)W!n/ 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。
\EB]J\x< 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。
fp12-Hk ~ 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。
-b)p6>G-C 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。
2Ni{wg" 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?
pc-'+7Dh> 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:
zS?i@e
$ -cq ~\m^6 template < class Action >
B;1wnKdj class picker : public Action
uz'beE {
d5^ipu public :
~}4H=[Zu picker( const Action & act) : Action(act) {}
K7e<hdP_# // all the operator overloaded
s8eiq`6\H} } ;
n!HFHy2 z{!wQ~
j 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。
kQVl8KS 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:
hh: )"<[ .=^h@C*
template < typename Right >
nR"k%$ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
NG5H?hVN= {
]p0m6}B return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
jX+LI }
%$sWNn mYt(`S*q Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
@ Cqg2 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
X]y 3~|K \dufKeiS&a template < typename T > struct picker_maker
g`J? 2
_] {
WNL3+ typedef picker < constant_t < T > > result;
-*yj[?6 } ;
A 9tQb: template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
7Jc=`Zm' {
pF"z)E|^ typedef picker < T > result;
n]8_]0{qi } ;
U35}0NT _ DlIfr6F 下面总的结构就有了:
,LzS"lmmo functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
Jw
{:1 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
{v]>sn;P1 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
[$H8?J 至此链式操作完美实现。
\vm'D'9 D 3Int0n 7g&_`( 七. 问题3
*r9I
1W 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。
SAo"+% R^8Opf_UN template < typename T1, typename T2 >
\uanQ|Nu ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Po^2+s(fY {
1bj75/i<6 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
;=uHK'{ }
" _q5\]z\O AHZ6 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:
YnI ?TzN?\ template < typename T1, typename T2 >
_0vXujz struct result_2
C2Y&qX, {
%8 4<@f&n] typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
46e;UUf!d } ;
5'z&kl0"S ;#Mq=Fr-SG 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?
DI$zyj~3 这个差事就留给了holder自己。
9:=a FP H_*]Vg n+!.0d}6
template < int Order >
=#+Z KD class holder;
%F}`;>C3 template <>
PDpIU.=!0 class holder < 1 >
;
9'*w=V {
5T8!5EcS* public :
8^4X/n template < typename T >
}xdI{E1 q) struct result_1
~Q]B}qdm {
%[p[F~Z^Z typedef T & result;
!P:hf/l[B } ;
sV77WF template < typename T1, typename T2 >
s lPFDBx struct result_2
qc`_&!*D {
x b _C1n typedef T1 & result;
%b!p{p } ;
nFB;! r template < typename T >
;^
/9sLW?# typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
n%?g+@y,^ {
wCI.jGSBW return (T & )r;
y'zEaL&SI@ }
iT|+<h template < typename T1, typename T2 >
@D60 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
eg,S(;VEt {
{+r?g J return (T1 & )r1;
WrD20Q$9Q }
Ot,sMRk' } ;
}& 1_gn15 6%yr>BFtVV template <>
a}Ov@7 class holder < 2 >
F1,pAtA {
MWB uMF public :
Q 5jP`<zWU template < typename T >
dj]sr!q+ struct result_1
DD-DY&2R {
l"cO@.T3 typedef T & result;
E? FPxs } ;
wLgRI$_Dm template < typename T1, typename T2 >
7)a=B! 8M struct result_2
RL&*.r& {
}U#S* typedef T2 & result;
&O%Kj8)
} ;
4bJ3uIP# template < typename T >
W"2\vo) typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
D&oC1 {
xw=B4u'z return (T & )r;
pw$I~3OFd }
hwXp=not( template < typename T1, typename T2 >
+0=RC^ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
V)0bLR {
-bj1y2)n return (T2 & )r2;
9Qkww&VEk }
HML6<U-eS } ;
,Tr12#D: da-3hM!u+ Cn_Mz#Z 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
:]//{HF 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
qt1#P 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
)pvZM? zcNV<tx return l(i, j) = r(i, j);
oZ8SEC"] 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Z>D7C?v:( U^,ld` return ( int & )i;
@.g4?c return ( int & )j;
cfj6I 最后执行i = j;
ck@[% ? 可见,参数被正确的选择了。
5fLCmLM` Z os~1N]3 JZ c5U}i 6=kd4'yV *in_Zt3 八. 中期总结
W!Xgse3 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
@vv`86bm 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
ML'R[~| 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
91,\y 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
x7*}4>|W,I o/[NUQSI eR}d"F4W c^=:]^ 3oIoQj+D =uvv|@Z 九. 简化
\Js9U|lY 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
fkI<RgM 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
V}JW@ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
*;}! WDr 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
"Fke(?X' +-*/&|^等
T0SD|' 2. 返回引用。
NH?s =,各种复合赋值等
XkNi'GJf 3. 返回固定类型。
c]n4vhUa5 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
rLVAI#ci= 4. 原样返回。
xCQ<G{;C operator,
^6`R:SV4Gx 5. 返回解引用的类型。
Fdzd!r1 v operator*(单目)
bVVa5? HP 6. 返回地址。
IGp-`%9 operator&(单目)
l9<+4rK2 7. 下表访问返回类型。
+FJ
o!~1 operator[]
F6 UOo.L)I 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Kc(_?` operator<<和operator>>
Ii
K&v<(] <oeHZD_OR OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
xqG`
_S
l 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
c8yD-U/- adxJA}K} template < typename Left >
~\Ynih struct value_return
Vxw?"mhP {
wF&\@H template < typename T >
yRy9*r= struct result_1
GRs ;-Jt {
sC}/?^q typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
\t1vYIY]T } ;
YV2^eGr. S#""((U$ template < typename T1, typename T2 >
kQ:2 @SOm struct result_2
!Q?4sAB {
cJty4m- typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
W6*(Y } ;
A#p@`|H#B } ;
;Lu}>.t P"~B2__* ]f-e/8$`@ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
N*z<VZ 'DIE#l` 下面我们来剥离functor中的operator()
q6,xsO,+ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
[0rG"$(0Y )WzCUYE 1/ return l(t) op r(t)
8G@FX $$Q return l(t1, t2) op r(t1, t2)
UjfB+=7I{L return op l(t)
mki=.l$O return op l(t1, t2)
q!7\`>.2:{ return l(t) op
Uligr_c? return l(t1, t2) op
0(..]\p^d return l(t)[r(t)]
jrW7AT)\ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
[F>zM v(0vP}[Q7E 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
y"]> Rr 单目: return f(l(t), r(t));
\k* ]w_m- return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
R0+m7mx#E 双目: return f(l(t));
Eod2vr=Q return f(l(t1, t2));
< ^&'r5H 下面就是f的实现,以operator/为例
,iHt*SZ,* @<AIPla struct meta_divide
?@u
&3/& {
fHgfI@{=j template < typename T1, typename T2 >
>Te{a*`"m: static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
WRnUF[y+) {
|;].~7^ return t1 / t2;
iUO5hdOM }
|)lo<}{ } ;
Fb*;5VNU. D QRt\! 这个工作可以让宏来做:
81KtK[?b (Hsfrc #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
7,jqA"9 template < typename T1, typename T2 > \
]F_u static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Z`f _e? 以后可以直接用
/2z2a-!r DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
G%P]qi 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
?,!qh (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
(kSkbwu @3G3l|~> zL{KK9Or 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
duM>(y 1-,l|K template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
IQ|~d08} class unary_op : public Rettype
Di L@NU!$q {
g"!B
| Left l;
@B[V'| public :
qv<VKJTi6] unary_op( const Left & l) : l(l) {}
8Ej2JMc 3sL#_@+yz template < typename T >
3j3AI7c typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=EG[_i{r {
4f>Vg$4 return FuncType::execute(l(t));
4v{gc/g }
J0x)m2
]02V,'x template < typename T1, typename T2 >
0 8U:{LL typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1,/oS&?E {
a7CJ~8-1K return FuncType::execute(l(t1, t2));
r+U-l#Q }
i\3`?d } ;
>Qi2;t~G } o=g) %8v?dB;>x` 同样还可以申明一个binary_op
"{&!fD~w 1M+mH#? template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Hu;#uAnxQ class binary_op : public Rettype
Z)ObFJMG5 {
m=#2u4H4 Left l;
0h5T&U]${Y Right r;
NQOdgp public :
!]"T`^5,Y binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
wWH5T}\ %II |;< template < typename T >
KI#hII[Q. typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
F&uU
,); {
Z*oGVr
g return FuncType::execute(l(t), r(t));
u6D>^qF}@' }
{5RM)J1
]@<O!fS template < typename T1, typename T2 >
qEywExdiu typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}3QEclZr {
Y(-+>>j_ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
z S^:Ng5 }
05w_/l+ } ;
Q.!D2RZc mH;\z;lyK C7nLa@ 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
j{nL33T% 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
VRT| OUq DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
g<tr |n 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。
RU@`+6j+ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
]r|X[9 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。。。
>8QLo8)3C 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
teET nz_L 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)
$_NVy>\& 下面是修改过的unary_op
V+DN<F- {Z$Aw4a"d template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
c!j$-Ovm class unary_op
2 y,f {
\|Us/_h Left l;
O$KLQ '0"n Kc0KCBd8]; public :
r IY_1 s_u@8e 6_ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
(Y:5u}*Y ]^E<e!z={$ template < typename T >
PjDYdT[ struct result_1
4OC^IS {
XZ}]H_, n typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
e![n$/E3R } ;
jq%Qc9y (xy/:i".V template < typename T1, typename T2 >
gm(`SC?a struct result_2
HW)> ` {
7$Jb"s typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
]haZ T\ } ;
r_F\]68 ~4<xTP\* template < typename T1, typename T2 >
Jt^a typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!Qy%sY {
r".*l?= return OpClass::execute(lt(t1, t2));
~ep-XO }
WRe9ki=R i^f*Em1 template < typename T >
*?:V)!.2z typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~+
Mp+gE {
&gR)Y3 return OpClass::execute(lt(t));
49W@?:b }
5bKM}?=L ~=67#&(R } ;
aJdd2,e x-1RmL_% VKqIFM1b 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
G)t_;iNL| 好啦,现在才真正完美了。
i&= I5$ 现在在picker里面就可以这么添加了:
n@[_lNa4GD `\ _>P@qz template < typename Right >
Ve)P/Zz}^ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
\MI2^JN {
<NKmLAfX return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
>xsbXQ>. }
t/%{R.1MN 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。
]ie38tX$ +-2o b90_m [J{\Ke0<e1 v]{F.N IyK^` y 十. bind
UI2TW)^2 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。
Rxb?SBa 先来分析一下一段例子
#!?jxfsFa 3EkCM_] ad)jw:n int foo( int x, int y) { return x - y;}
>f$NG bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
b'r</ncZ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
RD6n1Wb(@ 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。
-d>2&)5 我们来写个简单的。
nSy{{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:
R5Pk>-KF 对于函数对象类的版本:
9[2qgw\D \3"jW1Wb template < typename Func >
ZNDn! Sj struct functor_trait
ml,FBBGq|- {
(fA>@5n typedef typename Func::result_type result_type;
U_Jchi,! } ;
Kd r7 V 对于无参数函数的版本:
%cO^: h*>%ou template < typename Ret >
2x5^kN7 struct functor_trait < Ret ( * )() >
*c<6 Er>s {
d4~;!#< typedef Ret result_type;
PfR|\{( } ;
}]#&U/z 对于单参数函数的版本:
q\pI&B 4%B0H> template < typename Ret, typename V1 >
\E(^<Af struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
J8'1 ~$6 {
hv0bs8h typedef Ret result_type;
ty8>(N(~ } ;
!F:ANoaS 对于双参数函数的版本:
4aP 96 #My14u template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
/8#e < p struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
G{.[o6> {
))%f"=:wt typedef Ret result_type;
bN\;m^xfu } ;
|*/-~5" 等等。。。
Qz"+M+~%& 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
1oc@]0n b/{$#[oP` template < typename Func >
pwH*&YU struct func_return
iE EP~ {
`w&?SXFO8 template < typename T >
s:xJ }Ll struct result_1
8N"WKBj|_d {
KFO
K%vbM typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
nt()UC`5 } ;
$MQ<QP B[7,Hy,R template < typename T1, typename T2 >
yF6AI@y struct result_2
Wp:vz']V {
11#b%dT typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Ut'T!RD } ;
,:J[|9 } ;
#&r}J CP2wg . r_Ou\|jU 最后一个单参数binder就很容易写出来了
M6Xzyt| %{ rb,6 template < typename Func, typename aPicker >
=X5w=(& class binder_1
>m;nt}f'+ {
iZ}c[hC'3` Func fn;
}0anssC aPicker pk;
%f("3!#H public :
1twpOZ> k=9+"4: template < typename T >
0',buJncV struct result_1
"?aI {
4\|Q;@f typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
/8l@ndZf } ;
ST[TKL<] S!$S'{f< template < typename T1, typename T2 >
ZQKo ]Kdr struct result_2
Z+6WG {
d6[' [dG typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
>2),HZp^I } ;
6m]?*k1HC w[3a^ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
t&w.Wc X) ~&ns?z>x template < typename T >
(*6 .-Xn typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
2-Q5l* {
zd$?2y8 return fn(pk(t));
Hu6Qr }
.IY@Q template < typename T1, typename T2 >
ey9hrRMR typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
mP6}$D {
5+oY c- return fn(pk(t1, t2));
8:S+*J[gSn }
.nVY" C& } ;
c*zeO@AAn 4t%Lo2v!X% I;wxgWOP 一目了然不是么?
k}nGgd6XD 最后实现bind
x_<#28H! `~VL&o1> pYAKA1F template < typename Func, typename aPicker >
}m^^6h picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
r9M3rj] {
QbSLSMoL return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
acUyz2x }
"m6G;cv -
uO(qUa# 2个以上参数的bind可以同理实现。
*6AqRE 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。
L.. ~J~R.r/ 十一. phoenix
?F$ #t6Q Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
G;wh).jG5 )OFN0' for_each(v.begin(), v.end(),
#tsP (
w;Fy/XQ do_
:~W(#T,$E [
[9 :9<#?o^ cout << _1 << " , "
z ULHgG ]
PcZ<JJ16F$ .while_( -- _1),
|unvDXx- cout << var( " \n " )
,/V~T<FI )
pnx^a}|px );
adri02C/ baTd;`Pn 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:
IaRwPDj6 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
F|!=]A< operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
9mXmghoCO 那么我们就照着这个思路来实现吧:
V,c^Vqy ^jS1g*nrN u^^jt(j template < typename Cond, typename Actor >
`.pd %\ class do_while
nwfu@h0G {
0(u}z Cond cd;
%q;y74 Actor act;
V(LfFO{^>? public :
ZR|s]' template < typename T >
:?z@T[- struct result_1
u-jc8W`Zd {
B+R|fQ typedef int result_type;
D(|+z-}M } ;
N`H`\+ <Tbl|9 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
p^w)@^f rbv template < typename T >
J~`!@! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3rN}iSF^ {
L_:~{jV do
e~># M$ {
uuh._H}- act(t);
IS[q'Cv* }
"B"ql-K while (cd(t));
g%^/^<ei return 0 ;
NgsEEPu? }
,SdxIhL } ;
*'M+oi ,d.5K*?aI `{yI|
Wf 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
{`)oxzR 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。
L:@COy 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。
f0%'4t 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。
~@ <o-|# 下面就是产生这个functor的类:
wpQp1){%Q ?=_w5D.3J vF@|cTRR) template < typename Actor >
9|@5eN:N class do_while_actor
/&@q*L {
9[YnY~z) Actor act;
oL>o*/ public :
(+zU!9}I1 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
m`xYd "5N$u(: b template < typename Cond >
yF|28KJ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
b rDyjh } ;
Iv9U4 9-1'jNV *h5L1Eq 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
;8e}X6YU 最后,是那个do_
%g>k0~TRf# vs$.i /9D
mK%d class do_while_invoker
(&V*~OR {
tv`c"Pb public :
z([HGq5 template < typename Actor >
rt)[}+ox do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
sUxEm}z {
0oi.k; return do_while_actor < Actor > (act);
wJgGw5 }
fcohYo5mh } do_;
KNP^k$=)3c q/@r# 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
H#nJWe_9A 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
&!'R'{/?X 最后来说说怎么处理break和continue
y6G6wk; 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。
jzi^OI7 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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