一. 什么是Lambda
l4>^79* * 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Upe}9xf 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,
{~3QBMx6 '+`[)w c+ oi8G TmsIyDcD~ class filler
cJ;Nh>ey {
k, HC"?K public :
X2z<cJG|d@ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
*.DC(2:o! } ;
*yu}e)(0 4J2^zx,H mQj=-\p 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:
l4OrlS/ 5 V
~C$| +>e ffZ~r%25{ ;2p+i/sVj for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
tAdE<).! _)M,p@!?=h SIe!=F[ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
|eqBCZn *MP.YI:h 9}(w*>_L ^"WVE[" 二. 战前分析
0!T`.UMI 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。
eTiTS*`u 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
[3Pp
NCY \^x{NV@v42 $ik*!om5 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
P {TJ$ /* --------------------------------------------- */
,/42^|=Z6O vector < int *> vp( 10 );
/Mqhx_)>A transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
`(e :H /* --------------------------------------------- */
K^Awf6% sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
0l!#u`cCI /* --------------------------------------------- */
KdkA@>L!; int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
'5e,@t%y /* --------------------------------------------- */
c3$T3Lu1 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
C=:<[_m` /* --------------------------------------------- */
VdLoi\-/L for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
H@Dpht>[ T @ c~ql 0j.K?]f)h 6':iW~iI 看了之后,我们可以思考一些问题:
*'%V}R[> 1._1, _2是什么?
&Y]':gJ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
+yGQt3U 2._1 = 1是在做什么?
,T$ts 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。
qJhsMo2IH 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。
1Kg0y71" L:z0cvn" ag-A}k>v 三. 动工
;cor\R 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
dzf2`@8# eqbN_$> #9vC]Gm Shm> r@C? template < typename T >
/^.|m3 class assignment
KZm&sk=QM- {
_yg_?GH T value;
^L[:DB{Z public :
2jsbg{QS#_ assignment( const T & v) : value(v) {}
*FlPGBjJ template < typename T2 >
"6B7EH T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
fz&B$1;8 } ;
OQVrg2A%( %TB(E<p` I6>J.6luF9 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
RK3 yq$ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
$l7^-SK`E wQ}r/2n|^ &m5zd$6 U7r8FL l class holder
nbi7rcT {
z _!ut public :
B`*,L\LZ* template < typename T >
*ByHTd assignment < T > operator = ( const T & t) const
*rxr:y#Ve {
5/meH[R\M return assignment < T > (t);
HA6tGZP*L }
i"8mrWb } ;
[>=!$>>;8 rP@#_(22 p>6`jr 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:
bO '\QtW9 V%Uj\cv static holder _1;
,_[x|8m Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
><V*`{bD9) m,l/=M for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
O%bbyR2 而不用手动写一个函数对象。
ajYe?z gP^2GnjHL8 Dg&84,bv^ jLVJ+mu 四. 问题分析
1W^hPY 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。
y<)TYr 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。
vOQ%f?%G\ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
@Nu2
:~JO 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
rIyH/=; 下面我们可以对这几个问题进行分析。
;b~ S/ PwY/VGT 五. 问题1:一致性
tFN >]`Z 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?|
0-2|(9
Kc 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
b}e1JPk}! jHLs
5% struct holder
D=tZ}_'{t {
$a(-r-_Fi] //
Zk3Pv0c template < typename T >
eA!o#O. T & operator ()( const T & r) const
D6 B-#u!M {
@^{Hq6_`
return (T & )r;
mxc)Wm<4 }
Q7%4 `_$! } ;
b 2gng} 6Q.S 这样的话assignment也必须相应改动:
QY\k3hiqn dcz?5O_{, template < typename Left, typename Right >
_|k$[^ln^ class assignment
ZsmOn#`=^} {
PEMkx"h + Left l;
9 {4yC9Oz> Right r;
\kADh?phV public :
)rc!irac] assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
/y$Omc^ template < typename T2 >
hor7~u+ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
}Zhe%M=}G } ;
bIQ,=EA1
x4_IUIgh 同时,holder的operator=也需要改动:
.)Tj}Im2p q"2QNF' template < typename T >
Di9RRHn&q assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
g \mE {
[&x9<f6 return assignment < holder, T > ( * this , t);
^-o{3Q(w }
/:dLqyQ_V }nmlN 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。
m</m9h8 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
b@CB +8$ n1[c\1 return l(rhs) = r;
t,/ G 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。
)"?4d[ 5 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
;vn0%g uF ?[H -y template < typename Tp >
$|4@Zx4vf class constant_t
[W[{
4 Xu {
bS_#3T const Tp t;
#3uv^m LGa public :
(vXr2Z<l constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
A5l Cc
b template < typename T >
7ZcF0h const Tp & operator ()( const T & r) const
ycA<l" {
WQ|:TLQ return t;
J^!;$Hkd }
;vx5 =^7P } ;
OL'Ito P.~UUS 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
=8FvkNr 下面就可以修改holder的operator=了
W4$o\yA] (d9~z template < typename T >
u{1R=ML assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Ky3mzw| {
9QZaa(vN return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
o3WOp80hz }
ChBf:`e >P6"-x,[" 同时也要修改assignment的operator()
oFk2y ^>u a ~o<>H template < typename T2 >
XF`2*:7 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
P^Hgm 现在代码看起来就很一致了。
+Y;P*U}Qg[ c:Ua\$)u3, 六. 问题2:链式操作
h>Kx 现在让我们来看看如何处理链式操作。
!R{IEray 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
JsaXI:%1 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
\!KE_7HRu 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
?Y=aO(}=h 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
1]xk:u4LA X><C#G template < typename T >
8$FH;= struct result_1
n Ja!&G& {
IsXNAYj typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
MT6p@b5 } ;
\PX4>/d@y vu0Ql1 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:
zLJ>)v$81 bpu`'Vx template < typename T >
7lC$UQ x8 struct ref
<,vIN,Kl8/ {
f-U zFlU typedef T & reference;
kBUkE-~ } ;
X'A`"}=_ template < typename T >
lg^'/8^f struct ref < T &>
uHbg&eW {
v>X!/if<y typedef T & reference;
~E}kwF } ;
%0\@\fC41 V 6}5^W 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
6@]o,O $q!A1Fgk0 template < typename T >
kUBE+a6# typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
?<Qbp;WBo {
q ` S
~w return l(t) = r(t);
.G/Rh92 }
vG |!d+ 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。
z']6C9m} 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
xj5TnE9^ }n)0}U5;0 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
fy+5i^{= _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
g-3^</_fZ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
+'F;\E +5 调用divide的对象返回一个add对象。
vNi;)"&* 最后的布局是:
^}
{r@F Add
lKbWQ> / \
)x-b+SC Divide 5
s,R:D). / \
T CT8OU| _1 3
\((MoQ9Qk 似乎一切都解决了?不。
=By@%ioIGG 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。
n"iS[uj, 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。
<Bo\a3Z 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:
b'4a;k!rS a\sK{`|X* template < typename Right >
M)13'B. assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
?NE/}?a Right & rt) const
RO3LZBL {
i)l0[FNI} return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
iXWzIb}CJ- }
UfW=/T 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
]9!y3"..W{ 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。
SIK:0>yK" 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。
:'h$]p% 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。
pq*e0uW 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。
" {<X! ^u> 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?
e'b*_Ps' 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:
lxd{T3LU z ]f(lwo{ template < class Action >
#-|fdcb class picker : public Action
1dvP2E {
o
Mz{j: public :
Ry95a%&/s picker( const Action & act) : Action(act) {}
NuOA'e+i // all the operator overloaded
"DN,1Q
lCp } ;
_2KIe(,; f y2vAwl 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。
w|dfl * 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:
ss-W[|cHU 9]Jv
>_W* template < typename Right >
e&sH<hWR picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
<F^9ML+' {
\Zf=A[ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
$yU
5WEX }
Zk`y"[ J I<}% L
V Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
lIyMNw 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
9L$OSy| -!!]1\S*Y template < typename T > struct picker_maker
Tm^kZuT{ {
Y"
=8wNbr typedef picker < constant_t < T > > result;
}NDl~5 } ;
GVhqNy
template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
KHx2$*E_ {
P'wo+Tn* typedef picker < T > result;
ti61&)( } ;
vom3C9o #ss/mvc3 下面总的结构就有了:
cr;:5D%_ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
Kyx9_2 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
fXWy9 #M picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
:]:)c8!6 至此链式操作完美实现。
iw#~xel<ez {.Qv1oOa Bq$IBAot 七. 问题3
s[GHDQ;! 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。
ZtZ3I?%U3 1IoW}yT template < typename T1, typename T2 >
_1[Wv? ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
A~xw:[zy$a {
B*_K}5UO return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
gaN/
kp }
uD/@d'd_4L <ll?rPio" 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
]Ea-MeH JDf>Qg{ template < typename T1, typename T2 >
![Qi+xyc struct result_2
xHt7/8wF {
4Q !A w typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
G,>YzjMY` } ;
\k5"&]I3 'v^Vg 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
Xz @#,F:@ 这个差事就留给了holder自己。
u7mPp3ZYK /"J 6``MV ^g4Gw6q6 template < int Order >
PVg<Ovi^d class holder;
' pgPQM< template <>
ZBDF>u@ class holder < 1 >
t+w{uwEY {
X<5fn+{]S: public :
oeg
Bk template < typename T >
dnomnY(*< struct result_1
*%/O (ohs@ {
Xfg3q.q typedef T & result;
t Cb34Wpf } ;
n
UmyPQ~ template < typename T1, typename T2 >
<O7!( struct result_2
c2NB@T9'v {
=/K)hI!u typedef T1 & result;
WzstO}?P( } ;
f I=G>[ template < typename T >
dwk%!% typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
tC|?Kl7 {
]y.V#,6e return (T & )r;
(o*YGYC }
7d
R?70Sz template < typename T1, typename T2 >
vyDxX typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
_yg;5#3 {
Lfn$Q3}O`$ return (T1 & )r1;
,=\.L_' }
i{m!v6j: } ;
x</4/d T/E=?kBR template <>
T#Q7L~?zY class holder < 2 >
<oJ?J^ {
t$du|q( public :
rO>'QZ% template < typename T >
/69yR struct result_1
RWv4/=}(G {
=s!0EwDH3 typedef T & result;
Mv%Qze,\V^ } ;
7Tk//By7 template < typename T1, typename T2 >
k JmwR struct result_2
lIS`_H} {
zHA::6OgPN typedef T2 & result;
nHm29{G0 } ;
l6#Y}<tq template < typename T >
_%R^8FjH* typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
7)QZ<fme {
Xuu&`U~% return (T & )r;
..5~x~O }
Hk;;+ '- template < typename T1, typename T2 >
W6T4Zsg typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
[3bPoAr\ {
7zCJ3p return (T2 & )r2;
1iY4|j;ahV }
iO?AY } ;
#WZat
?-N iXy1{=BDv FbroI>" e 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
nEu:& 4 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Ik^^8@z 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
(Ff}Y.4 g,]o+nT return l(i, j) = r(i, j);
ViiJDYT>E< 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
('J@GTe@xj aC`>~uX##V return ( int & )i;
k*?T^<c3 return ( int & )j;
D&pn@6bB 最后执行i = j;
@Pk<3.S0 可见,参数被正确的选择了。
C<C$df
;>mM9^Jaf QP.Lq}
-9FGFBm4] ld]*J}cw 八. 中期总结
1s(T#jh 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:
g
ptf*^s 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
xjr4')h 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
T`wDdqWbEG 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
SI~jM:S} jbipNgxkr vN^.MR+< V3ht:>c9qs 1v|-+p42 s>o#Ob@4' 九. 简化
)KE 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。
&*>.u8:r 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
:.ZWYze 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:
h"+7cc@ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
*Z"`g
%,; +-*/&|^等
&PE%tm 2. 返回引用。
H2BRId =,各种复合赋值等
-y|J_;EG 3. 返回固定类型。
)XN%pn 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
-B#1+rUW 4. 原样返回。
U.,S.WP+d operator,
=_ pSfKR; 5. 返回解引用的类型。
AwNr}9` operator*(单目)
"W"^0To 6. 返回地址。
vcdVck@ operator&(单目)
3!l>\#q6 7. 下表访问返回类型。
9{OO'at? operator[]
6Yn>9llo}= 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
=(
|%%,3 operator<<和operator>>
^'E^*R _l9fNf!@ 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。
W"Y)a|rG% 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
+Mq\3 |&8XmexLb template < typename Left >
I`{*QU struct value_return
3`yO&upk {
0 YFXF template < typename T >
**%&|9He struct result_1
_aevaWtEx {
Rb:H3zh typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
c`;oV-f } ;
%]}JWXof aI&~aezmN template < typename T1, typename T2 >
GP c
B( struct result_2
ybiTWM {
<VhmtT%7 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
J[:#(c&c!1 } ;
fE~KWLm } ;
d[9{&YnH ! _">F]ptI; tV(iC~/ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
g@^ y$wt C/Q20 下面我们来剥离functor中的operator()
yS~Y"#F!. 首先operator里面的代码全是下面的形式:
UUDUda +@?Q "B5u} return l(t) op r(t)
>`UqS`YQK return l(t1, t2) op r(t1, t2)
m8F$h- return op l(t)
Ag9GYm return op l(t1, t2)
1ARtFR2C{b return l(t) op
}{N#JTmjB# return l(t1, t2) op
'O)v@p " return l(t)[r(t)]
c
qCNk return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
):PN0.H8 xF!IT"5D 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:
wA$7SWC 单目: return f(l(t), r(t));
f4 S:L& return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
xcw:H&\w6 双目: return f(l(t));
Oh1U=V2~ return f(l(t1, t2));
OU%"dmSDk 下面就是f的实现,以operator/为例
g/.FJ-I* M}o.= Iqa struct meta_divide
zNX=V!$ {
{mD0ug template < typename T1, typename T2 >
Db Qp(W0 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
2x<BU3 {
f?.VVlD return t1 / t2;
KX~
uE6rX }
RL4|!HzR } ;
Culv/ >P
j#?j*Y 这个工作可以让宏来做:
6<W^T9}v@/ h>!h|Ma #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
:epBd3f template < typename T1, typename T2 > \
\@Cz 32wg static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
0J'^<GTL 以后可以直接用
sZ=!*tb- DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
0x~+=GUN 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
o(e(|k
{ (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。。。)
t`Bk2Cc)+ } 9zi5o8 o=Z:0Ukl] 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
*Hn=)q zqj|$YNC template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
@xdtl{5G class unary_op : public Rettype
+!u9_?Tp {
JvXuN~fI{[ Left l;
poafGoH-Y public :
E'{:HX unary_op( const Left & l) : l(l) {}
@lDnD%vZ` .>;??BG} template < typename T >
<!m.+ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<7`k[~)VB {
O<p=&=TD7 return FuncType::execute(l(t));
bJMsB|r }
t }4 VE]TT>< template < typename T1, typename T2 >
#L!`n)J" typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Ec<33i]h*p {
UucX1% return FuncType::execute(l(t1, t2));
r8 YM#dF }
f`ibP6% } ;
FFZ?-sE ^E/6vG OH>Gc-V 同样还可以申明一个binary_op
vUbgSI SN"Y@y)= template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Mo3%OR class binary_op : public Rettype
^/?7hbr {
|s/Kb]t Left l;
r(wf>w3 Right r;
40=u/\/K public :
O\Y*s binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
3.dSS w|G7h= template < typename T >
fPTLPcPP typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0B1nk!F {
=,it`8; return FuncType::execute(l(t), r(t));
|(tl
a_LE }
"\Dqtr w -,*m\Fe} template < typename T1, typename T2 >
a=ZVKb typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
F\&wFA'J {
N>EMVUVS return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
,k.") }
j{FRD8]V
} ;
7)D[ }UXz b'^<0c E2}X[EoBF 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
3-{WFnA 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
b&E"r*i| DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
M3UC9t9] 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。
sE]z.Po= 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
N68]r3/K 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。。。
V1Ft3Msq 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
hy#nK:B 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)
MA9E??p3\ 下面是修改过的unary_op
+(Hp ".gU B7qi|Fw template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
1Bs t| class unary_op
j/oc+ M^ {
_T.`+0UV Left l;
aW_Y ~a
V5 public :
zE8_3UC 3s]o~I 2x unary_op( const Left & l) : l(l) {}
]srL>29_b q@S\R
7R template < typename T >
\5N\NN @J struct result_1
bhDqRM {
g'k m*EV typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
jp_)NC/~g } ;
Cs"ivET ~~WY?I- template < typename T1, typename T2 >
g@O?0,+1 struct result_2
ShtV2}s| {
d$\n@}8eZp typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
OPUrz ?p2C } ;
{gEz;:!): cfBlHeYE template < typename T1, typename T2 >
"<egm^Yq typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
JI-.SR {
AWFq5YMSI return OpClass::execute(lt(t1, t2));
I^LU*A= }
TG?>;It& R'F \9eyA template < typename T >
-{A64gfFxT typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Xeja\5zB {
zGd[sjL return OpClass::execute(lt(t));
!RLXB$@` }
|jH Yf42Q LhF;A~L } ;
'%|Um3);0p ulg= ,+%r yN[i6oe 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
Sh5m+>7K 好啦,现在才真正完美了。
w=nS*Qy2 现在在picker里面就可以这么添加了:
]GHw~s? H_8PK$c; template < typename Right >
WuWOC6^ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
xG4 C 6s {
2GigeN|1N return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
x^`P[> }
C.u)2[( 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。
Tsu\4
cL] /i!/)]*- u1'l4VgT Wxj(3lg/ SdI> 十. bind
jv29,46K 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。
UY *Z`$ 先来分析一下一段例子
ze8 MFz'm k'"R;^~xg W>CG;x{ int foo( int x, int y) { return x - y;}
!*qQ7 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
n|.>41bJ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
9O&MsTmg$ 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。
_jCu=l_ 我们来写个简单的。
W`#E[g?] 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
%,8
"cM`D 对于函数对象类的版本:
9QF,ynE m=iKu(2xRq template < typename Func >
*g'%5i1ed struct functor_trait
(L1O;~$ {
/_(l:q^ typedef typename Func::result_type result_type;
=td(}3|D
Y } ;
BG-nf1K( 对于无参数函数的版本:
A$zC$9{0I ?5 6;<%0 template < typename Ret >
s<C66z struct functor_trait < Ret ( * )() >
p)Ht =~ {
Ba%b]vp typedef Ret result_type;
`ST;";7! } ;
N4yQ,tG>aa 对于单参数函数的版本:
LmR OG-9 >6(e6/C-9 template < typename Ret, typename V1 >
\Z/0i| struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
{oo(HD;5 {
}&Xf<6 typedef Ret result_type;
IQ~EL';<w } ;
Hb$wawy< 对于双参数函数的版本:
J
rYL8 1 cKwmtmwB template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
nl-tJ.MU" struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
CfOhk {
<HW2W"Go\ typedef Ret result_type;
8fWIZ } ;
uF*tlaV6 等等。。。
:G<~x8]k0 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
gHvkr?Cg wD pL9 q template < typename Func >
XPi5E" struct func_return
NQbgk+&wD {
Es:oXA template < typename T >
EF6"PH+J@ struct result_1
mFC9\
{
@G>&Gu;5 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Oh1a'& } ;
i@YM{FycX &xFs0Ri( template < typename T1, typename T2 >
j{%'A struct result_2
8;,(D#p {
`C*psS typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ARB^] } ;
<5c^DA } ;
M1Th~W9l {`% q0Nr u&Xn#fh 最后一个单参数binder就很容易写出来了
^12}#I LtDGu})1 template < typename Func, typename aPicker >
A LR`z~1 class binder_1
&nn+X%m9g {
5[+E?4,& Func fn;
x@VZJrQQ aPicker pk;
d+7Dy3i|g= public :
PrEfJ? sGbk4g template < typename T >
_7-P8"m struct result_1
H#I%6k*\a {
}~NWOJ3; typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
{0} Q5 } ;
R8u9tTW 7/c9azmC template < typename T1, typename T2 >
\v.YP19 struct result_2
.t%`"C {
^ G>/;mZ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
lz0'E'%{P } ;
EK^["_*A u6p
nO binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
V34]5 EDGAaN*Q template < typename T >
^: V6= typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[/eRc {
'miY"L:| O return fn(pk(t));
|Z{
DU(?[b }
_dw6 C2]P template < typename T1, typename T2 >
EAnw:yUV( typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
n@| &jh {
@I0[B<,:G return fn(pk(t1, t2));
Z=/bD*\g }
8` f=Eh } ;
Eh?,-!SUQn -]vPF| c9xc@G! 一目了然不是么?
,W&::/2<7 最后实现bind
RVe UQ% [=KA5c< F$&{@hd template < typename Func, typename aPicker >
hQDZ%> picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
hXsH9R
{
VZ$FTM^b8 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
w^aI1M50 }
UkXf) km#Rh^ 2个以上参数的bind可以同理实现。
oSqkAAGz\ 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。
79Si^n1\ K9N\E"6ZP 十一. phoenix
XnI)s^ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
G~Mxh,aD$> .R>4'#8q for_each(v.begin(), v.end(),
J |TA12s (
l?LP:;S do_
Lr`G. e [
El`f>o+EJ cout << _1 << " , "
aY@st]p ]
C
Ejf&n .while_( -- _1),
ax+P)yz cout << var( " \n " )
h"+|)'*n )
OQm-BL );
LTc=D XDrNc!XN 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
4^rO K 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
J$Nc9?|ZZ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
O
E56J-*}x 那么我们就照着这个思路来实现吧:
F~_)auH vT>ki0P_; 7IH^5r template < typename Cond, typename Actor >
3[O;HS3| class do_while
an9k2F.) {
/SDDCZ`;|c Cond cd;
XT
'v7 Actor act;
MX{p)(HW public :
.V:H~ template < typename T >
H+ Y+8 struct result_1
VY=c_Gl {
g<r'f"^ typedef int result_type;
F(Iq8DV } ;
r % ]^( 6~j.S
" do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
JQ.w6aE #RwqEZ template < typename T >
r6*~WM|Sq7 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
MHVHEwr.{ {
}6V` U9^g do
;0f?-W?1 {
f}1R,N_fC act(t);
* -Kf }
`II/nv0jn while (cd(t));
ekj@;6
d] return 0 ;
ywRwi~ }
~~_!& } ;
s-He *[eh0$ P|OjtI 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
nUL8*#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。
D<2|&xaR 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。
62X;gb 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。
Ox` +Z0)a 下面就是产生这个functor的类:
.D`""up|{ KF"&9nB *y;(c)_w/% template < typename Actor >
8W|qm;J98 class do_while_actor
Zw[A1!T, {
9cu0$P`}5 Actor act;
Q`dzn= public :
d +Vx:`tT do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
rN'')n/F q>T7};5m2 template < typename Cond >
3UIR^Rh+ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
DJv;ed%x } ;
B!=JRfT 5ap~;t <xm>_~,w 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
M8
E8r
最后,是那个do_
;Q;u^T` Q-X<zn S1<m O- class do_while_invoker
+@Oo)#V|. {
fXPD^}?Ux4 public :
a_UVb'z template < typename Actor >
k:Iz>3O3] do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
S0_#h) {
BTwLx-p9t return do_while_actor < Actor > (act);
m8q3Pp }
7[wHNJ7)r } do_;
A d0dg2Gw Cc?BJ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
)19As8rL/o 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
LV'@JFT- 最后来说说怎么处理break和continue
9Se7
1
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。
^ $M@yWX6 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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