一. 什么是Lambda
`ybZE+S. 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
l%)XPb2$J 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,
$~2Ao[ Fb*;5VNU. 2<'gX>TW $X{& KLM[ class filler
[R~HhM {
ZWFH5#= public :
J d`NS3;*p void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
7,jqA"9 } ;
7Jqp2\ d`xqs,0f 65}:2l2< 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
>SzTZ3!E CUtk4;^y# ?,!qh O=mJ8W@ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
i44`$ps bv] ZUF0 ;Rt,"W) 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
k4|YaGhf m:H )b{ Qejzp/2 @B[V'| 二. 战前分析
59)PJ0E 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。
g,1\Gj%y 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
_7;#0B ru U|
#8(@a
Y for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
c2i^dNp_ /* --------------------------------------------- */
xo*a9H?@ vector < int *> vp( 10 );
*L!R4;ubE transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
n.T
[a /* --------------------------------------------- */
y K{~ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
P--#5W;^oB /* --------------------------------------------- */
0 8U:{LL int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
7<)
.luV /* --------------------------------------------- */
QM$?}>: for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
@U9ov >E /* --------------------------------------------- */
m/{rmtA4 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
w,P2_xk` :8rqTBa` /!LfEO >Qi2;t~G 看了之后,我们可以思考一些问题:
N_T;&wibO 1._1, _2是什么?
Z$@Juv&>5^ 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。
@hCGV'4 2._1 = 1是在做什么?
M^bujGD 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。
+XQS
-= 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。
J"z8olV 3}sd%vCK APF-*/K? 三. 动工
1ptP ey 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
7y60-6r y)=Xo7j D,R/abYZH ){,8}(| template < typename T >
0>AA-~=- class assignment
eHv/3"Og {
^y??pp<1J T value;
5ecqJ public :
uh GL1{ assignment( const T & v) : value(v) {}
kmuF*0Bjk template < typename T2 >
g.veHh|;_ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
w+JDu_9+A] } ;
KI#hII[Q. .-o$IQsS :_vf1>[ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
g{i(4DHm( 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
[WB8X, \Q
&Kd| 2AdV=n6Z gXF.e.uU class holder
P ^D\znvc {
\oaO7w,:" public :
yDHH05Yl template < typename T >
p(
z.[ assignment < T > operator = ( const T & t) const
[rf.P'p% {
{>syZZ,h return assignment < T > (t);
HtXzMSGo7 }
$cYh X^YG. } ;
:V >Z|?[*H Q.!D2RZc f>Ij:b`Z2 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:
X)'uTf0 C7nLa@ static holder _1;
aiz_6@Qfz* Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
;]'mx }PoB`H'K5 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
G"C'/ 而不用手动写一个函数对象。
o8Tt|Lxb$8 QV" | p6sXftk 38rC;
6 四. 问题分析
%kyvtt 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
Es)Kw3^a 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
0b4QcfB1[ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
X\uN:;?#W{ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
_O)~<Sk-*z 下面我们可以对这几个问题进行分析。
QKe=/; HD$W\P 五. 问题1:一致性
{wK98 >$a 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?|
rry 33 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
`2}Mz9mk C?X^h{Tp struct holder
q.~_vS% {
Kc0KCBd8]; //
*Z<`TB)<X template < typename T >
\y{C>!WX4 T & operator ()( const T & r) const
s_u@8e 6_ {
va| 1N/& return (T & )r;
LG@5Z- }
L%Me
wU0TZ } ;
oS, %L =M>pL+# 这样的话assignment也必须相应改动:
YiB^m 6>X7JMRY template < typename Left, typename Right >
w8c71C class assignment
%r?Y!=0 {
7]62=p2R Left l;
]w"r4HlCx Right r;
AYfW}V" public :
7<=xc'*8t assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Il,2^54q template < typename T2 >
h#B%'9r T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
,A4v|]kq] } ;
'0lX;z1 j0>Q:hn 同时,holder的operator=也需要改动:
r_F\]68 %;~Vc{Xxt/ template < typename T >
n~@;[=o?5 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
5PqL#Eu`! {
VMZ\9IwI return assignment < holder, T > ( * this , t);
~#C7G\R }
9-5H~<}fF 4v_<<l 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。
FxW~Co 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
3)3?/y)_ jEo)#j];`< return l(rhs) = r;
59 R;n.Q 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。
M2l0x @| 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
iP)`yB5 ` il|e5TD^ template < typename Tp >
)w4i0Xw^C: class constant_t
~+
Mp+gE {
-XRn%4EX? const Tp t;
j
Jt"= public :
Op0n.\>
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
p(=}Qqdr8 template < typename T >
Cjc>0)f&. const Tp & operator ()( const T & r) const
+`}QIp0 {
ibAZ=RD return t;
*eK\W00 }
"wy|gnQJ } ;
MAb*4e# K&3,J7&& 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
^ ~'&K e 下面就可以修改holder的operator=了
'1+s^Q'pc d| ;S4m` template < typename T >
0%&ZR=y(G assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
B]iPixA6 {
piULIZ0 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
n@[_lNa4GD }
Se{x-vn?p z@Pv~" 同时也要修改assignment的operator()
l|RBO+} KPHtD4 template < typename T2 >
K2|2Ks_CS T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
|Tv}leJF 现在代码看起来就很一致了。
Xt}
4B# H{hd1 六. 问题2:链式操作
$lVR6|n 现在让我们来看看如何处理链式操作。
W T~UEK' 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。
+-2o b90_m 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。
'o}v{f 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。
P|j|0o,8p 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Cw$0XyO n/9.;9b$I template < typename T >
1*U)\vK~ struct result_1
E.LD1Pm0 {
aG_@--= typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
M$YU_RPl+ } ;
Zaime ,=>Ws:j 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
Z mVw5G
q ` `mnk>/ template < typename T >
K-,4eq! struct ref
X(Z~oGyg {
J,(@1R]KF: typedef T & reference;
*yl?M<28 } ;
#z6[8B template < typename T >
G`D rY; struct ref < T &>
x%_VzqR` {
=
y@*vl typedef T & reference;
RG&t0%yj} } ;
G.")Bg |#(KP 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
A:b(@'h w :nYsuF template < typename T >
5}C.^ J` typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
qTZ\;[CrP" {
amTeTo]Tg return l(t) = r(t);
A4uKE"WE }
]y0bgKTK 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
*qa.hqas 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
S4 j5- Jn7T5$pJ 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
#B2a? _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
TW?_fse*[ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
)d~{gPr. +5 调用divide的对象返回一个add对象。
8NnGN(a*D 最后的布局是:
,Iv eKk5W Add
~k"r / \
^yLhL^Y Divide 5
ThvgYv--B / \
_ sqj~|K _1 3
&L[i"1a 似乎一切都解决了?不。
+$}3=n34) 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
_^/k 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
9\'JtZO OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
`' .;U=mF HVd y!J template < typename Right >
CP'b,}Dd?I assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
'kOkwGf! Right & rt) const
%1oB!+tv {
u4#YZOiY)A return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
hv0bs8h }
dzQs7D} 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
x{O) n XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
]4ib^R~Z 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
5^ck$af 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。
/S{U|GBB%r 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。
6&
(b L<8b 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?
dAWB.# 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:
KS'n$ ;FGS(.mjlC template < class Action >
c>Tf@Aog> class picker : public Action
de/oK c {
DaS~bweMw public :
f\;w(_ picker( const Action & act) : Action(act) {}
Z=9<esx // all the operator overloaded
nR]*RIp5 } ;
v<@3&bot F;bkV}^ 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。
GaCRo7 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:
$Ge0<6/ pwH*&YU template < typename Right >
J!Q #xs picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
9a2[_Wy {
XJ!?>)N . return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
)1f%kp#] }
]]o?!NX Kf-XL),3l Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
o|$r;<o3R 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。
aUF{57,< eQz.N<f" template < typename T > struct picker_maker
c/7}5#Rs {
4_D
*xW typedef picker < constant_t < T > > result;
%iB,hGatE } ;
NCdDG template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
-%Rw2@vU {
KPVu-{_Fi typedef picker < T > result;
2"T
b><^" } ;
~:L5Ar<
#Iu"qu 下面总的结构就有了:
S{RRlR6Z 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。
,.kmUd 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。
QOX'ZAB` picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
<5E)6c_W) 至此链式操作完美实现。
:>}7^1I @SH[<c XuWX@cK 七. 问题3
.]H/u
"d 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。
%+nM4)h M]|]b-# template < typename T1, typename T2 >
Y<IuwS ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Ee_?aG
e& {
/6rQ.+|). return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
h<V,0sZ&: }
o|u4C {j G1-r$7\ 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
IL:[0q Oq$-*N template < typename T1, typename T2 >
6.9C4 struct result_2
d~MY
z6" {
|"PS e~ u typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
GSs?!BIC } ;
V?Q45t Ae 4X",:B} 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?
])G|U A. 这个差事就留给了holder自己。
<"K2t
Tg. :@@`N_2? =jKu=!QPq template < int Order >
15VvZ![$V class holder;
_u""v template <>
,na}' A@a` class holder < 1 >
yN)(MmX'1 {
2}7 _Y6RS* public :
_k :BY template < typename T >
'4It>50b struct result_1
w_V A:]j4 {
s$zm)y5 typedef T & result;
Y4w]jIv } ;
Yn$:|$ template < typename T1, typename T2 >
JB%_&gX)v struct result_2
MLlvsa0 {
VFM!K$_ typedef T1 & result;
|Eh2#K0x4G } ;
CzY18-L@EX template < typename T >
!VaC=I^{ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
!4!qHJISa {
Q>$lf.) return (T & )r;
1ni72iz\ }
ur E7ZKdI template < typename T1, typename T2 >
H5#]MOAP typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
R|^bZf^ {
8KN3|) return (T1 & )r1;
bI3GI:hp }
r\#nBoo( } ;
ZXL'R|? gG@4MXq. template <>
N@Oe[X8 class holder < 2 >
<7>1Z
82) {
00'SceL=` public :
`#w#!@s#@ template < typename T >
$m~&| s struct result_1
qou\4YZ {
w N`Njm9! typedef T & result;
FfxD=\ } ;
&SPY'GQ! template < typename T1, typename T2 >
pH.&C 5kA struct result_2
i-;#FT+Xc {
mI{Fs|9h typedef T2 & result;
JWaWOk(t=? } ;
'^C
*%"I] template < typename T >
Qe7=6< typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
mR1b.$ {
[3qH?2& return (T & )r;
(]\p'%A) }
TQKcPVlE template < typename T1, typename T2 >
wdf;LM typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
0>Td4qr+u {
;du},>T$n return (T2 & )r2;
/\<x8BJ }
Z*f%R\u } ;
bcvm]aPu Itv cN yH]Q;X' 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
'_V9FWDZ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
lyFlJm i,r 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
~OsLbz: N$#~& return l(i, j) = r(i, j);
PYWFz 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
}y+Qj6dP ZA. SX|m return ( int & )i;
1ig*Xp[ return ( int & )j;
oJ*,a 最后执行i = j;
`L 1+j 可见,参数被正确的选择了。
N8df1>mW rr2!H%: <`" z/h]Jos GDC@s<[k 八. 中期总结
@[?ZwzY:9 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:
j0X^,ot@m 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
EI*~VFx 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
L fcy#3! 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Zk lpnL*! xM!9$v 3u[8;1}7Q {]8|\CcY? S>h\D4. *xpn-hCp< 九. 简化
_EP]|DTfr 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
L7aVj&xM 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
s@iY'11 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
%Vltc4QU 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Yq51+\d +-*/&|^等
IO9|o!&> 2. 返回引用。
YLTg(* =,各种复合赋值等
#9r}Kr=P 3. 返回固定类型。
2)}*'_E9 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
zSD_t 4. 原样返回。
mRC3w(W operator,
-6I*k |%8T 5. 返回解引用的类型。
EVZ1Z operator*(单目)
`pCy:J?d>l 6. 返回地址。
LTzdg >\oJ operator&(单目)
@v@F%JCZ 7. 下表访问返回类型。
_eq$C=3Ta operator[]
#BcUE?K*N 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
41d+z>a] operator<<和operator>>
#_S]\=N( 2[3t7 C 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。
'dh{q`#0 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
`?R{sNr. 60{DR >S template < typename Left >
#k)z5vZ$h
struct value_return
P2f^]z {
UCmy$aW template < typename T >
-Z:x!M[Xr struct result_1
QN$s%&O {
<'$>&^!^ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
&dWGa+e } ;
ttJ'6lGXh Z]G#: template < typename T1, typename T2 >
-
A@<zqu struct result_2
GVlT+Rs7 {
:ChXzZ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
g9JZ#B gZ } ;
<EgJm`V } ;
{_*G"A 9 "&f|<g5 \xggIW.^0 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
|;~2y>E LXxQI(RO 下面我们来剥离functor中的operator()
p&Qm[! 首先operator里面的代码全是下面的形式:
QgYt(/S HH7WMYoKY return l(t) op r(t)
WxO+cB+? return l(t1, t2) op r(t1, t2)
6pS}\aD return op l(t)
sCY return op l(t1, t2)
7bO>[RQB return l(t) op
yv]|Ce@8A return l(t1, t2) op
?t6wozib2 return l(t)[r(t)]
{*hvzS{1d return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
e~(e&4pb !idVF!xG 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.k E 单目: return f(l(t), r(t));
!lFNG:&` return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
8'zl\:@N 双目: return f(l(t));
/%,aX[ return f(l(t1, t2));
r0[<[jEh 下面就是f的实现,以operator/为例
tKe-Dk9 fa/o4S< struct meta_divide
1,OkuyXy!> {
EZ"i0u template < typename T1, typename T2 >
.),9qz` static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
#prYZcHv:_ {
.5s58Hcg, return t1 / t2;
D]"W|.6@ }
Da8gOZ } ;
Xp06sl7 M ic!% } S? 这个工作可以让宏来做:
yl@Nyu DBaZ cO(U #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
y>E:]#F template < typename T1, typename T2 > \
2(~Zl\ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
..nVViZ 以后可以直接用
wy:Gy9\ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
'-N5F 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?Sv6W.~ (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。。。)
<>f;g"qS O:rfDO {j`8XWLZZN 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
L;M@] 2!W[ff@~7 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
)i:*r8*~ class unary_op : public Rettype
k\SqDmv {
UNiK6h_% Left l;
:5j+^/ public :
ZQKo ]Kdr unary_op( const Left & l) : l(l) {}
JM/\n4ea: &0bq3JGW template < typename T >
:8/ 6dx@Y( typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
rX5"p!z {
}vY^eOK. return FuncType::execute(l(t));
,\&r\!= }
z3L=K9) S~fP$L5 template < typename T1, typename T2 >
[tt{wl"E typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
??.aLeF& {
8`)* ?Q9~ return FuncType::execute(l(t1, t2));
k+"7hf=C| }
wnQy } ;
W,yLGz \ ' ,]Aj!q L'KKU4zj 同样还可以申明一个binary_op
Qt>kythi 0$-|Th:o template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
zx]r.V class binary_op : public Rettype
9a]o?>`E {
,aS+RJNM Left l;
1c]{rO=taN Right r;
u]O}Ub` public :
d&|5Rk
~ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
4 Cd5-I 7_j t =sr template < typename T >
mM?,e7Xhs typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3 i>NKS {
eE
.wnn return FuncType::execute(l(t), r(t));
<=6F=u3PtU }
1oiSmW\ M,ybj5:6 template < typename T1, typename T2 >
hPG@iX|V typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)l
m7ly8a| {
45[,LJaMd return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
<Dgf'GrJ }
gq*W 0S } ;
T@P~A)>yo )OFN0' #tsP 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
w;Fy/XQ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
_!,2"dS DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
XHKLl?- 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。
V"K.s2U^ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
`DSFaBj, 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。。。
gs i2 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
,/V~T<FI 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)
pnx^a}|px 下面是修改过的unary_op
adri02C/ H<ovIMd template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
IaRwPDj6 class unary_op
F|!=]A< {
9mXmghoCO Left l;
ARnq~E@1 ^jS1g*nrN public :
t(PA+~sIp }#E]efjs unary_op( const Left & l) : l(l) {}
A-L)2.M | ~>7_: template < typename T >
lsj9^z7 struct result_1
!@P{s'<: {
FxK!h.C. typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
'ta&qp } ;
b W/T}FND N:pP@o template < typename T1, typename T2 >
RZq_}-P,.c struct result_2
$K\e
Pfk {
q2`mu4B typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Ny`SE\B+/ } ;
3 @O/#CP+ y,jpd#Y template < typename T1, typename T2 >
\Jc}Hzug typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
v;?W|kJ.u {
uhaHY`w return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Ywt9^M|z; }
n|Y}M]u, G#NbLj`h template < typename T >
%$)Sz[= typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
LB$0'dZU {
qJl DQc- return OpClass::execute(lt(t));
J%q)6& }
"9Q_lVI|Q E;4d lL`* } ;
KC9VQeSc Wq 1OYZ, ~@ <o-|# 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
wpQp1){%Q 好啦,现在才真正完美了。
?=_w5D.3J 现在在picker里面就可以这么添加了:
kDRxu!/ @_c&lToj_ template < typename Right >
gwB0/$!4" picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
&F[N$6:v {
#ifjQ7(: return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
wNFx1u^/) }
>XuPg(Ow 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。
}9z$72;Qdq u9c^YC BM Q=[ IO,f HKOSS-`5 2t?>0)*m 十. bind
wXdt\@Qr 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。
D]'8BS3 先来分析一下一段例子
n
>E1\($ *N{k#d/ u!It';j int foo( int x, int y) { return x - y;}
{Ngut bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
pxyFM@Z]( bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Ho&f[T( 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。
S @!z'$& 我们来写个简单的。
"_BWUY 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
!VudZ]Sg 对于函数对象类的版本:
Aq'~'hS`1 s6;ZaU template < typename Func >
tdu:imH~ struct functor_trait
A+\rGVNH'S {
e!C,<W&B\ typedef typename Func::result_type result_type;
*U8,Q]gS } ;
5yV>-XT+- 对于无参数函数的版本:
mQU t 'j4 .]<iRf[\[ template < typename Ret >
Gcxz$.( struct functor_trait < Ret ( * )() >
M#8_Qbvfk {
JH2-' typedef Ret result_type;
]D2d=\ } ;
$|!3ks 对于单参数函数的版本:
HG5E,^1n *|L;&XM&/ template < typename Ret, typename V1 >
dIQ3snG struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
w; f LnEz_ {
\l5G typedef Ret result_type;
4Uwcc):f } ;
v`7~#Avhz 对于双参数函数的版本:
~ `{{Z& A&-2f]L
tl template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
,^v_gc struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
=XSupM[T {
-B7X;{
typedef Ret result_type;
'XYjo&w } ;
)7E7K%:b, 等等。。。
(CYQ>)a 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
E(*CEW.V* ?4W6TSW-' template < typename Func >
3Dj>U*fP struct func_return
mv/Nz? {
3|URlz template < typename T >
@lh]?|*[ struct result_1
AuB BSk8($ {
00Ye
]j_ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
9r8bSV3` } ;
a?W<<9] {G|= pM\' template < typename T1, typename T2 >
H:16aaMn( struct result_2
.NF3dC\ {
f{(D+7e} typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
>4=7t&h } ;
wo86C[ } ;
W<~u0AyO
3 y;.5AvfD $ 93j; 最后一个单参数binder就很容易写出来了
A5ckosYyNA a72L%oJ template < typename Func, typename aPicker >
X:(t,g*7 class binder_1
[zCKJR {
/(}YjeS Func fn;
NZXCaciG aPicker pk;
-Ji uq public :
PL3oV<\4s> 1n>AN.nI template < typename T >
Q$yQ^ mG struct result_1
{q);1Nnf {
W{]r_`=:6S typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
uxW<Eh4H* } ;
@.QuIm8, QT(]S>--n template < typename T1, typename T2 >
!]z4'* )W struct result_2
O&dh< {
W#x~x| (c typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
HJe6h. P } ;
Fa X 3@Sd! xu'b@G}12 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
v/Xz.?a\jF }ol<DV template < typename T >
*E/CNMn=E typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^/$U(4 {
Bthp_cSmLs return fn(pk(t));
? y[i6yN9 }
4(8BWP~.y2 template < typename T1, typename T2 >
O<?.iF% typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7VfPS5se {
ipRH.1= return fn(pk(t1, t2));
=MmAnjo }
jhka;m } ;
FaG&U <M,=(p{ FeZGPxc~ 一目了然不是么?
gJOD+~ 最后实现bind
9*[!ux7h yV)9KGV+: z)
"(&__ template < typename Func, typename aPicker >
~=$d>ZNQ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
c 1{nOx {
#b;TjnC5{$ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
i%r+/D)KvG }
Z4T{CwD`D t8 ~isuiK 2个以上参数的bind可以同理实现。
2t#[$2mg\0 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。
6lQP+! EF .DhB4v& 十一. phoenix
6eK7Jv\K Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
mP./e8 m*>gG{3; for_each(v.begin(), v.end(),
{"*gX&;~ (
(S63:q&g do_
VzuU0 [
nS^,Sq\Ak cout << _1 << " , "
mqQC`Aqx: ]
@dhnpR:L .while_( -- _1),
6J3<k(#: cout << var( " \n " )
'u:J
" )
,mE}#cyY );
6dqI{T-i? FMqes5\ 3 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:
jh~E!%d77 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
7hKfxw-X@ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
SJ&+"S& 那么我们就照着这个思路来实现吧:
}Y3*X:i7 JuRx>F4 `t]8 [P5 template < typename Cond, typename Actor >
AZbFj-^4 class do_while
%07vH&<C. {
E
qt\It9 Cond cd;
D.x&N~- Actor act;
Q\*zF,ek public :
" 8g\UR"[ template < typename T >
]
N7(<EV/ struct result_1
eeOG(@@o( {
%VO>6iVn typedef int result_type;
9G{#a#Z. } ;
'.t{\ Tl-Ix&37 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
)JA^FQ5N xbZR/!? template < typename T >
T2ZN=)xZ1 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|h2=9\:] {
81S0: = do
L&Pj0K-HT3 {
)bB
Va^ act(t);
H :`H4S} }
?H21Ru>:* while (cd(t));
$gaGaB return 0 ;
B3&ETi5NTU }
#i-b|J+% } ;
U{8x.CJ] 7m;<b$ )xYGJq4 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
0
TOw4pC 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。
_5v]69C# 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。
Jr,**,wA 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。
qE{L42 下面就是产生这个functor的类:
k$w#:Sx 0Q:l,\lY (Cbm*VL template < typename Actor >
\m~Oaf;$ class do_while_actor
<d$t*vnq {
C&RZdh,$ Actor act;
pw=o}-P{ public :
O`0\f8/.? do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
o(oD8Ni Md>9Daa~ template < typename Cond >
XOPiwrg%p picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
]?0]K!7Ea } ;
n<DZb`/uHZ @6{F4 !'kr:r}gg 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
;^ YpQP 最后,是那个do_
6:`4bo MZdj!(hO 7J5Yzu)D class do_while_invoker
} v3w- {
F)=*Ga public :
w)"F=33}5 template < typename Actor >
9mB] \{^ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
~5n?= {
(kSb74*g return do_while_actor < Actor > (act);
E&> 2=$~ }
F&D,y-CQ } do_;
~R~MC(5N[ Gn 1 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
]nm(V 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
lrK?&a9AB 最后来说说怎么处理break和continue
7O'u5N 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。
9K=K,6
b 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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