一. 什么是Lambda
fm$eJu 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
{Hncm 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,
Y.`
{]rC 5v"r>q[
X piYv}4;:( ! |SPOk class filler
)"k>}&' {
Q#C;4)e public :
z ogtIn) void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
3t<XbHF9 } ;
i9Fg [h>|6%sW 7sP;+G 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:
pR_cI]{=SA is=sV:j: d:/8P985 []HMUL]" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
YnnpgR. fR_
jYP1 rM<lPMr1* 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
!sda6?& 89@\AjI 6OYXcPW' {FzL@!|| 二. 战前分析
JFaxxW 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。
n}== 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
|1^>n,C qW]gp7jK4 F#=XJYG1 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
vW4~\] /* --------------------------------------------- */
K/RQ-xd4 vector < int *> vp( 10 );
hoxn! x$? transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
DO<eBq\O /* --------------------------------------------- */
wu?ahNb.`Y sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
pAS!;t=n, /* --------------------------------------------- */
$>E\3npV int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
* d6[kY /* --------------------------------------------- */
_'&N0 1 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
l,uYp"F,ps /* --------------------------------------------- */
f`<j(.{9F for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
2mL1BG=Yk kg[u@LgvoN 0P`wh=") g-'y_'%0G 看了之后,我们可以思考一些问题:
:0o
$qz2 1._1, _2是什么?
7t-j2 n`< 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。
:PtpIVAosg 2._1 = 1是在做什么?
&SS"A*xg 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。
H e]1<tx 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。
<B6@q4Q
{ZFa
+ Vzy]N6QT{ 三. 动工
g+/%r91hZ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
$;un$ko6% '|^LNAx $w%oLI@kl >JT{~SRB|Y template < typename T >
m%V+px class assignment
>(z{1'f{ {
oR}ir T value;
m^zx& public :
RAKQ+Y"nl assignment( const T & v) : value(v) {}
IV^LYu template < typename T2 >
hTI8hh T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
bGRI^
[8#+ } ;
mOwgk7s[J 43rM?_72 Ku LZg 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
#1Mk9sxo 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Y~1}B_ VL5kjF3/ A{h
hnrr8 DGY#pnCu class holder
T\c;Ra {
L1BpkB public :
}7hpx!s, template < typename T >
Ary$,3X2 assignment < T > operator = ( const T & t) const
d;S:<]l' {
iM2
EEC return assignment < T > (t);
2a.NWJS }
el!Bi>b9c! } ;
!~UI~-i' ~m!>e])P?X V.WfP*~NJ 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:
qU8UKI P w GZ(bKyO static holder _1;
jbIWdHZ/US Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Tp`)cdcC[ @usQ*k for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
1ISA^< M 而不用手动写一个函数对象。
}#!o^B8 `m<="No >&^w\"' {\|? {8f 四. 问题分析
L:Wy- Z 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。
;YZw{|gsh 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。
k6JB%m\E 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
md$[Bs9 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
vlIdi@V 下面我们可以对这几个问题进行分析。
b]RCe^E1 EfDo%H^!j 五. 问题1:一致性
^%_B'X9 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?|
}"m@~kg= 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
"]c:V4S#`A jLr8?Hyf struct holder
ccD+o$7LT {
^|\ *i //
asQ" |]m template < typename T >
Slv}6at5 T & operator ()( const T & r) const
aF'Ik XG d {
pbqa return (T & )r;
?9?0M A<[i }
sK?[1BI } ;
E}NX+ vYF xmiF!R 这样的话assignment也必须相应改动:
rcI(6P<* <R3S{ty template < typename Left, typename Right >
)3)L class assignment
8kMMQ ES {
y~-? Left l;
(5yg\3Jvp Right r;
vjXvjv{t public :
hJd#Gc~*M assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
.f jM9G# template < typename T2 >
o.Cj+`0} 5 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
>Y2Rr9 } ;
8<]> q R8],}6,;E} 同时,holder的operator=也需要改动:
'kh%^_FH7 cOUO_xp( template < typename T >
Szg<;._J assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
(j-(fS {
&UzZE17R return assignment < holder, T > ( * this , t);
sWX }
P%/+?(? aB'<#X$x 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。
x &9I2" 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
^ g4)aaBZ {X"X.`p return l(rhs) = r;
7PisX!c,h 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。
zM@iG]?kc 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
!4 hs9b (O<lVz@8 template < typename Tp >
P{}Oe
*9" class constant_t
Cog:6Gnw {
_8S).* const Tp t;
G4RsH/ public :
vW4f 3(/ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
94a_ W9 template < typename T >
&pmJ:WO,h const Tp & operator ()( const T & r) const
>Y\4v}- {
CI @I return t;
}Ns_RS$ }
$K,aLcu } ;
z?gJHN< ~P/G^cV3s 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
T4f:0r;^f* 下面就可以修改holder的operator=了
F_21`Hj 5o72X k template < typename T >
zh4o<f:- assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
d")r^7 {
=k8A7P return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Qy$QOtrv }
@eMyq1ZU ILVbbC`D 同时也要修改assignment的operator()
ZU@V]+ww 3{c&%F~! template < typename T2 >
DMf9wB T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
jxoEOEA 现在代码看起来就很一致了。
utTek5/ cbteNA!> 六. 问题2:链式操作
Th8Q~*v 现在让我们来看看如何处理链式操作。
EP8LJzd" 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。
2`},;i~[ 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。
>Y,7>ahyt 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。
*CG2sAeB 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
3dM6zOK %*/[aq, # template < typename T >
~q4y'dBy* struct result_1
K)14v;@ {
hlVP_h"z typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
F?dTCa } ;
k]JLk"K jsG9{/Ov3 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:
i3GvTg-X =?2y
<B template < typename T >
Rsulp#[' struct ref
5 4OYAkPCk {
P o_9M4kU typedef T & reference;
m0edkt-x } ;
vIRE vj#U template < typename T >
5bAXa2Vt struct ref < T &>
3}+/\:q* {
a}
/Vu" typedef T & reference;
j NY8)w_ } ;
L=p.@VSZ J8%|Gd0#4 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
w iq{Jo# M{S7ia"s template < typename T >
EvYw$j typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
a~%ej.)l {
%,^7J; return l(t) = r(t);
Za} |Ee }
-Z Z$
1E 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。
Ntqc=z 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
\w:u&6,0O ,VZ&Gc 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
r:q#l~;^ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
1t0FJ@)* _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
-r2cK{Hhp& +5 调用divide的对象返回一个add对象。
29]8[Z,4 最后的布局是:
) &9=)G Add
lVFX@I =pI / \
miKi$jC}vq Divide 5
.~8+s.y / \
d{he _1 3
=6dKC_Q 似乎一切都解决了?不。
v Y\O=TZT 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。
Mz^s^aJEE 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。
V588Leb? 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:
%8tN$8P ~Qsj)9 template < typename Right >
@}Ixr{t assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
-7$'* V9$ Right & rt) const
v;Dcq {
qIT{` hX return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
L,Nr,QC- }
J*Hn/m 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
rrWk&;? 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。
OW}A48X[+ 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。
OgS8.wX 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。
*N r|G61 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。
QT$1D[> 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?
}ELCnN 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:
I3Lsj}69 >>cd3)b template < class Action >
0%F.]+6[O4 class picker : public Action
r8%,xA& {
K)+l 6Q public :
F"H!CJJu& picker( const Action & act) : Action(act) {}
Z
~9N // all the operator overloaded
|w2AB7EU } ;
0_
\ g \,!q[nC 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。
P`
F'Nf2U 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,j5k3< # 3x0wk9lND template < typename Right >
RM1uYFs< picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
y7-:l u$9 {
/A.i5=k return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Iq]6] }
*UoHzaIqz a.IF%hP0xo Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
bMZn7c 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。
TY\"@(Q|G ~&lJT template < typename T > struct picker_maker
'?gIcWM {
Q|KD/s?? typedef picker < constant_t < T > > result;
,M&0<k\ } ;
X&?lDL7? template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
DIp:S&q2 {
+7<>x-+ typedef picker < T > result;
>MWpYp } ;
CPNN!%- m'(;uR` 下面总的结构就有了:
kr`BUW3 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。
HL}~W}!j 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。
eQVPxt2N picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
0#fG4D_ 至此链式操作完美实现。
kqvJ&7 lhA
s!\F if[o?6U4t 七. 问题3
$`5lvy^ 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。
tP
Efz+1N sMS9!{A template < typename T1, typename T2 >
U?F^D4CV\ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#f3 ;}1( {
bjPbl2K return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
a5}44/% }
CxA\yG3L& B.mbKntK)R 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:
q= yZx) $JhZ'Z template < typename T1, typename T2 >
.eabtGO, struct result_2
:PD`PgQ {
}(+=/$C"# typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
RO%tuU,- } ;
5]H))}9>d c+8>EU AW 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?
J+@MzkpK 这个差事就留给了holder自己。
f3zfRhkIk %jZp9}h hC|5e|S template < int Order >
[ZKtbPHb class holder;
jSie&V@ px template <>
X;OsH class holder < 1 >
CGd[3}" {
#h gmUa public :
8tLT'2+H# template < typename T >
:F^$"~(, struct result_1
eJU;*] xfH {
ydwK!j0y typedef T & result;
T}n N=Q4 } ;
,wtFs!8 template < typename T1, typename T2 >
<i\UMrD]`: struct result_2
N]1V1c$G* {
H$z>OS_6U typedef T1 & result;
t8+?U^j } ;
5;IT64&] template < typename T >
k$ZRZ{
E+ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
)l`1)Ea~ {
YV5Yx-+3w$ return (T & )r;
nd.57@*M }
=nJ{$%L\x, template < typename T1, typename T2 >
0CPxIF& typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
`wNm%*g {
Oo FgQEr@ return (T1 & )r1;
8';m)Jc }
u@<Pu@?xm } ;
yC0C`oC b6 $,Xh template <>
?n)Xw)] class holder < 2 >
3\;v5D: {
ARP KzF`Wq public :
?#d6i$ template < typename T >
&|)hCJu struct result_1
Kl{-z X {
]fj- `== typedef T & result;
f0vJm } ;
u^Vh.g] template < typename T1, typename T2 >
_1ew(x2J struct result_2
C\7u<2c {
WZq,()h typedef T2 & result;
UVrQV$g! } ;
]Kv q |}= template < typename T >
Ejv%,q/T( typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
xOythvO {
{3LA%xO return (T & )r;
#b'N}2'p#V }
n0Go p^3 template < typename T1, typename T2 >
b(l0js typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
TjxA#D) {
{Bh("wg$Lk return (T2 & )r2;
P^pFqUL7# }
,9d9_c.T } ;
[F+,YV%t =Q-k'= 6\ tmO`|tn& 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> >。
}k7_'p&yk 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
*:g_'K"+ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
vg)Z]F=t( \:Za[6 return l(i, j) = r(i, j);
h./P\eDc 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
x0A7O :Xfn@>;3ui return ( int & )i;
dFW.}"^c return ( int & )j;
Lu=O+{*8 最后执行i = j;
!77NG4B 可见,参数被正确的选择了。
/ylc*3e'4 px=]bALU RF?DtNuq e"k/d< G>w+#{( 八. 中期总结
XN#&NT{t} 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:
71"+<C . 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
sZg6@s= 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
| kXm}K 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Q9c)k{QZ &eQJfc\a 1$pb (OK UV AJxqz%} <{Q'&T q/PNJ#< 九. 简化
0fArF* 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。
X(*!2uS 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
y9 L14 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:
^zr^ N?a 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
t
Rm+? +-*/&|^等
3^,QIG 2. 返回引用。
c5% 6Y2W0 =,各种复合赋值等
H'DVwnn>ik 3. 返回固定类型。
0N;%2=2_E 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
:Ht;0|[H 4. 原样返回。
]Oeh=gq operator,
$_Nf-:D* 5. 返回解引用的类型。
{ci.V*:" operator*(单目)
MYdO jcN 6. 返回地址。
"rhYCZ B operator&(单目)
O_~7Glu 7. 下表访问返回类型。
7DD&~ZcD operator[]
;9a 6pz< 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
=9wy/c$ operator<<和operator>>
`yiC=$*[ `A@w7J' OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
"i^
GmVn 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
EGVM)ur zM#sOg template < typename Left >
K > g[k_ struct value_return
E_T2z4lw {
9+=gke template < typename T >
lLhL`C! struct result_1
=qy@Wvj$ {
Yk!/ow@. typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
~f\G68c } ;
zp}eLm:=d 49H+(*@v@ template < typename T1, typename T2 >
Of,2Q#oji struct result_2
64>krmVIe {
Ifc]K? typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
w;6bD'.>; } ;
PNs~[ } ;
=q7Z qP ').}N z ia @'%8 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
:rMM4 ~^jq(:d) 下面我们来剥离functor中的operator()
Pz*_)N}j > 首先operator里面的代码全是下面的形式:
"*1f;+\ {76c%<`WaP return l(t) op r(t)
u$#Wv2| mk return l(t1, t2) op r(t1, t2)
TfYVw~p_ % return op l(t)
^!<dgBNj return op l(t1, t2)
Hmt^h(*/2 return l(t) op
YHkcWz return l(t1, t2) op
%ts^Z*3u return l(t)[r(t)]
"5R~(+~<@ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
ygJr=_iA9 S{pXs&4O 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
,2Q o7(A 单目: return f(l(t), r(t));
ZYU=\ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
9vUO*D 双目: return f(l(t));
tz4
]qOH8 return f(l(t1, t2));
Qd}m`YW-f$ 下面就是f的实现,以operator/为例
xsd_Uu* 3$.deYa$R struct meta_divide
wN1niR' {
<h%O?mkC template < typename T1, typename T2 >
"Ve.cP,7( static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
M FTkqbc {
uH/w\v_I return t1 / t2;
F<>!kK/c }
Q_* "SRz } ;
ku$$ 1xq @KX
\Er 这个工作可以让宏来做:
JlMT<;7\ O5$/55PI #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
"k]CW\H6z template < typename T1, typename T2 > \
3vcO!6Z5 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
zi`b2h 以后可以直接用
mPI8_5V8] DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
_ZY)M 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
u[nyW3MZ (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。。。)
8} =JKR^cK eF[63zx5* >:D
j\"o 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
=t6z \WB =FE|+!>PA template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
:ba5iMa class unary_op : public Rettype
UnI48Y {
foJdu+^ Left l;
:0s]U_h public :
=Umw$+fJr unary_op( const Left & l) : l(l) {}
O_Oj|'bBC v) vkn/: template < typename T >
=bEda] typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
zZVfj:i8 {
|V<h=D5W return FuncType::execute(l(t));
.'Y]R3\M+ }
(SKVuR%Jj &|/| ''A) template < typename T1, typename T2 >
%-d]X{J: typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6Cn+e.j@ {
],P;WPU return FuncType::execute(l(t1, t2));
6/rFHY2q }
9K9DF1SOa } ;
zbq@pj)Qu G "73=8d aH^RoG} 同样还可以申明一个binary_op
N^3N[lD{ ,yd?gP-O template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
{mAU3x class binary_op : public Rettype
lbpq_= {
trAkcYd Left l;
D9z|VIw8 Right r;
I'|$}/\` public :
jYe'V#5S# binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
3-&QRR#p Yb E-6|cz template < typename T >
tg{H9tU; typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
qHxqQ'ks; {
^Vpq$'! return FuncType::execute(l(t), r(t));
v8y1b% }
o
LvZ )b:7-}d template < typename T1, typename T2 >
utIX %0 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
p`l0?^r
c" {
,G2TVjz return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
o93`|yWl }
@7B$Yy# } ;
5F~'gLH/F- <kCU@SK 2o'Wy 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
>k'c'7/ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
s D=n95`v DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Z
/9> 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。
PbmDNKEh{ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
T3^GC X|!@ 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。。。
9<>wIl*T` 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
9o+)?1\ 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)
s{$(*_ 下面是修改过的unary_op
PF53mUs4 lMBLIB]i template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
`tn{ei class unary_op
|g//g\dd {
|b)Y#)C; Left l;
nYX@J6! N9v1[~ bv_ public :
ayfFVTy1d kYjGj,m" unary_op( const Left & l) : l(l) {}
vuoQz\ -$dXE+& template < typename T >
Y9&,t\ q struct result_1
iT%} $Lu~ {
K5xX)oV typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
~x]jB } ;
@*6 C=LL [rSR:V?"a template < typename T1, typename T2 >
'gTb A?+@5 struct result_2
BA%pY|"Q {
WYEKf9} typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
h3z{(-~y } ;
urMG*7i <c c0;t4(
&8 template < typename T1, typename T2 >
.`4{9?bR typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/7t>TYip! {
k=4N.*#`y return OpClass::execute(lt(t1, t2));
t\%HX.8[;% }
R}4So1 q gLaa template < typename T >
p%*%n3bw typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
jO1r)hw N> {
BE_ay- return OpClass::execute(lt(t));
uoX:^'q
}
9&_<f}ou 83Q4On } ;
SVB \ z2QP)150 znaUB v_ 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
6u7?dG'4 好啦,现在才真正完美了。
lMg+R<$~I 现在在picker里面就可以这么添加了:
7lBAxqr2 B hp-jq'!B template < typename Right >
sSi6wO$ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
2L} SJUk* {
nAjO6g6E return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
|(q9" }
1r]IogI 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。
zN:K%AiGxe .[JYj(p @)4]b+8Z oWC@w !=:$lzS^ 十. bind
Gch[Otq]% 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。
)>`G 先来分析一下一段例子
8'4S8DM ?`#/ 8PN "G@g" gP int foo( int x, int y) { return x - y;}
!Y\D?rKZ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
/S(zff[at bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
371
TvZ4 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。
)8UWhl= 我们来写个简单的。
,]cD 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Lg*B>= 对于函数对象类的版本:
iIq)~e/ Z %e(z/"M=` template < typename Func >
CCWg{*og struct functor_trait
mHBnC&-/ {
3T}izG] typedef typename Func::result_type result_type;
s+EAB{w$ } ;
f'aVV! 对于无参数函数的版本:
9=V:&.L .%Ta]!0 template < typename Ret >
de;GrPLAi struct functor_trait < Ret ( * )() >
nx^]>w {
F>-B3x typedef Ret result_type;
r.>].~}4 } ;
$}=krz:r 对于单参数函数的版本:
]b%Hy d\61;C template < typename Ret, typename V1 >
]):<ZsT struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
IS#FiH {
v{jQek4 typedef Ret result_type;
,>eMG=C; g } ;
I]Dl / 对于双参数函数的版本:
r]l!WRn jp"JafS/E template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
|&[L? struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
LK, bO| {
4x;/HEb7? typedef Ret result_type;
bBS,-vN } ;
L}}y'^( 等等。。。
A%D7bQ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
`(f!*Ru@/z DiEluA&w9 template < typename Func >
?}RSwl
struct func_return
hvuIxqv !y {
t0nI ('LX, template < typename T >
0em#-*|2" struct result_1
*hQTO=WF {
\yd
s5g!: typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
f"9q^ } ;
>9q&PEc P '>SmQ template < typename T1, typename T2 >
C#t'Y* struct result_2
=7C%P%yt {
:bWUuXVtJ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
(q4),y<:[ } ;
&s$(g~ 4gC } ;
BVr0Gk %c
[F;ug 5o6>T! 最后一个单参数binder就很容易写出来了
/}PF\j9#4 tX@_fYb template < typename Func, typename aPicker >
t: IN,Kl4 class binder_1
CMCO}# {
z j/!In Func fn;
;w%*M}`5 aPicker pk;
XvE9b5} public :
Ci<ATho aAA9$ template < typename T >
]6{*^4kX struct result_1
~-dV^SO {
RgGyoZ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Ojt`^r !V } ;
~,BIf+\XF X*,%&6O* template < typename T1, typename T2 >
~",`,ZXQy struct result_2
x#Q>J"g {
\N4
y< typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
#Ap;_XcKw } ;
:OkT? (i L9@&2?k binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
#fL8Kq svuq gSn template < typename T >
UH"#2< |b typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
l%`F&8K {
+Ag!?T return fn(pk(t));
n f.wCtf]. }
OZIW_'Wm/ template < typename T1, typename T2 >
\T\b NbPn typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:T._ba3| {
Hw|AA?,0- return fn(pk(t1, t2));
BA:yQ }
=r.mlc``W } ;
C:uz6i1 PI~1GyJr@; rC7``#5 一目了然不是么?
Q3 eM2i8Y 最后实现bind
1$2D O h@@nR(<i X!j{o template < typename Func, typename aPicker >
iajX ~kv picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
/c$\X<b); {
I"t(%2*q return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
R'dSbn }
TP}h~8 /; O0:)X)b 2个以上参数的bind可以同理实现。
X<MO7I 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。
0}:2Q# ~+H"
-+ 十一. phoenix
=B ];?% Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
?hR7<02 M@(^AK{mU for_each(v.begin(), v.end(),
jV/CQM5a+ (
=rd|0K"(r do_
$v`afd y [
]u-02g cout << _1 << " , "
/q@s ]
Ln.ZVMZ; .while_( -- _1),
Otz E:qe cout << var( " \n " )
MzYavg` )
e8EfQ1 Ar );
/?6gdN {u\%hpD_ 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:
axk"^gps 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
+"ueq operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
y#<MVH 那么我们就照着这个思路来实现吧:
hAqg Iu* ,WQ^tI=O #u5~0,F template < typename Cond, typename Actor >
O3N_\B: class do_while
:+%Zh@u\ {
-z:&*= Cond cd;
s-W[.r| Actor act;
46h@j>/K public :
}#v{`Sn%^C template < typename T >
ir:d'g1k struct result_1
%>WbmpIyc {
%5 typedef int result_type;
+jqj6O@Tjr } ;
S :8OQI ^# A.@ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
'ZQWYr9R CkRX>)=py template < typename T >
[<wbbvXR typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
S='syq>Aok {
DP7C?}( do
d'l$$%zJ {
15zrrU~D act(t);
]$M<]w,IJ2 }
5M23/=
N while (cd(t));
R:aYL~ return 0 ;
)~rB}>^Z }
p8, 0lo } ;
137Xl>nO |*,jU;NI DI&MC9j( 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
?A7Yk4Y.?N 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
rwpgBl 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
ex?\c" 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
4?/7
bc 下面就是产生这个functor的类:
Z,WW]Y,$ 3SARr>HRyI WwW^[k (X template < typename Actor >
F*
#h9
Y class do_while_actor
GJ}.\EaAJ {
135vZ:S Actor act;
(:Cc3 public :
ggou*;' do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
k|O,1 daOS8_py template < typename Cond >
9B)lGLL}q picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
qa}>i&uO } ;
C=VIT*= _2jw,WKr hXX1<~k 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
2z983^ 最后,是那个do_
>IR$e=5$ JJl7JwSTW p,n\__ class do_while_invoker
m{&w{3pQk {
fW~*6ln public :
8Z:Ezg3^ template < typename Actor >
O3!d(dY=_ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
H4skvIl {
s#lto0b"8 return do_while_actor < Actor > (act);
.v,bXU$@YG }
f[qPG& } do_;
{Bvm'lq` Lp~^*j( 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
l(Cf7o! 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
b%nkIPA 最后来说说怎么处理break和continue
(/fT]6( 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。
:^G%57NX 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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