一. 什么是Lambda
,GK>|gNsb 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
vjHbg#0 % 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,
9DIG K\ g$A1*<+ [\VzI\vb ?}W:DGudZ class filler
+G?3j ,a\ {
+/ #J]v- public :
m+o>`1>a void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
8'zwyd3 } ;
wtZe\h -/h$Yb 0Vg8o @ 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:
^0r@", j#-74{Y$
J 9<R:)Df U8moVj8w1 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
"dA"N$ &=f%(,+ 1f}Dza9 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
v'|Dj^3[ 5bgx;z9 Sna7r~j vZ*593C8 二. 战前分析
EB)0 iQ 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。
>:Rc%ILym 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
^D!UF(H C3D1rS/I ]Fa VKC~3 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Z{%h6"" /* --------------------------------------------- */
J H6\;G6 vector < int *> vp( 10 );
v=|ahsYC transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
.rwZ`MP /* --------------------------------------------- */
/H}83 C sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
yXlzImPn /* --------------------------------------------- */
O%rjY int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
0'a.Ypf /* --------------------------------------------- */
n`}vcVL; for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
ZVeY`o(uE /* --------------------------------------------- */
=T9QmEBm for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
g&v2=&aj |',MgA f\1)BZ'I e;,D! 看了之后,我们可以思考一些问题:
a:1-n%&F 1._1, _2是什么?
"`16-g97 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。
_8kZ>w( L 2._1 = 1是在做什么?
k|1/gd5 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。
cu.f]' 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。
4h?[NOA" i{xgygp6f |6$6Za]: 三. 动工
=ejkE;
%L 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
)V} t(>V 8IbHDDS }~yhkt5K }>>BKn
template < typename T >
| M4_@P class assignment
ux'!1mN {
L3,p8-d9Z T value;
pGzzv{H public :
Y0
Ta&TYZ0 assignment( const T & v) : value(v) {}
3
rV)JA template < typename T2 >
k#&d`?X T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
vEk
jd# } ;
>`SIB; &>j V!(Ty%7 7vubkj& 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
H9F\<5n]-l 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
;i@,TU *{/BPc0* a)/!ifJ; 'WUd7 class holder
ZG"_M@S. {
3[amCKel public :
=a$7OV. template < typename T >
\x5b=~/ assignment < T > operator = ( const T & t) const
U@Y0 z.Y {
\ym3YwP4/: return assignment < T > (t);
by (xv0v; }
q ^Un,h64t } ;
pqmtN*zV ;*Ldnj;B DY/xBwIF 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
Mj|\LF + >|'u:`A static holder _1;
;shhgz$ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
aEM2xrhy, JvX]^t/} for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
y@Z@ eK3 而不用手动写一个函数对象。
b"DaLwKkz FL*qV"r^n pyJY]"UHVE
T)?:q 四. 问题分析
GH[ATL 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。
<[Oe.0SGu 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。
\"Jgs. 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
W;!OxOWZJ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
ova4 下面我们可以对这几个问题进行分析。
0}H7Xdkp jMr [UZ 五. 问题1:一致性
EIQ`?8KSR 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?|
i[_B~/_ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
X?whyD)vE@ |7ct2o~un struct holder
89hV{^ {
HueGARS //
?i'N9 /( template < typename T >
j.or:nF T & operator ()( const T & r) const
NhJ]X cfP8 {
%n?_G| return (T & )r;
I(m*%> }
7W[+e& } ;
[>--U)/ s R/z)U_ 这样的话assignment也必须相应改动:
k6eh$*! hNU$a?eVpR template < typename Left, typename Right >
PzF>yG[ class assignment
WAq!_xE {
28 Q\{Z. Left l;
oD<aWZ"Z Right r;
6sjd:~J: public :
U/ds(*g@ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
,L_u
X template < typename T2 >
NW]zMU{c T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
wCQ.?*7-9Q } ;
POXd ,ON9 ;*(i}' 同时,holder的operator=也需要改动:
[/=Z2mtA fM/~k>wl template < typename T >
!#y_vz9 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
~cv322N {
5nV IC3N+1 return assignment < holder, T > ( * this , t);
x3AAn,m8 }
Q6PaT@gs @bRKJPU9) 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。
1u8 k} 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
=0t<:-?.- XgI;2Be+&a return l(rhs) = r;
t1`.M$ 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。
Talmc|h 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
'[Zgwz;z *Z8qd{.$q template < typename Tp >
J5!-<oJ/ class constant_t
&M>o {
AXpg_JC const Tp t;
fK|P144 public :
CSwPL>tUV constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
:y.~IQN template < typename T >
I:6H65(& const Tp & operator ()( const T & r) const
9ls*L!Jw {
0^3n#7m;K return t;
'pnOHT }
6Vgxfic } ;
;&dMtYb B ({g|}|G+ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
M3G ecjR 下面就可以修改holder的operator=了
0Ke2%+yqJ 2kcDJ{( template < typename T >
(u4'*[o\t assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
~ <36vsk {
Q{|_"sfJ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
F'-,Ksn }
~8&P*oFC F%f)oq`B 同时也要修改assignment的operator()
cT5BBR <0!<T+JQ template < typename T2 >
!k Heslvi T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
*/HW]x|?V~ 现在代码看起来就很一致了。
,8.$!Zia 8<x&
Xd 六. 问题2:链式操作
7|xu)zYB 现在让我们来看看如何处理链式操作。
6p9 {z42 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。
Y(u`K=* 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。
nAC>']K4$ 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。
U.WXh(`% 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
D*>#]0X ~.>8ww template < typename T >
$V !25jQ struct result_1
vb|
d {
7p-
RPC typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
IhN^*P:Fo } ;
R.?PD$;_M ~{GTL_w 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:
CZE!@1"<{ W^7yh&@lU template < typename T >
p~NHf\ struct ref
$;&l{=e2) {
_e/Bg~ typedef T & reference;
/ ykc`E?f } ;
:dQRrmM template < typename T >
dBwoAq`' struct ref < T &>
[mQdc?n\ {
]9PG"<^k typedef T & reference;
&Yo|Pj } ;
~%2yDhdQ lMH~J8U3 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
M.xZU\'ty Qea"49R template < typename T >
8A5/jqnqt typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
W/3sJc9 {
@q`T#vd return l(t) = r(t);
0@[*~H0{n }
C_'EO<w$ 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。
p/88mMr 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
1szObhN-l rW090Py 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
Mna
yiJl _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
TtF+~K _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
cly} [<w! +5 调用divide的对象返回一个add对象。
zVa&4 T- 最后的布局是:
}n
"5r(*^@ Add
* nFzfV / \
q7<d|s Divide 5
{F2Rv / \
yXoNfsv _1 3
)0/*j]Kf 似乎一切都解决了?不。
7{(UiQbf 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。
Z#B}#*<C 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。
a5R.
\a<q 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:
3tCTPZy wJ pb$; template < typename Right >
QeC\(4? assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Ov<c1y;f Right & rt) const
nGe4IY\-w {
<ch}]-_ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
`^,E4Q y }
:V5 Co!/+ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
&A*E)T#># 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。
1
z~|SmP1 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。
C0KFN 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。
oe.Jm#?2. 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。
FZn1$_Svr 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
<tBT?#C9+ 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
l^}u S|c( u:lBFVqk template < class Action >
OdZ/ \_Z class picker : public Action
d,N6~?B {
qD4s?j-9 public :
i+qg*o$ picker( const Action & act) : Action(act) {}
8b.k*,r> // all the operator overloaded
#^r-D[/m } ;
wM4{\ f\ K}cA%Y 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。
]7cciob 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:
;akW i] z/`+jIB template < typename Right >
S9P({iZK picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
:e=7=|@7 {
0RtZTCGO return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
yna!L@ *@, }
{q`8+$Z; ?wPTe^Qtv Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
u9|Eos i 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
x}pH'S7 TK18U*z7J template < typename T > struct picker_maker
X4S|JT {
nvf5a-C+q typedef picker < constant_t < T > > result;
i_Q1\_m ! } ;
m!G(vhA,_w template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
5hy7}*dR {
a'|]_`36x typedef picker < T > result;
esA^-$ } ;
APF`b ;Us6:}s 下面总的结构就有了:
gh*k\0 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。
y\;oZ]J 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。
C(v'7H{4cW picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
-s2)!Iko& 至此链式操作完美实现。
Qc-W2% 9)]`le W|@SXO)DY 七. 问题3
! PGCoI 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。
9C,gJp}P \mGb|aF8 template < typename T1, typename T2 >
NAE|iyw ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2= ;ZJ {
Lf^
7| return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
r+[g.` }
yC5>k;/6#K uKXU.u*C 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:
aC1 xt( nRqP_*] template < typename T1, typename T2 >
rwUhNth-Qh struct result_2
u c!6?+0h {
KYB3n85 1 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
,Aq, f$5V } ;
B^dMYFelJ (AZneK
:* 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
W%ix|R^2] 这个差事就留给了holder自己。
:/=P6b; 8M!9gvcaO 1@~%LV template < int Order >
u"v$[8 class holder;
7YTO{E6]d\ template <>
C'A
D[`p class holder < 1 >
L!33`xef' {
:jTbzDqQ public :
jzDPn<WQ template < typename T >
AX@bM struct result_1
;MYK TE>m {
79)iv+nf\l typedef T & result;
rM~Mqpk } ;
S?v;+3TG template < typename T1, typename T2 >
C|FI4/-e struct result_2
`ZC -lAY {
)06. dZq\ typedef T1 & result;
nrpbQ(zI* } ;
t9W* N\ template < typename T >
mp(:D&M typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
T^|6{ S\ {
tJd/uQJ return (T & )r;
uh)f/)6 }
-t`KCf,0 template < typename T1, typename T2 >
65&+Fv typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
?5d[BV {
,0Udz0 return (T1 & )r1;
='eQh\T) }
K nn<q=';G } ;
G7-.d/8|^ =1B;<aZH! template <>
) { "}bMf class holder < 2 >
sDHFZ:W {
P)=$0kR3 public :
0[Zs8oRiI template < typename T >
MGKSaP;x struct result_1
'OYnLz`"6 {
.0y .0=l typedef T & result;
It'PWqZtG } ;
kafj?F template < typename T1, typename T2 >
[DSzhi] struct result_2
NTM.Vj
-_h {
,}OQzK/"mP typedef T2 & result;
Bb5RZ#oa } ;
\xZ6+xZd1 template < typename T >
#)%dG3)e typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
#|l# {
);z/
@Q return (T & )r;
y=y#*yn & }
ZoKX ao template < typename T1, typename T2 >
VelX+|w typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
R?,XSJ {
9;pD0h| return (T2 & )r2;
6x_D0j%^] }
%i9*2{e#~ } ;
za4:Jdr 6$$ku <m?/yREK2 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> >。
r?n3v[B 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
9d,2d5Y 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Ba|76OBRJ 2`/p V0 return l(i, j) = r(i, j);
^5gB?V, 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
..ht)Gex o{
\r1<D return ( int & )i;
Q(YQ$i"S return ( int & )j;
W\yaovAt 最后执行i = j;
OOX}S1lA 可见,参数被正确的选择了。
Jro%zZle *[['X%f {BJn9B 6Yx/m lMBXD?,,J 八. 中期总结
pSJc.j 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
0j|JyS:}G 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Jq?"?d|: 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
!tofO|E5 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
gkDlh{ 0V:PRq;v0 rwou[QU 3DO
^vV |nj,]pA t1tZ:4 九. 简化
;O7<lF\7o 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
dg]: JU 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
n$y)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:
VlQaT7Q 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
t<2B3&o1 +-*/&|^等
,] ,dOIOwn 2. 返回引用。
|cE 69UFB =,各种复合赋值等
9nPc>O$ 3. 返回固定类型。
PKM8MYvo 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
mN:p=.&
< 4. 原样返回。
r/vRaOg>X operator,
AR-&c 3o 5. 返回解引用的类型。
L.@o operator*(单目)
IZkQmA= 6. 返回地址。
.3.oan*i operator&(单目)
IaLCWvHX 7. 下表访问返回类型。
)!&7X L[ operator[]
JW4~Qwx 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
]dKLzW:l operator<<和operator>>
\We\*7^E [nam H a OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
P+~{q.|._c 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
!5P\5WF~Y VY5/C;0^h template < typename Left >
?x(]U+ struct value_return
#X(KW&;m {
u!As?AD. template < typename T >
Sb&[V>!2^ struct result_1
$i+
1a0%n {
#FBq8iJ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
H7KcPN(0 } ;
&K_"5.7-56 0]c 2 T template < typename T1, typename T2 >
9o]h}Xc struct result_2
<4{,u1!t {
%/o8-N|_[ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
xi.L?"^/! } ;
&ESE?{of) } ;
>t,BNsWB h98_6Dw(] (CRY$+d 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
hDp
-,ag{ \)=X=yn2 下面我们来剥离functor中的operator()
v:MJF*/ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
pFLR!/J YI=03}I return l(t) op r(t)
v(T;Y=& return l(t1, t2) op r(t1, t2)
G H
N return op l(t)
{jX
h/` return op l(t1, t2)
cvR|qHNX return l(t) op
))"
*[ return l(t1, t2) op
|-Z9-rl return l(t)[r(t)]
7T]}<aK<c[ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
I@ l'Fx x: `]uOp 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:
7(m4,l+( 单目: return f(l(t), r(t));
$z!o&3c'x return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
D6trqB 双目: return f(l(t));
`zNvZm -E return f(l(t1, t2));
-'FzH?q: 下面就是f的实现,以operator/为例
uP\?y(=" 0f).F struct meta_divide
rzH*| B0g {
pJC@}z^cw template < typename T1, typename T2 >
hKq#i8py static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
aHosu=NK {
Vd2bG4*= return t1 / t2;
iV!o)WvG,F }
)1%l$W } ;
'k=GSb `)`J 这个工作可以让宏来做:
Np4';H HhN;&67~Z #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
DGl_SMJb template < typename T1, typename T2 > \
o+sb2:x static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
/
AFn8=9'^ 以后可以直接用
LXr
yv;H DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
-s`/5kD 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
xEN""*Q (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。。。)
^EGe%Fq*x] zY\pZG HS"E3s8 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
[:-Ltfr tG(# &54 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
+H5=zf2 class unary_op : public Rettype
0?} ),8v> {
jm1f,=R Left l;
(9r\YNK public :
vdFy}#X unary_op( const Left & l) : l(l) {}
g9>
0N#< XUT,)dL template < typename T >
LeBuPR$ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3+mC96wN {
%N#8D<ULd return FuncType::execute(l(t));
t\J5np }
okfGd=
& T4,dhS| template < typename T1, typename T2 >
gUf-1#g4\` typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
iHoQNog-! {
)N`a4p return FuncType::execute(l(t1, t2));
N|[P%WM3 }
<[O8{9j } ;
g4,>cqRkq $\kqh$") (q'w"q j 同样还可以申明一个binary_op
EoM}Co G8%Q$ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
{3@lvoDT class binary_op : public Rettype
gqR?hZD {
7=yC*]BH-= Left l;
O,(p><k$/ Right r;
Fm(~Vt;%u public :
OQ&?^S`8', binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
9 p6QNDp B{'x2I#, template < typename T >
et|QW;*L typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
c e`3& {
xQV5-VoFC return FuncType::execute(l(t), r(t));
9U1cH qV }
<Z%iP{ `9QvokD template < typename T1, typename T2 >
>vE1,JD)w typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!e?;f=1+E {
~e,k71 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
,L ;ueAo }
~Xi_bTAyAW } ;
4:\1S~WW ({=:
N iHy=92/Ww 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
kfER 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
hhjT{>je DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
ax{+7 k 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
g3~e#vdz 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
siveqz6h 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
)-$Od2u2c 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
e(7F| G* 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)
2_lgy?OE` 下面是修改过的unary_op
9?c0cwP? WE""be8 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
h=6Zvf<x class unary_op
7\*_/[B {
PLDg'4DMg Left l;
j'Ry.8} {qO[93yg)/ public :
\6A-eWIQif S]3K5Z| unary_op( const Left & l) : l(l) {}
aw9/bp*N ?f!w:zp template < typename T >
Y;3DU1MG0 struct result_1
gMe)\5`\Y {
*^R?*vNs typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
! 6yoD } ;
5Ug.J{d 2QwdDKMS_ template < typename T1, typename T2 >
TVVL1wZ struct result_2
* SH5p {
<SeK3@Gi typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
SV%;w> } ;
},9Hq~TA :o$k(X7a template < typename T1, typename T2 >
&DoYz[q typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_U}pdzX? {
ismx evD return OpClass::execute(lt(t1, t2));
ciRn"X=l }
/VFh3n>I2 &AR@5M u template < typename T >
*x[ZN\$`Y typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
X|!VtO {
AlP}H~|M7 return OpClass::execute(lt(t));
y;zp*(}f$h }
F_>OpT .Cq'D. } ;
Wk1o H DC?U+ Ox.6]W~ 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
mS)|i+5 好啦,现在才真正完美了。
wrw4Uxq 现在在picker里面就可以这么添加了:
)l 0\TF Nn/me template < typename Right >
DIrQ5C picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
D#VUx9kugv {
NDsF<2A4 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
\NE~k)`4j% }
u-v/`F2wN 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。
4%k{vo5i x-0O3IIE 5d ?\>dA ?T.'
q hnOo T? V 十. bind
9j'(T:Zs 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。
bH6i1c8 先来分析一下一段例子
;UU`kk e,J
q<=j >;wh0dBe int foo( int x, int y) { return x - y;}
eK8y'VY bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
,2yIKPWk bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
_JEe] 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。
[g<rzhC~= 我们来写个简单的。
r.WQ6h/eZ5 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
B!J~ t8 对于函数对象类的版本:
Y)V)g9 5?] Dn k.o template < typename Func >
1}=@';cK* struct functor_trait
8.`*O {
m$XMq typedef typename Func::result_type result_type;
l~mC$>f } ;
$"e$#<g 对于无参数函数的版本:
Sbzx7 *X $p( template < typename Ret >
7{W#i<W struct functor_trait < Ret ( * )() >
CdZS"I {
HpCTQ\H typedef Ret result_type;
o5h*sQ9 } ;
}0okyGg>q 对于单参数函数的版本:
a_z1S Z2[ 7)-uYi]
dA template < typename Ret, typename V1 >
)
dB?Ep| struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
_P}wO8 {
uO^,N**R# typedef Ret result_type;
x<Ac\Cx } ;
jNbU{Z%r 对于双参数函数的版本:
%4$J.6M b )(si/]\ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
'QOV! D struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
TxA%{0 {
%(}%#-X typedef Ret result_type;
]broU%#" } ;
8"=E0(m 等等。。。
{ POfT
m} 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
zE8qU; VX6M4<8 template < typename Func >
KFhnv`a.0 struct func_return
*KYh_i {
./qbWr`L template < typename T >
cgV5{|P struct result_1
$?*XPzZ {
/A82~ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
fG"4\A } ;
/Z1>3=G by bbG!Fg=qQ? template < typename T1, typename T2 >
Dzr(Fb struct result_2
Ue&I]/?;$ {
[M#I Nm} typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
n2N:rP } ;
D6fGr$(N% } ;
/4>|6l= gg?O0W{ Z}`A'#! 最后一个单参数binder就很容易写出来了
~Q2,~9Dkc QD*\zB template < typename Func, typename aPicker >
j&l2n2z class binder_1
,e@707d`\ {
lEC91:Jyt Func fn;
91oAg[@4G aPicker pk;
#9/S2m2\YG public :
9Itj@ps \Lz4ZZjSY template < typename T >
w)<h$<tU struct result_1
yv(\5)XF {
t-Zk)*d/0 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
w=x
[=O } ;
O[5u6heNMr "vF7b|I template < typename T1, typename T2 >
EMw
biGV struct result_2
X8~gLdv8 {
f}:W1&LhI? typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
PbIir= } ;
4*?JU
v +`+r\*C5 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
.]LP327u Ixr#zt$T-G template < typename T >
a3B^RbDP&8 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Y/`*t(/5 {
*:,y`!F=y return fn(pk(t));
x`Ik747^v }
vx4Jk]h+=L template < typename T1, typename T2 >
q":0\ar&QT typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
P7y.:%DGD0 {
A>Xt 5vk+ return fn(pk(t1, t2));
T]y^PT<8? }
r=:o$e } ;
ds<q"S{p {f[X) =Y<RG"]a&J 一目了然不是么?
k%h%mz 最后实现bind
[|dQZ vj+ S rRd8W}B template < typename Func, typename aPicker >
|C3~Q{A picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
|emZZj {
FW,@.CX return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
5 $:
q }
S#f}mb0, ca?;!~%zA 2个以上参数的bind可以同理实现。
L7 g4' 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
3`>nQ4zC sI#r3:?i 十一. phoenix
Q??nw^8Hi Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
}@NT#hD TI^M9;b for_each(v.begin(), v.end(),
P'p5-l UK (
e2*Fe9: do_
D?@e,e [
Ilv
_. cout << _1 << " , "
Y|y X]\, ]
Q(7M_2e7 .while_( -- _1),
.80L>0 cout << var( " \n " )
@Yy']!Ju )
5Q.z#]Lg );
ey! { iTg7@% 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
?j-;;NNf 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
c&u~M=EW operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Gw0MDV&[ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
1)N{!w` v
%GcNjZk5 {ZrB,yK template < typename Cond, typename Actor >
g
xf|L>= class do_while
d@0& {
d vTsbs/6 Cond cd;
u @eKh3! Actor act;
Lyj0$wbH` public :
#E#.`/4 template < typename T >
Y~ ( <H e? struct result_1
sCw X| {
yHt
`kb2 typedef int result_type;
|m /XGr } ;
Rr3<ln +7|Q d}\X do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
GO=3<Q{; {'R\C5:D7 template < typename T >
o6~9.~_e typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|jwN8@ {
ZJeTx.Gi6 do
T%p/( {
^lYa9k act(t);
H<bK9k)E }
.<|.nK` 6 while (cd(t));
{^qp~0 return 0 ;
L4C_qb k;: }
M4m90C;dq } ;
"G,$Sqi@ m6D]
hJcN*2\: 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
JSOgq/\ 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
uY'77,G_J 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
3Az7urIY 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
,F)9{ <r] 下面就是产生这个functor的类:
_>"f&nbO V=LJ_T"z0 hRWRXC9 template < typename Actor >
pg;y\} class do_while_actor
2UGnRZ8:1Y {
=
rLL5< Actor act;
]E/~PV public :
DD]e0 pa do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
TUaW'
mtQlm5l template < typename Cond >
|#6))Dh picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
vuCl(/P` } ;
Z<,$XvL ~-.^eT kP {zf)im[. 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
|`50Tf\J 最后,是那个do_
#mDeA >b _:Jra #& 5} class do_while_invoker
6]*~!al? {
@Ht7^rz+S public :
I3wv6xZ2 template < typename Actor >
'8|y^\ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
.h;PMY+ {
6mH --!j return do_while_actor < Actor > (act);
^bjaa }
+9[/> JM } do_;
'l| e}eti> 1 ynjDin< 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
pDg_^| 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
I|#1u7X%] 最后来说说怎么处理break和continue
?tJyQT 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。
fZ*LxL 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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