一. 什么是Lambda
co{i~['u 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
cq}i)y 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,
hQaa"U7[ 4VHX4A}CgA b?k6-r$j iVA=D&eZ class filler
+<fT\Oq# {
J9lG0 public :
VMw[M^ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
fwv.^kx } ;
*|6*jU lF~!F<^9 S0?e/VWy 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
/}nq?Vf ]fJ9.Js -=)+)9~G Q; BD|95nl for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
C;oO=R3r e(vnnv?R{ yZ,S$tSR 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
{VKP&{~O ksF4m_E>YB rAS2qt Vn?|\3KY 二. 战前分析
69N8COLB 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。
>Y;[+#H[ 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
~z7Fz"o< B
!Z~j T Pa"[&{ : for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
-gpHg /* --------------------------------------------- */
M\r=i>(cu vector < int *> vp( 10 );
i: 7cdhz transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
`h<>_zpjY /* --------------------------------------------- */
3]67U}` sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
w$jq2?l /* --------------------------------------------- */
X)S4vqf} int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
Kc+TcC /* --------------------------------------------- */
:a_MT for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
yDAvl+
/* --------------------------------------------- */
6NGQU%Hd for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
C@ "l" )TwA?kj yXBWu=w3`O RSIhZYA 看了之后,我们可以思考一些问题:
tD6ukK1x 1._1, _2是什么?
$"fO/8Ex 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
j){0>O.V 2._1 = 1是在做什么?
PKYm{wO- 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
U%KsD 4B Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
fDwqu.K | v:fP;zc 4Q~++PKBe 三. 动工
a@m
64l) 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
:+%Yul XF?"G<2 Y.E]U!i* 4q\gFFV4 template < typename T >
7A{,)Y/w ^ class assignment
p)s*Cw {
DS0:^TLI T value;
Qk].^'\ public :
dl+:u}9M$ assignment( const T & v) : value(v) {}
ogG:Ai)90 template < typename T2 >
B0,C!??5
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
x{1S!A^ } ;
)V9wU1. A4Tjfc,rx9 +4V"&S|& 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
5wbR}`8 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
9HZR%s[J iy [W:<c7j AP0z~e 3mT6HGSKR class holder
(~]0)J {
DxxY<OkN public :
>!%+) template < typename T >
h:4F?'W assignment < T > operator = ( const T & t) const
'nfdOX.d {
6dKJt return assignment < T > (t);
hf5+$^RZ }
Dj'+,{7,u } ;
y
hNy 5wa!pR\c IV|})[n* 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
c:`CL<xzU gS.,V!#t static holder _1;
? ;$f"Wl Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
73kI%nNB rl:D>t(:. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
eI=:z/pd 而不用手动写一个函数对象。
hGj`IAW z;PF%F T;{"lp. G>S3? jGk 四. 问题分析
nOq`Cwh9 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。
PbY=?>0 z 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。
\Z$MH`_nu 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
NkYC( ;g 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
2t:CK 下面我们可以对这几个问题进行分析。
AQgm]ex< @K}Bll.E 五. 问题1:一致性
'%KaAi$ 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?|
9&'HhJm 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
{hBnEj^@ sQ8kLS_q8 struct holder
W|V9:A {
Io]KlR@!T //
qw}.
QwPT template < typename T >
`0Xs!f T & operator ()( const T & r) const
=4LyE6 {
[*^rH: return (T & )r;
]3CWb>!_ }
YI+o:fGC5 } ;
J6g:.jsK! \OK"r-IO 这样的话assignment也必须相应改动:
DcmRvi)&6 )X'ln template < typename Left, typename Right >
K# BZ Jcb class assignment
QR h %S{ {
!_+ok$"d Left l;
&6\f;T4 Right r;
E\*M4n\! public :
@_Es|(4 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
&eWnS~hJ template < typename T2 >
;BW9SqlN T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
xv0y?#`z } ;
P7
R}oO_n: 0 1:(QJ 同时,holder的operator=也需要改动:
<&iLMb:% F3&:KZ!V&m template < typename T >
&?3P5dy_ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Y>I9o)KR {
0"DS>:Ntk return assignment < holder, T > ( * this , t);
|!*abc\`(` }
mjJ/rx{kbw xOdLct 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
-\V;Gw8mD 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Zxn>]Z_ lfyij[6q+ return l(rhs) = r;
x(y=.4Yf+ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
TZw['o 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
lCJ/@) A4f;ftB template < typename Tp >
#s|,oIm class constant_t
lcuqzX{7 {
u~\ NL{ const Tp t;
DXx),?s> public :
nv%0EAa#} constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
LqoH]AcN template < typename T >
nVGWJ3 const Tp & operator ()( const T & r) const
smat6p[ {
A5%cgr% 6 return t;
eNFZD1mS }
qHC/)M#L } ;
!&5B&w{u~! Jb]22] 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
*KDwl<^A 下面就可以修改holder的operator=了
]vq=~x '2v$xOh!y template < typename T >
(V#*}eGy assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
#An_RU6h {
wo_iCjmK return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
0t.v }
>3)AO04=; !sav~dB) 同时也要修改assignment的operator()
oL*ZfF3 G33'Cgo:, template < typename T2 >
!E_RD,_ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
gbN@EJ 现在代码看起来就很一致了。
s -),Pv| );L +)UV 六. 问题2:链式操作
!l~3K(&4 现在让我们来看看如何处理链式操作。
i2n66d 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。
`bcCj~j 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。
c$~J7e6$ 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。
x}H%NzR 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
zmh5x{US1 <x\I*%( template < typename T >
K]yUPx struct result_1
KhPDkD- {
KAm$^N5 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
x*0mmlCb } ;
BnIZ+fg= +V/m V7FK 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:
}BLT2]y0 'kk
B>g7B template < typename T >
jjJ l\Vn struct ref
SAGECK[Ix {
sr`)l& t? typedef T & reference;
Tg/rV5@ka } ;
VMV~K7%0 template < typename T >
T``~YoIdz struct ref < T &>
^li(q]g1! {
DK }1T typedef T & reference;
=\)qUs\z } ;
MI*@^{G cK6IyJx- 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
1iIag}?p Q)l~?Fx template < typename T >
6Z68n typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
d> L*2 g {
2 [yfo8H return l(t) = r(t);
H&=3rkX }
?\Lf=[ 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。
b'TkYa^ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
+u'y!@VV oSB0P 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
#;Z+X) _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
_:.'\d( _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
(S
k+nD +5 调用divide的对象返回一个add对象。
_-bEnF+/0 最后的布局是:
jGKas I` Add
$Y_v X
2 / \
ulxy 4] h Divide 5
*OMW" NZ; / \
L$s;tJ _1 3
h|Udw3N1L 似乎一切都解决了?不。
&Un^
_M 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。
Pqb])-M9p 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。
h6C:`0o 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:
Kgu#Mi~ !nyUAZ9 : template < typename Right >
iXFN|ml assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
p/.[cH Right & rt) const
AcxC$uh {
ro*$OLc/ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
O7GJg;>? }
Hp?uYih0 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
8i'EO6 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。
DJ<F8-sb2r 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。
0FEn& \2< 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。
hNGD`"U 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。
;mLbgiqQ J 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?
+5IC-=ZB 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:
_!C'oG6s? Zlf)
dDn template < class Action >
LFV',1+ class picker : public Action
%<Te&6NU' {
QX&1BKqWn public :
coFQu ;i picker( const Action & act) : Action(act) {}
\,G7nT // all the operator overloaded
#Yr/GNN } ;
29GcNiE`T k4Ub+F 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。
H`X>
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:
TWAt)Q"J ^Q""N< template < typename Right >
BA cnFO picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
nPo YjQi {
TBp$S=_** return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
S2/c2 }
)|f!}( p 5S:#I5Wa Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
a?%X9 +1A 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
eS9/-Y HErTFY+vC template < typename T > struct picker_maker
2bU3*m^M {
%^}3:0G typedef picker < constant_t < T > > result;
uN V(r" } ;
O
[GG<Um template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
PNgj 8J4 {
ZiodJ"r typedef picker < T > result;
X<J
NwjM% } ;
@%@uZqQ4 jI0gQ [ 下面总的结构就有了:
+avu&2B functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
rwr>43S5<3 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
_O~DJ" picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
'VCF{0{H~ 至此链式操作完美实现。
s)W^P4< T:S+Pt~ g!5`R`7 七. 问题3
2'W3:
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
|RX uO lCg'K(|" template < typename T1, typename T2 >
e"P>b? OY ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:a(er'A {
^yiRrcOo return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
[_ESR/&N }
u$d
T^c "1_eZ ` 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:
XJTY91~R )2C`;\/: template < typename T1, typename T2 >
/,A:HM>B struct result_2
%gDMz7$~ {
($&i\e31N typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
BKe~y } ;
&^^zm9{ *?%DdVrO@ 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?
#WlIH7J8Tc 这个差事就留给了holder自己。
B'B,,Mz FS30RP3
`/ %g}ri8 template < int Order >
PvX>+y5 class holder;
sF}T9Ue template <>
_M=
\s>;G class holder < 1 >
dX-Xzg {
82Dw,Cn public :
%JmSCjt`G template < typename T >
z/aZD\[_ struct result_1
!_)*L+7f_ {
n#,|C`2r typedef T & result;
hl?G_%a } ;
U7(84k\j template < typename T1, typename T2 >
C]K|;VQ struct result_2
z/(^E8F {
jHq.W95+P typedef T1 & result;
B uV@w-| } ;
@13vn x template < typename T >
;QQLYT typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
.~qu,q7k~ {
Zoh[tO return (T & )r;
k2o98bK&; }
Q.Tn"rE| template < typename T1, typename T2 >
I|]~f[xI typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
'v iF8?_ {
{b~l[ return (T1 & )r1;
4JSf t
t }
tWy0%
- } ;
4%
)I[-sH )J#7:s]eo template <>
0L1NZY^! class holder < 2 >
<m:8%]%M6 {
zts%oIgV public :
HM ;9%rtO template < typename T >
Svj%O( struct result_1
@DG$ {
$Kn{x!,"( typedef T & result;
Q[J% } ;
tb#. Y template < typename T1, typename T2 >
5SKj% %B2, struct result_2
:clMO| {
xG i,\K\: typedef T2 & result;
CL oc } ;
+x$GwX template < typename T >
~p^&`FA typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
"HSAwe`5jU {
A46z2 return (T & )r;
daS l.:1 }
6jT+kq) template < typename T1, typename T2 >
aj;OG^(!2_ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
F@
lJk|*_ {
gSS2)Sd} return (T2 & )r2;
'B0=
"7 }
5> M6lwS } ;
v?Q&06PMRc ~Qjf-| 7:'7EqM 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> >。
V'y,{YpP 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
$6Z@0H@X 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
9M{z@H/ S?n, O+q return l(i, j) = r(i, j);
jt5en;AA[ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
dHjJLs_ |c,,*^ return ( int & )i;
D0NSzCHx return ( int & )j;
w3oh8NRs_ 最后执行i = j;
:s|" ZR 可见,参数被正确的选择了。
k4Ed 7T- I[u%kir #5*|/LD @*kQZRGK7 M-Gl".*f 八. 中期总结
KneCMFy 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:
ha_&U@w 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
#_)<~ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
QEo
i9@3 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
n@IpO
i$Q _)AX/%^% ##Jg>HL' ;#a^M*e zyb>PEd. GSck^o2{ 九. 简化
^i>Tm9vM 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。
(Q~ p"Ch 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
<49Gsm&0 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:
?86q8E3;& 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
A"Q6GM2;Io +-*/&|^等
%dA6vHI, 2. 返回引用。
aYc*v5QN3 =,各种复合赋值等
RJ+i~;- 3. 返回固定类型。
@,btQ_'X 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
oNW5/W2e; 4. 原样返回。
vhe[:`=a operator,
?J[m)Uo/K 5. 返回解引用的类型。
1yHlBeEC operator*(单目)
Q7uhz5oZ 6. 返回地址。
l0hcNEj{W operator&(单目)
,ru2C_LQ 7. 下表访问返回类型。
7{0;<@ operator[]
y>4r<YZQ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Vu6$84>-, operator<<和operator>>
@K{1O|V J0xV\O
!e 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。
3-^z<* 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Vqr#%.N 2/[J<c\G template < typename Left >
,|:TML struct value_return
l-?B1gd,l {
zvJQ@i"Z template < typename T >
`cu W^/c struct result_1
-B+Pl* {
b8Bf,&:ys typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
njhDrwN } ;
[diUO1p 6}b1*xQ template < typename T1, typename T2 >
\OR=+\].9 struct result_2
,0j7qn@tm {
_c[Bjip typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
\PHbJN:BI } ;
OAlV7cfD } ;
:
T` Ni G)<NzZo Q&Q$;s3|Y 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
TU-aL .
#+ N?D< 下面我们来剥离functor中的operator()
yHYqJ|t 首先operator里面的代码全是下面的形式:
j.}@ 9 |_fmbG return l(t) op r(t)
hrT!S return l(t1, t2) op r(t1, t2)
hh%fmc return op l(t)
k
5~#_D> return op l(t1, t2)
i-kj6N5 return l(t) op
^a ,Oi% return l(t1, t2) op
NOzAk%s3I return l(t)[r(t)]
,tZJSfHB return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
kfb*| VR5CRNBJ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
B4uJT~,7> 单目: return f(l(t), r(t));
A@:h\< return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
->H4!FS 双目: return f(l(t));
/RWQ+Zf-Y] return f(l(t1, t2));
;_bZH%o. 下面就是f的实现,以operator/为例
O{P@fv%~(o 3c%dErch struct meta_divide
`lI(SS]w {
=I(F(AE template < typename T1, typename T2 >
yUUg8xbpxF static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
|IN{8 {
IF>dsAAI< return t1 / t2;
*F4"mr|\ }
oSAO0h>0N } ;
@
OSSqH wWh)yfPh8H 这个工作可以让宏来做:
htgtgW9
^P &>jSuvVT #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
M&93TQU- template < typename T1, typename T2 > \
D]P_tJI static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
7,^.h<@K 以后可以直接用
O6
:GE'S DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
lMn1e6~K 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
h vC gd^M (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
KR49Y>s< 9Q*T'+V DK6^\k][V 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
xAZ-_}'tW
_klT template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
1o
Z!Up0 class unary_op : public Rettype
#0:N$'SZ {
gG?sLgL: Left l;
"A4.2 public :
Tgf\f%,h unary_op( const Left & l) : l(l) {}
jPDk~| g`n5-D@3 template < typename T >
cN?}s0 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_NwB7@ e {
mFGiysM return FuncType::execute(l(t));
NKy Ksu
}
n7>L&?N#y# 1xf
Pe# template < typename T1, typename T2 >
mdNIC typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
K}OY!| {
&"R`:`XF return FuncType::execute(l(t1, t2));
>QA;02 }
]YF_c,Q } ;
y\C_HCU H $sfDtnRy 79yF { 同样还可以申明一个binary_op
'0jjoZ: eBN!!Y:7 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
ge[hAI2I class binary_op : public Rettype
9f|+LN## {
F<YXkG4pO Left l;
|| }' Right r;
ua8Burl7 public :
)%(V.?eW binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Q7{/ T0 7_G$& template < typename T >
mne?r3d typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
lx H3a :gm {
|ctcY*+ return FuncType::execute(l(t), r(t));
zF7*T?3b" }
k^i\<@v qOD:+b template < typename T1, typename T2 >
!zW22M typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Lk>GEi| {
a49xf^{1"i return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
],l}J'.8<V }
|z
8Wh } ;
4?c4GT9(6S oNFvRb2Rd a0/[L 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
n#dvBK0M 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
{Y6;/".DM DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
nX>HRdC 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。
u]$e@Vw. 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
fgW>~m.W 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
cq0#~20 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
+\yQZ{4'@ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
6E))4
lW 下面是修改过的unary_op
6qF9+r&e? '<!T'l:R:/ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
ui!MQk+D9 class unary_op
R\MFh!6sn {
gc[BP>tl\ Left l;
2l.qINyz IPa)+ ZQ public :
;%YAiW8{Xk 6%\&m|S unary_op( const Left & l) : l(l) {}
C8bBOC( iAn]hVW template < typename T >
%h^ f?.(: struct result_1
6^#@y|. {
o'*7I|7a typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
g?1! /+ } ;
rsPo~nA }M|,Z'@* template < typename T1, typename T2 >
L
>HyBB struct result_2
k%TjRf{p {
^ - H typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
hTS?+l } ;
[39
.% {4B,d$ template < typename T1, typename T2 >
0w9[Z typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)oCb9K:km {
vNIQ1x5Za return OpClass::execute(lt(t1, t2));
YCI-p p }
+m]Kj3-z@ 56l1&hp8In template < typename T >
<"HbX typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<UE-9g5?G {
UtzM+7r@ return OpClass::execute(lt(t));
Z%9_vpWc }
]R%+ fKkH
[ } ;
d'UCPg<Y ;%V)lP "o E%np-is{1 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
s F!nSr 好啦,现在才真正完美了。
mWiX@#, 现在在picker里面就可以这么添加了:
t{g7 :A fKQq]&~
H template < typename Right >
Q3P*&6wA picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Nt/#Qu2#br {
wu`P=- return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
D\9-MXc1 }
E5`KUMZkq 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。
_I
A{I e)):U d7i 0'R W, -fnJk |4?O4QN 十. bind
M.h8Kr!. 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。
w^N3Ma 先来分析一下一段例子
s;!Tz) T$vDw|KSVP M_Z(+k{Gy int foo( int x, int y) { return x - y;}
:}{,u6\ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
@q<F_'7is bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
m|%ly 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
#z&@f 我们来写个简单的。
ZMn~QU_5 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
(sN;B) 对于函数对象类的版本:
'rSP@ x2@W,?oPm template < typename Func >
i-E/#zni struct functor_trait
rFl6xM;F {
04}" n typedef typename Func::result_type result_type;
)D>= \Me } ;
*wNO3tP't 对于无参数函数的版本:
Di>B:= d%w#a3( template < typename Ret >
aA3KJa struct functor_trait < Ret ( * )() >
C'oNGOEd {
,3p$Z typedef Ret result_type;
o@j)clf } ;
XPd@>2 对于单参数函数的版本:
r.#"he_6!. _+NM<o#A template < typename Ret, typename V1 >
YfZ96C[a struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
f>kW\uC {
i?D
KKjN$ typedef Ret result_type;
CF0i72ul5 } ;
l?J|Ip2W 对于双参数函数的版本:
R(dOQ. ; \
N;% template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
rQM$lJ[x struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
o{I]c#W {
b9cY typedef Ret result_type;
6E0{(* } ;
zilM+BZ8 等等。。。
Qk h}=3u 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
4b<>gpQ o|O|e9m( template < typename Func >
,'c?^ $J|z struct func_return
iciw 54;4 {
%FSY}65 template < typename T >
lJ$j[Y struct result_1
2uy<wJE> {
ocDAg<wo typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
]46#u=y~3 } ;
k<i#agq _DAj$$ Ru4 template < typename T1, typename T2 >
-FrNk> struct result_2
3,[#%}1(S {
2B`#c}PP typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
`%nj$-W: } ;
hH])0C } ;
&m8Z3+Ea Dg~L" Z@d(0 z 最后一个单参数binder就很容易写出来了
B>XfsZS =}^J6+TVL template < typename Func, typename aPicker >
3X#)PX9b){ class binder_1
3wf&,4`EX {
y L|'K} Func fn;
9fQFsI aPicker pk;
3sF^6<E public :
0oiz V;B5% 1p }:K`#{ template < typename T >
0kOl,%Ey struct result_1
=>en<#[\: {
Yp(F}<f? typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
&/-^D/ot } ;
)ZqY`by! 8\])p sb9 template < typename T1, typename T2 >
&8R!`uh1 struct result_2
:,[=g$CT: {
g*%z{w typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Kg>ehn4S@ } ;
6Qh@lro;y U,e'vS{ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
_dk/SWb) iB0#Z_ template < typename T >
4k4 d% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~+OAAkJ9 {
G>f2E49BXt return fn(pk(t));
XjINRC8^4 }
_C nl|' template < typename T1, typename T2 >
b`yb{&
,? typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9Impp5`/B {
uW4wTAk;qh return fn(pk(t1, t2));
A$Tp0v`t }
Z36C7 kw } ;
7 S6@[-E &upM,Jsr* c4i%9E+Af 一目了然不是么?
s.qo/o\b 最后实现bind
W _JGJV.^f
_ 0g\g~[ q47:kB{d template < typename Func, typename aPicker >
.XTR
HL*: picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
}XcYIo#+t {
T_3JAH e return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
XMpa87\ }
9hn+eU ExKjH*gn 2个以上参数的bind可以同理实现。
8DLj?M>N 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。
5%)<e- HmQ.' 十一. phoenix
qGVf!R Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
+p"}F PIK r=74'g for_each(v.begin(), v.end(),
(u:^4,Z (
'ugc=-0pd do_
0tb%h[%,M [
+0Z,#b cout << _1 << " , "
t]14bf$*Q ]
YkuFt>U9, .while_( -- _1),
l>){cI/D# cout << var( " \n " )
-'%>Fon )
F)n^pT );
g:rjt1w`D F :p9y_W 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
=&~7Q" 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
9S_PZH operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
vOQ
3A%/ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
b<bj5m4fz> [Rxbb+,U p'f8?jt template < typename Cond, typename Actor >
7H!/et?S, class do_while
o!@}&DE|*L {
h'm-]v Cond cd;
;vuqI5k Actor act;
,$A'Y public :
{a9(
Qi template < typename T >
'
Ih f|;r struct result_1
='G-wX&k {
}huFv*<@' typedef int result_type;
UI%Z`.& } ;
$s]vZ(H scQnL'\ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
'^!#*O +{h.nqdAE template < typename T >
hH(w O\s typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
U]A JWC6 {
.$"13" do
q"9 2][} {
h
]6:`5- act(t);
H~:EPFi.( }
N5d)&a
7? while (cd(t));
gzd<D}2F~ return 0 ;
QCAoL.v }
aDZ,9} } ;
@i <vlHpl Q5xQ5Le Ek6z[G`
O 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
%5$)w;p.$' 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。
U-U"RC> 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。
/P%OXn$i/ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
5_7y 1 下面就是产生这个functor的类:
Aw$+Ew[8 2 ~J:]cy)Q cw"Ou% template < typename Actor >
5RsO^2V: class do_while_actor
N@#,Y nPI {
Lm3~< vP1e Actor act;
4&kC8
[ r public :
?
FlQ\q do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
S7
!;Z@ NH'Dz6K5 template < typename Cond >
8AQ__&nT picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
wQ9?Z.-$ } ;
nq5qUErew U!i1~)s ]_(J8v 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
uL{CUt
最后,是那个do_
/*2)|2w IqAML|C K1$
class do_while_invoker
F}~qTF;H {
vzFo" public :
0,whTnH| template < typename Actor >
alH6~ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
=&I9d;7 {
IOT-R!.5V return do_while_actor < Actor > (act);
]?%S0DO* }
bRD-[) } do_;
)uu(I5St +L|x^B3 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
WZM 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
UR~ s\m 最后来说说怎么处理break和continue
ub;:"ns} 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。
HtV8=.^ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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