一. 什么是Lambda
KGMX >t' 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
U>q&p}z0H 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,
|-WoR u dDuT,zP M18H1e@Al "(@W^qF}d class filler
zW`Zmt\T2 {
U($sH9, public :
jlmP1b9 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
u!k]Q#2ZR } ;
?'xTSAn "6T: &> 5ryzAB O\2 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
=j)y.x( @S/PB[%S q|E0Y R^%uEP for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
*cjH]MQ0Ak e
~X<+3<
5^Gv!XW 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
OH.Re6Rr Bg^k~NX%
z*Y4t?+ kmJ{(y)w 二. 战前分析
PGT*4r21 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
@W\y#5"B 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
#n= b*. kzA%.bP| U'pm5Mc\q for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Zk#^H*jgx /* --------------------------------------------- */
z3l=aAw8 vector < int *> vp( 10 );
&*G+-cF transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
<Tq&Va_w /* --------------------------------------------- */
jzuOs,:R sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
-rU~ /* --------------------------------------------- */
2gn*B$a int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
n-h2SQl! /* --------------------------------------------- */
Nhh2P4gH for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
5:jbd:o /* --------------------------------------------- */
P);:t~ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
=F!DwaZ u3!aKXnv< ^y.e
Fz S.;>:Dd[K 看了之后,我们可以思考一些问题:
9m2_zfO[w 1._1, _2是什么?
8\-Q(9q( 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。
IAr 2._1 = 1是在做什么?
HaP0;9q 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。
fV-vy]x.. 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。
+k!Y]_&(:f r]x;JBy
<
V?CM(1C 三. 动工
B]PTe~n^ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
H'Mc]zw_, 8:Yha4<Bv7 $9GRA M. ^!]Hm&.a template < typename T >
+ahr-v^R< class assignment
MC.,n$O}6 {
$}d| ~q\ T value;
Onr#p4UT public :
Da)rzr|}>3 assignment( const T & v) : value(v) {}
Zk+J= Cwq} template < typename T2 >
NO4V{}?a T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
xl%!7?G|$> } ;
s5 2c`+ x4SI TY 1a#oJU 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
B,SH9, 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
GW]E,a :kycIM]s =e7,d$i ZeD""vJRY class holder
)oO cV% {
@MfuV4* public :
O?uT'$GT template < typename T >
)z0qKb\ assignment < T > operator = ( const T & t) const
Rn O%8Hk {
!XjvvX"j return assignment < T > (t);
)k F/"'o }
Z, Kbt } ;
<!.'"*2 T^-fn t#+X*'/ 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:
R5LzqT,/N: 0\tk/<w2 static holder _1;
X !5 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
7s%DM6li 6 C24[brf for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
gY AXUM, 而不用手动写一个函数对象。
.p%p _ ..qAE.%% } d /5_X rs01@ 四. 问题分析
,63hO.4M 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。
t&UPU&tY 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。
/#Y)nyE
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
M.K-)r, 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
73/kyu-0% 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Q)\7(n EG5'kYw2 五. 问题1:一致性
$'3`$
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?|
+zxj-diM 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
u,0N[.&N 2Mc/ah struct holder
Sf>R7.lpP {
_//)|.6c3 //
bWv4'Y!p template < typename T >
-If-c'"G T & operator ()( const T & r) const
`fEB,0j^ {
&x{CC@g/ return (T & )r;
nu,#y"WQ }
qO=_i d } ;
#5GIO (: IUg
这样的话assignment也必须相应改动:
>_QC_UX>4i qu[ ~# template < typename Left, typename Right >
Gx?p,Fj class assignment
q/xMM`{ {
RQI? \?o Left l;
!|`G<WD Right r;
]trVlmZXH} public :
ReOp,A/y assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
f[3DKA template < typename T2 >
;aBK4<-vl T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
8P r H"pI } ;
=whZ?,u1 0uzm@'^ 同时,holder的operator=也需要改动:
Ec| Gom? q10gKVJum template < typename T >
W=M`Bkw{ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
<}b`2/wP {
%sb)U~gP return assignment < holder, T > ( * this , t);
ZdHfZ3)dB }
_[-+%RP IM&2SSmYNH 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。
&Zl$7 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
$: "r$7 SU;PmG4 return l(rhs) = r;
<v;;:RB6c 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。
I*R[8| 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
_aVrQ@9 OaU-4
~n; template < typename Tp >
mxtLcG4G class constant_t
Z%~j) {
LRBcW;.Su const Tp t;
7QP%Pny% public :
x[7jm"Pz constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
8DbXv~3@ template < typename T >
edhNQWn const Tp & operator ()( const T & r) const
`e]L.P_e? {
v4!zB9d return t;
hK9Trr wau }
Dt)\q^bH) } ;
{dJC3/Rf !b0'd'xe 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
7''l\3mIn 下面就可以修改holder的operator=了
kH1hsDe|&y ";38vjIV template < typename T >
1g6AzUXg assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
9;s:Bo {
v5l)T}Nb return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
^'i(@{{o\ }
`;b@a<Wl {4Y@DQ- 同时也要修改assignment的operator()
`O(ec Tx?,]c,(u template < typename T2 >
X-9>;Mb~y T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
N-|E^XIV 现在代码看起来就很一致了。
Etty{r} ^RytBwzKM 六. 问题2:链式操作
Ar4E $\W 现在让我们来看看如何处理链式操作。
LAeJz_9U 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
g1VdP[Y# 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
LY2oBX@fC 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
|;_NCy8i3X 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Yu-e|: #+HLb template < typename T >
w\k|^ struct result_1
C
J S {
_x 'R8/ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
pkpD1c^ } ;
IRNL(9H |WH'aGG 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
QlJ
cj+_h h`dtcJ0 template < typename T >
,<F =\G_f struct ref
m8eyAvi6 {
%"PG/avo typedef T & reference;
s42M[BW] } ;
.GUm3b template < typename T >
jW*|Mu>2 struct ref < T &>
TjxZ-qw< {
<uUQ-]QOIh typedef T & reference;
yjUZ40Dq } ;
Ov"]&e(I[ PE3FuJGz 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
QU^*(HGip r#iZ FL3q template < typename T >
Jm$.$B&I typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
}]_/:KUt {
aAZS^S4v return l(t) = r(t);
r=P)iE: }
l
T~RH0L 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。
r2}u\U4> 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
=; Gw=m( Gm;)Om_ 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
Aifc0P-H _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
\Km!#: _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
e5KsKzu a +5 调用divide的对象返回一个add对象。
$X8(OS5d' 最后的布局是:
}S51yDV G_ Add
tFt56/4 / \
zY~ Divide 5
5vs~8|aRo / \
nf&PDv1 _1 3
;q]Jm 似乎一切都解决了?不。
dfY(5Wc+f 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
GL$!JKWp 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。
"MHm9D?5 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:
Y$hYW ~$n4Yuu2[ template < typename Right >
`v3WJ>Q!N? assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
H-A?F^# Right & rt) const
|D+"+w/ {
d4KTwn5g return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
I Wcgh`8 }
OV3l)73?t 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
v+uq 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。
HE58A.Q& 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。
D ]Q,~Y&' 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。
xY9#ouF 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。
Fb=(FQ2Y? 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?
k#Qav1_ 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:
bA}9He1 4-;"w; template < class Action >
{Q],rv|; class picker : public Action
FY_.Vp {
d%_=r." Y public :
6 "fYSn> picker( const Action & act) : Action(act) {}
Q ^X // all the operator overloaded
|{W4JFKJ } ;
VuA7rIF$66 k7JE{(Ok Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
0$)s? \ 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:
EdFCaW}"" >KHR;W 03 template < typename Right >
gY\X? picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
-&4>>h9_ {
(5-
w>( return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
68Po`_/s }
O b'B? ]-[M&i=+& Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
:5Vk+s]8 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。
[U9b_` xi['knUi2- template < typename T > struct picker_maker
J1OZG6|e {
G8=2=/ ! typedef picker < constant_t < T > > result;
e??tp]PLn } ;
~C[p}MED template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
gGF]Dq {
xC N6? typedef picker < T > result;
Xi$( U8J_ } ;
_M'WTe I\e?v`e 下面总的结构就有了:
n@5Sp2p functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
8K+(CS>xvO picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
|dIP &9 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Qn=3b:S- 至此链式操作完美实现。
e_'/4
n ]0v;;PfVl6 ^b|Z<oF 七. 问题3
3m3ljy 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
mGx!{v~i& \7b-w81M- template < typename T1, typename T2 >
DUH\/<^g ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^u'hl$`^ {
"XPBNv\>_ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
$VEG1]/svp }
_|<kKfd? l-s%3E3 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
PPoQNW k=;>*:D% template < typename T1, typename T2 >
;:<z hO struct result_2
|;xm-AM4r {
A/5??3H typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
fM,!9}< } ;
e7e6b-"_2 <Z{pjJ/ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
N>h/!#
ZC 这个差事就留给了holder自己。
d4ANh+}X"_ ,TeJx+z^ LX<arHz template < int Order >
V~#e%&73FH class holder;
W|@7I@@$" template <>
s5/5>a V class holder < 1 >
;+v5li {
Vb{5 -v
;a public :
[zXKS| template < typename T >
%8c
<C struct result_1
V11(EZJ/j {
L1J \C typedef T & result;
/V'^$enK!} } ;
U@t"o3E template < typename T1, typename T2 >
Xjb 4dip struct result_2
8yW 8F26 {
wyzx9`5~d typedef T1 & result;
2n]UNC } ;
}YV,uJH[ template < typename T >
'?| (QU:)F typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
? :StFlie {
+_^Rxx!XA return (T & )r;
ggluQGA }
2_S%vA<L template < typename T1, typename T2 >
2MT_5j5[N typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
lT.Q)( {
t<~WDI|AN return (T1 & )r1;
y{&k`H }
:~uvxiF } ;
Yz<,`w5/6~ eAqSY s!1 template <>
E}Ir<\ class holder < 2 >
X;2I'
Kg {
Za,MzKd= public :
@8keLrp template < typename T >
g%C!)UbT struct result_1
K4T#8K]aZF {
$}&r.=J". typedef T & result;
cnJL*{H<2 } ;
'5^$v{ template < typename T1, typename T2 >
$ghAC struct result_2
V[9#+l~# {
* SAYli+@ typedef T2 & result;
bx!uHL= } ;
sb1Zm*m6 template < typename T >
D.7,xgH typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
K)-Gv|*t {
OGl>i return (T & )r;
M't~/&D# }
|X}H&wBWo template < typename T1, typename T2 >
j[E8C$lW typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
GUX!kj {
Gp 8%n return (T2 & )r2;
F4P=Wz] }
B #o/3 } ;
tKr.{#) 0P MF)';R "zN2+X"& 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> >。
:ik$@5wp 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Z)V m,ng 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
:eK(9o +jpaBr-O# return l(i, j) = r(i, j);
|AosZeO_ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
~Onj|w7 $5(_U return ( int & )i;
"o| f return ( int & )j;
+&AKDVmx 最后执行i = j;
|6qxRWT" 可见,参数被正确的选择了。
I
JPpF` o0yyP,?yh JpI(Vcd *
':LBc=% cImOZx 八. 中期总结
jCJbmEfo9@ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
<5Ye')+ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
os:/-A_m 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
6}V)\"u& 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
4=;.< 4jWzYuI&J s=[Tm}[ uq/z.m m7dpr$J `5HFRgL`. 九. 简化
0n FEPMO 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。
fG *1A\t] 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
P4\{be>e 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:
"PFczoRZ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
s!lLdR[g +-*/&|^等
%NyV2W=~X 2. 返回引用。
3CKd[=-Z =,各种复合赋值等
@Feusprs 3. 返回固定类型。
I "8:IF 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
b 8vyJb,K 4. 原样返回。
-d j9(~?^ operator,
]q,5'[=~4h 5. 返回解引用的类型。
Lc&LF* operator*(单目)
nZ4JI+Q)~ 6. 返回地址。
WFGcR9mN? operator&(单目)
a\K__NCrX 7. 下表访问返回类型。
|JUb 1|gi operator[]
S":55YQev! 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
y v$@i A operator<<和operator>>
|8QXjzH 2H,^i, OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
sIVVF#0}] 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
z%4E~u10 {Df97n%h; template < typename Left >
# struct value_return
MD"a%H#p {
bF 85T(G template < typename T >
.=~-sj@k struct result_1
qD/GYqvm {
gI~4A, typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
AQUl:0! } ;
"8.to=Lx _f"HUKGN template < typename T1, typename T2 >
/~8<;N>,+ struct result_2
nV[0O8p2Md {
: ~RY typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Czl4^STiC } ;
z<3{.e\e } ;
nnzfKn:J jfLkp>2E' |D@/4B1P 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
fZq_]1(/uP \Zn%r&( 下面我们来剥离functor中的operator()
a/4!zT 首先operator里面的代码全是下面的形式:
`Kt]i5[ " T>~D(4r|pS return l(t) op r(t)
|9fvj6?Y return l(t1, t2) op r(t1, t2)
fGwRv%$^ return op l(t)
~BUzyc% return op l(t1, t2)
6~oo.6bA return l(t) op
W[$GB_A) return l(t1, t2) op
=DL
|Q return l(t)[r(t)]
=&!L&M<< return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
M1Frn n lc:dKGF6 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
(plsL
单目: return f(l(t), r(t));
p aQ"[w return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
b}f#[* Z 双目: return f(l(t));
j O-H1@; return f(l(t1, t2));
J~e%EjN5e 下面就是f的实现,以operator/为例
T#o?@; o+wG69 struct meta_divide
'\,|B
x8Q {
?k 4|;DD template < typename T1, typename T2 >
A^%li^qz static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
i[+cNJ|$B0 {
A89n^@ return t1 / t2;
#NvL@bH }
S-5|t]LV } ;
F0D7+-9[ 7])cu>/ 这个工作可以让宏来做:
L[j73z' y^ij u( #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
\{GBaMwG~ template < typename T1, typename T2 > \
"mk4O4dF static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
n[E#K`gg' 以后可以直接用
^xNs^wC. DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
l%f&vOcd 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
!5wuBJ0 (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。。。)
5n1aRA1 HCCEIgCT ask76
e 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
>RTmfV e7$ZA#A_5v template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
=_"[ &^ class unary_op : public Rettype
_Yms]QEZ {
2!Gb4V Left l;
p'fD:M: public :
@[=K`n:n_ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
S>6f0\F/Y% zxo"
+j4Ym template < typename T >
1Z$` }a typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
MB"TwtW {
} 5nVZ; return FuncType::execute(l(t));
r](%9Y }
!EuqJjh c@&`!e template < typename T1, typename T2 >
l_MF9.z& typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2C&G'@> {
01_*^iCf5 return FuncType::execute(l(t1, t2));
oRALhaI }
rZi\ } ;
p!_3j^"{ xIlo@W6 ~Q3y3,x 同样还可以申明一个binary_op
+%'!+r
l jI;iTKjB( template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
!,0%ZG}]7 class binary_op : public Rettype
)<+t#5" {
li +MnLt Left l;
3$yOv"` Right r;
*i)3q+%. public :
937 z*mh binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
P2t{il h't!1u template < typename T >
|RS(QU<QE typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
f7y3BWOi] {
e%wzcn return FuncType::execute(l(t), r(t));
<5t2 +D]]} }
u;/5@ADW Ks>l=5~v| template < typename T1, typename T2 >
Xk]:]pl4W typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,'%wadOo {
+k<0:Fi return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
_ mJP=+i }
~B704i } ;
Ui43 &B W-8U~*/ d>wpG^"w 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
qPvWb1H: 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
>bUxb-8 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
|~d8j'rt 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。
J4l\ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
N\nxo0sl 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。。。
5 >c,#* 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
N7l`-y 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)
}1}L&M@ 下面是修改过的unary_op
g-8D1.U ; VH:dg template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
~e; 2gm class unary_op
,CED% {
~\]lMsk+ Left l;
bSvr8FY3d /YrBnccqD public :
*2^+QKDG hVe39BBtO unary_op( const Left & l) : l(l) {}
E-v#G~ CxbGL template < typename T >
'L5ih|$> struct result_1
(Z |Nz *< {
cME|Lg(J$ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
kes
GwMr"e } ;
Vm]xV_FOd dc=}c/6x template < typename T1, typename T2 >
{"vTaY@ struct result_2
HOSt0IHzty {
bD:[r))#e typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Y=$PsDh! } ;
<_>xkQbn2 ,~nrNkhp template < typename T1, typename T2 >
M$$Lsb [ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
A3s-C+@X {
Y2d(HD@ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
yR$ld.[uf }
A?+cdbxJw ~m6b6Aj@6 template < typename T >
6qK`X typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8~j1 {
@aC9O9|~ return OpClass::execute(lt(t));
WvN{f* }
h]>7Dl] t$EL3U/( } ;
4d63+iM+} `_+% yB5JvD ? 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
#t< 好啦,现在才真正完美了。
}'WEqNuE 现在在picker里面就可以这么添加了:
60--6n `6RR/~kP( template < typename Right >
wO&+Bb\= picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
)s|o&aP> {
:y1,OR/k return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Qpocj: }
TOw;P:- 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
' '<3;
L/xTW {NUI8AL46A U28frRa tLzb*U8'1w 十. bind
?+G
/5,e 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。
c>%%'c 先来分析一下一段例子
td 5!
S] ^tY
_ q xQDWnpFc int foo( int x, int y) { return x - y;}
.~,=?aq^ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
r!;wKO bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
k!py*noy 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。
DCKH^J 我们来写个简单的。
yY_#fJj 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
PW+B&7{ 对于函数对象类的版本:
|ITh2m ]([^(&2 template < typename Func >
oVQbc\P3 struct functor_trait
q0{ _w {
}=p+X:k= typedef typename Func::result_type result_type;
l#TE$d^ym } ;
F^CR$L& K 对于无参数函数的版本:
g\1|<jb3 k
[iT'] template < typename Ret >
mo"1|Q& struct functor_trait < Ret ( * )() >
yX.; x 0 {
qIwsK\^p typedef Ret result_type;
O=}d:yZb! } ;
h_5CWQSi 对于单参数函数的版本:
3.6Gh|7 nd }Z[) template < typename Ret, typename V1 >
-z">ov-) struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
<"yL(s^u" {
?\$6"c<G typedef Ret result_type;
.Nk5W%7]= } ;
B Q2N_*v 对于双参数函数的版本:
XTRF IY 4UHviuOo8 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Ax*xa6_2 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
mrBK{@n {
)Em`kle typedef Ret result_type;
j/;wxKW } ;
]f>0P3O5& 等等。。。
pKU(4&BxX 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
x@3cZd0j# EiVVVmm! template < typename Func >
_&r19pY struct func_return
AdRp{^w {
(4|R}jv template < typename T >
n`V? n struct result_1
D!z'Y,. {
5+UNLvsZ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
-$$mr U } ;
<H$!OPV 7^syu;DT9Y template < typename T1, typename T2 >
t N4-<6 struct result_2
/ ;+Mz* {
U4qk<! typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
,(&Fb~r] } ;
M 5$JB nN } ;
I&`aGnr^^ GT\yjrCd ozKS<< 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Mh
MXn;VKj HPg%v| template < typename Func, typename aPicker >
N`~f77G class binder_1
F\^\,hy {
N 1ydL Func fn;
n6G&c4g<" aPicker pk;
iH~A7e62OZ public :
9bhubx\^/ 5H1N]v+ template < typename T >
?Qx4Z3n struct result_1
'Va<GHr>+ {
J*38GX+ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
,U)&ny } ;
5nTcd@lX T8&eaAoo template < typename T1, typename T2 >
EwmNgmYq struct result_2
mX!*|$bs {
eiXl"R^ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
zl|
XZ } ;
wqT9m*VK ^;F5ymb3U binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
G"tlJ7$myQ >; tE.CJH template < typename T >
|5ge4,}0 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
EJRkFn8XG' {
29CzG0?B return fn(pk(t));
wX_~H*m? }
e ;^}@X
template < typename T1, typename T2 >
\Rb:t} typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
pw5{=bD {
OhMJt&s9P= return fn(pk(t1, t2));
t\a|Gp W }
/h{Rf,H } ;
J#ClQ% r;MFVj{ 5pC}ZgEa< 一目了然不是么?
1e7I2g 最后实现bind
BFg&@7.X H5 &._ (xoYYO template < typename Func, typename aPicker >
k#u)+e.' picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
A_WaRYG {
F3]VSI6^E, return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Lq1?Y
}
i pl,{ 6y1\ar(A 2个以上参数的bind可以同理实现。
yTh%[k 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。
(x?Tjyzw 9thG4T8 十一. phoenix
psc
Fb$b Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
:=TIq 1_A_)l11 for_each(v.begin(), v.end(),
|$e'yx6j (
,G5[?H;ZN do_
mw}Bl;
- O [
$evuL3GY# cout << _1 << " , "
Kd58'$ ]
`'sD (e .while_( -- _1),
!lo
/L cout << var( " \n " )
al-rgh )
NdSuOkwwt );
Ej
5_d iU37LODa2T 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:
#.[eZ[ 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
KX7fgC operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
B2P@9u|9 那么我们就照着这个思路来实现吧:
CaO-aL P9f`<o 2<y9xvp template < typename Cond, typename Actor >
|#M|"7;2z class do_while
*8m['$oyV {
z7gX@@T Cond cd;
CfSP*g0rW Actor act;
;b~\[ public :
% @+j@i`& template < typename T >
1JfZstT struct result_1
Mqvo
j7 {
VN`fZ5*d~ typedef int result_type;
6]d]0TW_ } ;
SY[3O X!/Sk1 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Bf;_~1+vLG B(94; ,( template < typename T >
*(F`NJ 3 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Ww2@!ng {
SXm%X(JU do
RDp {
akzGJ3g act(t);
Z,.Hz\y1D }
>Q\Kc=Q| while (cd(t));
7~mhWPzMwB return 0 ;
w#|L8VAh }
&xQM!f } ;
T`ibulp KkA)p/ \xkKgI/ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
AAevN3a#nI 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。
tX{yR'Qhu 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。
No'?8 +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。
N7+L@CC6T 下面就是产生这个functor的类:
$Iwvecn?I H4w\e#| L=4+rshl!_ template < typename Actor >
@Nek;xJ class do_while_actor
"+F'WCJ-(* {
r!mRUw'u Actor act;
lir=0oq< public :
]dpL
PR do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
N T`S)P*? <-umeY"n> template < typename Cond >
'dLw8&T+W picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
w7V\_^&Id } ;
]%' AZ`8 u5(8k_7 0ns\:2)cEB 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
ysW})#7X 最后,是那个do_
d~LoHp +xFn~b/ r7m~.M+W" class do_while_invoker
zw/AZLS {
;o_F<68QP public :
P8tdT3*6/ template < typename Actor >
oN7SmP_ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
9P?0D {
@rTB&>` return do_while_actor < Actor > (act);
8QrpNSj4 }
3
jZMXEG) } do_;
cm< #zu3~S XcVN{6-z 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
u,sR2&Fe 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
)6OD@<r{ 最后来说说怎么处理break和continue
T6U/}&{O 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。
/Z:j:l 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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