一. 什么是Lambda
|7}CQU 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
y;AL'vm9 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,
gF5a5T, Tp9-niW |)K]U h?FmBK'BAd class filler
L[20m(6? {
NbGV1q'] public :
|R#"Th6mH! void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
BYo/57&: } ;
nYa*b=[. -atGlu2 _Jt 2YZdA 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:
i6 (a@KRY ZU9c 5/J OKvPL=~ S:x?6IDPC^ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
f}@jFhr'< (<Th=Fns? =pk)3<GwF 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
<@Fy5k-%. =pznu+, eU N"w,@y wu4NLgkE 二. 战前分析
NSFs\a@1 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。
{M?vBgR\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
.^m>AKC0cX ryc& n5 "n=vN<8(o for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
V2<?ol /* --------------------------------------------- */
\#>T~.Y7K vector < int *> vp( 10 );
/g$G_} transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
-#Z
bR /* --------------------------------------------- */
WzI8_uM sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
W{rt8^1 /* --------------------------------------------- */
&%_& 8DkG int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
@j4U^"_QB /* --------------------------------------------- */
T1r3=Y4 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
jh.@- /* --------------------------------------------- */
kee|42E for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
f7 'q- a+9*@z2 AT\qiznvP F|HJH"2*&q 看了之后,我们可以思考一些问题:
6O22P?v 1._1, _2是什么?
\J6hI\/4^ 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。
&V<W>Y>|l* 2._1 = 1是在做什么?
7oR:1DXw| 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。
)
9oH,gZ 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。
)#}mH @ U7DCx=B DtEwW1J 三. 动工
$L2%u8}8: 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
nxJee=qH o8Z[+; B=@ jW z" bLnrbid template < typename T >
c. A|Ir class assignment
&BvZF {
[*Z`Kc T value;
gn{=%`[ public :
@Kgl%[NmX assignment( const T & v) : value(v) {}
7lo|dg80 template < typename T2 >
QERU5|.wc T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
F>X-w+b4r } ;
5&f{1M6l> P/ oXDI8 tWdhDt8$& 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Fbp{,V@F2 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
07/L}b`P >2?aZ`r+ ZK'-U,Y.H7 0iZGPe~ class holder
~kCwJ<E {
&
``d public :
4W#E`9
6u template < typename T >
D)brPMS:o assignment < T > operator = ( const T & t) const
m"9XT)N {
WpLZQ6wH return assignment < T > (t);
[,aqQ6S }
JNFIT;L } ;
BvU"4d;x cM_Fp 7DfTfTU6 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:
"W#t;;9Wz aRc ' static holder _1;
) ){xlFA} Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
H\GkW6 w~@-9<^K]v for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
(.Lrmf@hI7 而不用手动写一个函数对象。
?K@t0a
I=Oy- poJg"R4
1KYN>s: 四. 问题分析
]p~IYNl2%j 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。
0~ &" 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。
T|"7sPgGR 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Se!)n;?7Sw 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Fn^C{p^ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
GyC /_ntn pX=,iOF[I 五. 问题1:一致性
Y?#i{ixX6n 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?|
F.)!3YE 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
d3]hyTqbtm 4q$H struct holder
C#w]4 $/ {
ofW+_DKB?l //
5=KF!? template < typename T >
htPqT,L T & operator ()( const T & r) const
YGsS4ia*4i {
m/`IGT5J return (T & )r;
fRm}S>Nibb }
5v^L9!`@%v } ;
qXXGF_Q 1zktU.SZ 这样的话assignment也必须相应改动:
gZT)pP =raA?Bp3;( template < typename Left, typename Right >
9B)(>~q class assignment
@gSkROCdC) {
Bfd-:`Jk Left l;
j|e[s ?d Right r;
X-B8MoG| public :
nB5Am^bP assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
wE).> template < typename T2 >
M@p"yq T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
T ^JuZG } ;
FXo2Y]K3`L 2*U.^]~"{ 同时,holder的operator=也需要改动:
Q;nAPS mh;X~.98 template < typename T >
Icp0A\L@ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
:[M[( {
%McO6.M@ return assignment < holder, T > ( * this , t);
4(vyp.f }
0p fnV% 2:$ k 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。
uG>nV 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
gUB{Bh($Y K%}}fw2RMN return l(rhs) = r;
Y(GN4@`S 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
|xr32gs 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
tiLu75vj uv4 _: template < typename Tp >
Wn!G.(Jq class constant_t
#Nte^E4 {
?kt=z4h9( const Tp t;
U '[?9/T public :
1h"_[`L' constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
#/j ={*- template < typename T >
Fu8 7fVi/\ const Tp & operator ()( const T & r) const
}gsO&g"8 {
"uu)2Xe return t;
6kvV }
;Mj002.\G } ;
yZSvn[f oTOfK} 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
6T^lS^ 下面就可以修改holder的operator=了
v5T9Y-{` J-J3=JG template < typename T >
T{*^_ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
1a9w(X {
lv:U%+A return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
#Y[H8TW }
J"[3~&em =8{*@>CX 同时也要修改assignment的operator()
N"DY?6 a]1i/3/ template < typename T2 >
F>:%Cyo0! T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
ID8k/t! 现在代码看起来就很一致了。
B[NJ^b| ,VD6s!( 六. 问题2:链式操作
<<3+g"enno 现在让我们来看看如何处理链式操作。
\Tq"mw9P 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
kqB\xlS7k 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
Ku3!*n_\ 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
Kj*m r%IaU 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
4`mO+.za1 wL<j:>Ke[3 template < typename T >
~4s-S3YzaM struct result_1
v`{:~q* {
;]&-MFv# typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
=|y|P80w } ;
bNvAyKc- ?^3B3qqh9 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
'TEyP56 #t5juX9Ho9 template < typename T >
@;9()ad struct ref
QAvWJydb {
Zd>ZY,-5 typedef T & reference;
!cCg/ } ;
^`&HWp template < typename T >
/!bx`cKG struct ref < T &>
[:i sZG* {
R^9"N?Q7;` typedef T & reference;
,o&<WMD } ;
96W4c]NT |h1^Gv 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
tL8't]M, *IlQ5+3I template < typename T >
-fM1$/] typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
}W
"(cYN_ {
h}6b&m return l(t) = r(t);
, ;'SVe% }
3@X|Gs'_S 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。
%)IrXz>Zh 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
mcMb*?] Z90Fcp:R 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
Xr2J:1pgg _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
4GTrI@}3 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
,#%SK;1< +5 调用divide的对象返回一个add对象。
#5d8?n 最后的布局是:
5}SXYA} Add
&^ceOV0+ / \
=[(%n94 Divide 5
&9h / \
=n
}Yqny _1 3
f)tc 4iV 似乎一切都解决了?不。
t/LgHb:) 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。
7sN0`7 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。
w?;b7i 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:
jmPp-}tS7 S%V%!803! template < typename Right >
nB}e1
/_y assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
/a%KS3>V* Right & rt) const
9<qx!-s2rr {
o@@w^## return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
vUfO4yfdg }
F=5kF/}x-z 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Ko-QR( 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。
tz8t9lb[ 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。
Z>HNe9pr 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。
lDU#7\5. 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。
</hR!Sb] 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?
O &\<F T5 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:
qqD0R*(C [5pn@o template < class Action >
4`G=q^GL, class picker : public Action
/^QFqM; {
iXnx1w public :
#?5VsD8 picker( const Action & act) : Action(act) {}
/~"AG l. // all the operator overloaded
'7=<#Blc } ;
U:Fpj~E_w c8tP+O9 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。
j5A\y^Kv 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:
"D!Dr1 lzI/\% template < typename Right >
"
xxXZGUp picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
4=
$!_,. {
tpz=}q return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
^X(_zinN" }
[sptU3,2U :`j"Sj!t3 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
wISzT^RS
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
y(ldO;. e7wKjt2fy template < typename T > struct picker_maker
6z`8cI+LRw {
'&{(:,!B typedef picker < constant_t < T > > result;
z8tt+AU } ;
!?Tzk&' template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
3_@G{O)e {
.1%i`+uZ typedef picker < T > result;
*ig5Q(b*N } ;
ur`V{9g 9cbB[c_. 下面总的结构就有了:
0YHYx n functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
3dY6;/s picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
RDJ82{ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
np&HEh 6 至此链式操作完美实现。
5Wj5IS/ }cyq'mi r}Q@VS%% 七. 问题3
OC`QD5 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
Q9nu"x
% 6pe4Ni7I2 template < typename T1, typename T2 >
hiT9H5 6> ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
U bpg92 {
(''$'5~ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
MQhYJ01i }
yW'BrTw
EywZIw?mjX 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:
rHR5,N: EsS!07fAM: template < typename T1, typename T2 >
rjt O`Mt` struct result_2
Y}*Ctdrl {
s')!<E+z\t typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
\y<+Fac1S } ;
Rf&^th}TH >l6XZQ
> 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?
&<m
WA]cAL 这个差事就留给了holder自己。
RNsJ!or Q9SPb6O2 ]eORw$f template < int Order >
s 0 =@ &/ class holder;
H74NU_ template <>
N7%=K9 class holder < 1 >
d8 3+6d {
_dz:\v public :
ok8JnQC template < typename T >
(}~ 1{C@ struct result_1
P2s^=J0@ {
`7+tPbjs typedef T & result;
K1CMLX]m } ;
sz){uOI template < typename T1, typename T2 >
8'>.#vyMGv struct result_2
xy2eJJq {
e=|F(iW typedef T1 & result;
#IcT
@( } ;
s#4))yUR6Z template < typename T >
)3d:S*ly typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
mvxc[ {
%@)U/G6s} return (T & )r;
u9da]*\7y }
c1=;W$T(s template < typename T1, typename T2 >
a .B\=3xn typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
PLlx~A {
zhD`\&G. return (T1 & )r1;
6oe$)iV }
~W5>;6f\ } ;
m|g$'vjk %DHP template <>
$Ykp8u,( class holder < 2 >
4p0IBfVG {
xX[{E x public :
uT@8 _9 template < typename T >
xQcMQ{&; struct result_1
b3jU~L$ {
]*t*/j;N typedef T & result;
oQKcGUZ } ;
+Uc&%Px template < typename T1, typename T2 >
\ltE rd- struct result_2
L.R\]+$U2 {
k,o=1I typedef T2 & result;
H>Iet}/c } ;
w96j,rEC template < typename T >
S@l
a.0HDA typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
%u<&^8EL+# {
SvCK;$: return (T & )r;
w2RESpi }
9^=t@ template < typename T1, typename T2 >
gGceK^# typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
1yY'hb,0 {
jtlDS f# return (T2 & )r2;
fNmG`Ke }
J/H#d')c } ;
co(fGp#! r[i~4N= V9);kD 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> >。
"J0Oa? 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
B_6v'=7] 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
vf/$`IJ s}pGJ&C return l(i, j) = r(i, j);
(h8hg+l
o 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
x Jj8njuq4 Vf\?^h(tP return ( int & )i;
Bwi[qw return ( int & )j;
(urfaZ;@+ 最后执行i = j;
Vtc)/OH 可见,参数被正确的选择了。
UC<[z#]\; [M zc^I& vX!dMJa0 1Tts3O. U_=wL 八. 中期总结
faKrSmE! 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
_mq*j^u,j 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
jwtXI\@MS 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Rqd %#v 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
+{ ,w#@ S'H0nJ3 hr
6LB&d_ bx%hizb `U?H^,FVA LQ&d|giA 九. 简化
5)o-]S> 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
{/[?YTDU 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
>?uH#%C5 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
FZ'>LZ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
v"?PhO/{= +-*/&|^等
QYCNO#* 2. 返回引用。
P*qNRP% =,各种复合赋值等
BIB>U W 3. 返回固定类型。
o^"d2= 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
7l|> 4. 原样返回。
~QQ23k& operator,
1rzq$, O 5. 返回解引用的类型。
\t~u
:D operator*(单目)
S0o,)`ZB 6. 返回地址。
\gk3w,B?E operator&(单目)
:Y)kKq d 7. 下表访问返回类型。
=Q8^@i4[&D operator[]
5/eS1NJ@ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
?p/kuv{\o# operator<<和operator>>
yP=isi#dDY qytGs@p_ 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。
a\2Myj 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
K5c7>I%k 5['B-
Iw template < typename Left >
O|g!Y( struct value_return
KzH}5:qI {
RX<^MzCDV template < typename T >
JNz"lTt>[g struct result_1
{II7%\ya {
YF[!Hpzq typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
b<H6D} } ;
jU9zCMyNF }_D5, k template < typename T1, typename T2 >
#5"<.z struct result_2
keq[6Lv {
f"=4,
typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
=)UiI3xHk } ;
XU })3]/ } ;
:DF4g= 7!840 :a?+ D8Waf 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
6+d"3-R. X52jqXjg 下面我们来剥离functor中的operator()
4lKbw4[a 首先operator里面的代码全是下面的形式:
J5_
qqD) ]j#$. $q return l(t) op r(t)
71m-W#zyA return l(t1, t2) op r(t1, t2)
!Z2n;.w return op l(t)
V6!73 iY return op l(t1, t2)
"aO, return l(t) op
).`a-Pv return l(t1, t2) op
RxeRO2 return l(t)[r(t)]
)A+j return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
(7#lN EqDYQ
7 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
u9^;~i, 单目: return f(l(t), r(t));
4uVmhjT:X return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
jW0z|jr 双目: return f(l(t));
=}o>_+" return f(l(t1, t2));
\ A UtGP 下面就是f的实现,以operator/为例
c\rbLr}l) 5pyvs ;As struct meta_divide
<T% hfW {
<`p'6n79 template < typename T1, typename T2 >
=gv/9ce)3 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
cj_?*
{
*A9{H>Vq return t1 / t2;
+Y^F>/ 4=Y }
^znv[ } ;
vo<#sa^,j 8BH)jna`Qo 这个工作可以让宏来做:
Leick6 Wn#JYp #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
C>;8`6_!gU template < typename T1, typename T2 > \
p. ~jo static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
P FFw$\j 以后可以直接用
l6U' DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
T S8E9#1a 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
(_5+`YsV (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。。。)
!3v"7l{LF d<m>H$\Dm tU2;Wb!Y 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
F"TI9ib C`<} nx1 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
{:8[Mdf class unary_op : public Rettype
TUn@b11 {
G[-jZ Left l;
f?^xh public :
Xz@;`>8i unary_op( const Left & l) : l(l) {}
#]HjP\C ? bg pUv template < typename T >
?vNS!rY2& typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
s H[34gCh; {
~{!!=@6 return FuncType::execute(l(t));
=w?cp}HW }
07Cuoqt2 %4^/.) Q template < typename T1, typename T2 >
rAdcMFW typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7B2Og{P {
iDxgAV f* return FuncType::execute(l(t1, t2));
.7rsbZzs }
GV[BpH } ;
s'=]a-l~ .Vjpkt:H gbZ X'D
同样还可以申明一个binary_op
M8Lj*JN P[oB' template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
LtIZgOd< class binary_op : public Rettype
m:7bynT{ {
6FFv+{2^@ Left l;
9h=WWu', Right r;
F
RUt}* public :
Dv{AZyqe binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
yiA\$mtO \$UU/\ template < typename T >
},ZL8l{ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
TrAUu`?# {
>n\Q[W return FuncType::execute(l(t), r(t));
TI&J>/z;$ }
e%>E| 9*u rt;>pQ9, template < typename T1, typename T2 >
(ajX;/ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/bk} J:QRg {
NFPkK?+ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
HWZ*Htr }
{IwYoR aXa } ;
m&8_i`%< rvO+=Tk $MGd>3%y 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
Nh-*Gt? 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Vi-@z;k
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
|@|D''u>6 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。
4B
pm{b 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
6>%NL"* ] 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。。。
.{>-.& 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
<#`L&w. 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)
/UAj]U 下面是修改过的unary_op
^jA^~h3(W PxY"{-iAM template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
z [{%.kA class unary_op
@@&;gWr; {
$6Psq=| Left l;
i:To8kdO `Y9@ ?s Q public :
D=]P9XDvb. |.yRo_ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
2US8<sq+ K~G^jAk+ template < typename T >
A":x<9 struct result_1
`R;XN- {
;[ojwcK[ZF typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
d1TG[i<J_ } ;
(Zkt2[E` Yr@ @ty template < typename T1, typename T2 >
.kV/0!q? struct result_2
Rk^&ras_ {
=*N(8j>y typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
xRmB?kM3]5 } ;
3]A'C& KxI(#}5o& template < typename T1, typename T2 >
>ZWm0nTr typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
='azVw%_ {
)JON&~C return OpClass::execute(lt(t1, t2));
XZJx3!~fm }
5@\<:Zmi [;+YO) template < typename T >
xNU}uW>>T typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0jMrL\>C {
Ft7l / return OpClass::execute(lt(t));
DoA f,9|_ }
aQuENsB gUlZcb } ;
E.brQx#} 0jq#,p=l; Hr'#0fW 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
mqpZby 好啦,现在才真正完美了。
j\<S 6%p#R 现在在picker里面就可以这么添加了:
`!BUd Zf! 7pM template < typename Right >
4l:+>U@KU picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
w@R-@
G {
F{S.f1Bsp return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
l!2.)F` x }
TDFv\y}yc 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
y!].l0e2a oz--gA:g 6AY%onY L'(^[vR( 9dAsXEWh 十. bind
mjpH)6aD0 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
#v1 4"s Z} 先来分析一下一段例子
,wjL3c W\/0&H\i AkF3F^ int foo( int x, int y) { return x - y;}
*niQ*A bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
5 ,HNb bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
n!2|;|$}Z 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。
i?]!8Ji 我们来写个简单的。
1'iRx, 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
G(L*8U<UG 对于函数对象类的版本:
Al?XJ C B@ ZWv$K0agu template < typename Func >
;1WclQ!( struct functor_trait
gNJ\*]SY {
$kdfY'u typedef typename Func::result_type result_type;
FM5$83Q } ;
- >2ej4C 对于无参数函数的版本:
se-}d.PwL 6%>0g^`)9Y template < typename Ret >
q\\J9`Q$J struct functor_trait < Ret ( * )() >
mmi~A< {
K)n( U9# typedef Ret result_type;
=e63>*M| } ;
F+X3CB,f 对于单参数函数的版本:
QJ
QQ- a^N/N5-Z template < typename Ret, typename V1 >
[Z 1Eje X struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
t{ 'QMX {
a v/=x typedef Ret result_type;
ie)Qsw@ } ;
1FuChd 对于双参数函数的版本:
CBc}N(9 8w$cj' template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
z&eJ?wb struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
jU=)4nx {
drH!?0Dpg typedef Ret result_type;
}I]9I
_S } ;
][.1b@)qV 等等。。。
3 Xy>kG} 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
@{j-B
IRZ0 ?r/7: template < typename Func >
lD(d9GVm{z struct func_return
X6PfOep {
j \SDw template < typename T >
W[b/.u5z: struct result_1
2-
)Ml* {
l{k typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
'lWNU } ;
nV'B!q i^=an?}/ template < typename T1, typename T2 >
f,$FrI, struct result_2
\.{?TB {
zMDR1/|D typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
tW(E\#!|p< } ;
oY{*X6:6< } ;
o)NWsUXf {KR/TQ?A Z-WWp#b 最后一个单参数binder就很容易写出来了
q,2
@X~T
P9c1NX\- template < typename Func, typename aPicker >
?[kO= hs class binder_1
A!NT 2YdHZ {
C~
>'pS6%5 Func fn;
-Z:al\e<g aPicker pk;
E-r/$&D5mP public :
|^FDsJUN 1Eg,iTn2*x template < typename T >
:D(:(`A= struct result_1
P0W%30Dh {
X(bb1 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
&Zov9o:gx } ;
:QN,T3i'/3 \4V'NTjB template < typename T1, typename T2 >
0<e7!M=U1 struct result_2
<>-UPRwqI {
"<=^Sm typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
%$b
5&>q } ;
D0uf=BbS &:Q""e! binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
1cUC>_%? rGoB&% pc template < typename T >
L&l>?"_ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ZgN*m\l {
`9@!"p
f return fn(pk(t));
LV`- eW }
E]Kd`&^} template < typename T1, typename T2 >
7m8L!t9 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|s|RJA1 {
yp8 .\. return fn(pk(t1, t2));
cLamqZf3 }
MECR0S9 } ;
7 0KZXgBy_ rsrv1A=t? .3$iOMCH 一目了然不是么?
N#|c2n+ 最后实现bind
/bg8oB4 2H4+D) N:=D@x~] template < typename Func, typename aPicker >
d
;ry!X picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
e;Q~P]x {
w:pc5N>we0 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
NJn~XCq }
gJ2R(YMF RL($h4d9 2个以上参数的bind可以同理实现。
G$ip Wi 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
)5&Wt@7Kj` >4bOM@[] 十一. phoenix
ARslw*SJ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
!iITX,'8 5PdC4vI*+ for_each(v.begin(), v.end(),
vVE^Y (
;0@"1` do_
7v1}8Uk [
}**^g: cout << _1 << " , "
@@}A\wA- ]
!SVW}Q=5# .while_( -- _1),
l~!#<=. cout << var( " \n " )
^fH]Rlx )
]kc]YO7i%R );
P%.9 g z.#gpTXD 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
D4_D{\xhO 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
+BmA4/P$ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
df}B:?Ew. 那么我们就照着这个思路来实现吧:
fyT! / IiSO{ 3vDV
template < typename Cond, typename Actor >
tWD*uAb class do_while
V.;0F%zks5 {
`Q}.9s_ri Cond cd;
Q TM+WD Actor act;
;sb0,2YyP public :
URY%+u template < typename T >
)6Z)z;n]aW struct result_1
3
nb3rHQ {
0s=GM|y typedef int result_type;
wMei`svY } ;
yU&A[DZQ 90M:0SH do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
]oZ$,2#;~ ePB=aCZ template < typename T >
wXfy,W typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>(*jL {
<Eq^rh do
n6
) {
ptYQP^6S[ act(t);
8ec~"vGLz~ }
7J##IH+z35 while (cd(t));
vP?"MG return 0 ;
}Li24JK }
^PO0(rh } ;
@^/JNtbH! zI(b#eUF
tHD
mX 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
kVZ>Dc2M 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。
uflp4_D 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。
2=u5N[* 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。
4d[:{/+Q 下面就是产生这个functor的类:
h?fv:^vSi i5V ly'Q fytgS(?I' template < typename Actor >
g7#_a6 class do_while_actor
,!PNfJA2 {
dLG5yx\js Actor act;
%]RzC`NZ public :
F71.%p7C8" do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Bglh}_X RwN*/Li template < typename Cond >
bQEQHqY5 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
866n{lyL } ;
rn U2EL MvJEX8M X2T)]`@ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
5>"-lB & 最后,是那个do_
Mt<TEr}7Z= 592q`m\ f GY. +W_ class do_while_invoker
&`0heJ
5Yn {
N^CD4l public :
/3'>MRzR template < typename Actor >
!&ac}uD^g do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
M%sWtgw( {
= M ? return do_while_actor < Actor > (act);
~~b[X\1 }
L0_R2EA } do_;
\"5%w *vl _D[vMr[ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
{BDp`uZ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
#2{ };) 最后来说说怎么处理break和continue
T'0Ot3m` 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。
"~N#Jqzr: 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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