一. 什么是Lambda
+#By*;BJ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
]9XDS[<2` 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,
+RXoi2"-q@ #%s#c0TX fh{`Mz,o HThcn1u~^b class filler
q=G+Tocv {
]?)TdJ` public :
z=FZiH void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Tr|JYLwF } ;
,47qw0=C q =Il|Nb> nie% eC&U 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:
b2]Kx&! qNr}
\J| sr}E+qf s7EinI{^ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
6,uX,X5 m3ff;, 8] ikygt" 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
'!$%> ||S V+~Nalm O Nluoqoac [r-p]"R 二. 战前分析
PzGWff!*n 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
b[7]F 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
ZN6Z~SL_i~ 8V(pugJ \?N2=jsu$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ZC}QId /* --------------------------------------------- */
>3_Gw4S*H vector < int *> vp( 10 );
Q,9oKg transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
s{" 2L{,$ /* --------------------------------------------- */
X7wKy(g sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
'\GbmD^F /* --------------------------------------------- */
G9:l'\ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
K@#L)VT! /* --------------------------------------------- */
"nWw;-V}} for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
_y3Xb`0a /* --------------------------------------------- */
:c[L3rJl for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
MWL%
Bz 9E tz[`| PuO&wI]: hL5|69E 看了之后,我们可以思考一些问题:
nLiY%x`S 1._1, _2是什么?
`g})|Gx 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。
)Z
VD+X 2._1 = 1是在做什么?
N36_C;K-z 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。
x=jK:3BF 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。
""D 4s m9A!D Bw{I;rW{2 三. 动工
-GgA&dh 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
YDFyX){ (khL-F &f;K}WO uH-)y,2& template < typename T >
BCcjK6' class assignment
3Hm/(C {
VQ{fne< T value;
+'@Dz9:> public :
^BL"wk assignment( const T & v) : value(v) {}
2>H24F template < typename T2 >
5 BJmA2L T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
e,5C8Q`Z } ;
/OJ`c`>Q: O<e{ e*n@j 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
'Qo*y%{@5 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
xp9pl[l Y5d \d\e/ LraWcO\or' 0C*7K?/ class holder
EU/8=JA1 {
kM@zyDn, public :
zA"`!}* template < typename T >
i2^>vYCsl assignment < T > operator = ( const T & t) const
Y]5l.SV {
Zsh9>]ML return assignment < T > (t);
Pco'l#: }
v 6Vcjm } ;
v]c6R-U $lut[o74 n\.V qe 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
LYg-
.~<I HX{`VahE static holder _1;
w8D"CwS1Rx Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
A_#DJJMm !&Pui{F for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
D#/Bx[ 而不用手动写一个函数对象。
[ps*uva jMDY(mwt BI}Cg{^km 3 SGDy] 四. 问题分析
HOh!Xcu 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
CWP2{ 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
I15{)o(8$ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
c\V7i#u[d; 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
)@'}\_a3[] 下面我们可以对这几个问题进行分析。
C=4Qlt[` P}G+4Sk 五. 问题1:一致性
D{~fDRR 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?|
<kd1Nrr!p 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
U~l$\c '!a'ZjYyi struct holder
P_p<`sC9 {
5-xX8-ElYz //
.%C|+#&d template < typename T >
mS~kJy_- T & operator ()( const T & r) const
/_#q@r4ZQ {
6qd\)q6T&x return (T & )r;
QZ%`/\(!8_ }
q\527^ZM } ;
W1FI mlXS e01epVR; 这样的话assignment也必须相应改动:
!o[7wKrXb d6sye^P template < typename Left, typename Right >
{Fe[:\ class assignment
-{vKus {
+V^;.P</ Left l;
oD1/{dRzj Right r;
S+ ^E. public :
(41|'eB\\ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
^UhBH@ti template < typename T2 >
JO"<{ngsQ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
DXK}-4"\ } ;
JOim3(5?s A:9?ZI/X 同时,holder的operator=也需要改动:
x*&|0n.D \qK&q template < typename T >
?vHU# assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
:+|Z@KB {
[o5Hl^ return assignment < holder, T > ( * this , t);
Jl9k``r* }
fku<,SV$O4 4^OY
C 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
%lGfAYEM= 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
p >t#@Eu| JNUt$h return l(rhs) = r;
zeC
RK+- 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。
u4%Pca9(= 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Y6L~K? W$2C47i template < typename Tp >
o W Nh@C class constant_t
I[##2 {
g5QZ0Qkj const Tp t;
cFnDmtI: public :
@qlK6tE` constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
EeRX+BM, template < typename T >
)Z ?Ym.0/ const Tp & operator ()( const T & r) const
- kwXvYu\ {
oVe|Mss6 return t;
X;c'[q }
I\JGs@I } ;
s '\Uap Jrpx}2'9:a 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Z//+Gw<' 下面就可以修改holder的operator=了
C"T;Qp~B r_6ZO& template < typename T >
Mz~D#6= assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
iBgx {
ndz]cx return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
vucxt }Ti }
Om@C
X<(9C :GP]P^M;G@ 同时也要修改assignment的operator()
ApV~(k)W ~C`^6UQr/? template < typename T2 >
$LFYoovX T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
lun\`f 5Q 现在代码看起来就很一致了。
M`i\VG $!yW_HTx 六. 问题2:链式操作
QKN+>X 现在让我们来看看如何处理链式操作。
d]6#m'U 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
1\>^m 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
wlk4*4dKn 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
H'HA+q 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Zk"eA'"\ &Ao+X=qw template < typename T >
?D*/*Gk{ struct result_1
j4`0hnqI {
8UyMVY typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
i?g5_HI } ;
8a'.ZdqC? SY^t} A7:/ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
sVv xHkt@ E5xzy/ZQ template < typename T >
iIa'2+ struct ref
a8iQ4
{
48qV>Gwf typedef T & reference;
N<|Nwq:NN } ;
5$&%re!{Z template < typename T >
!0@Yplj struct ref < T &>
7/f3Z1g {
)oPLl|=h typedef T & reference;
JB`\G=PiL } ;
|>htvDL db6b-Y{ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
-
'W++tH= 7=WT69,& template < typename T >
D+z?wuXk typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
L>%o[tS {
2.zsCu4lj. return l(t) = r(t);
MIoEauf }
r1LViK 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。
fhp<oe>D 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
qI<mjB{3` #=f?0UTA 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
>wBJy4: _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
V=V:SlS9| _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
M&Uj^K1 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
3]UUG 最后的布局是:
RUT,Y4 b Add
FPI;Jx6W' / \
^[XYFQ TL Divide 5
#Av.iAs / \
w1#gOwA,$ _1 3
?zVL;gVWA 似乎一切都解决了?不。
f[~L?B;_L 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。
OJzs Q 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。
.!,z:l$Kh OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
(egzH? D'A/wG template < typename Right >
!@'6)/ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
oMTf"0EIW Right & rt) const
JJ'.(( {
*B{j.{
p( return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
[E
JQ>?D }
Jesjtcy<* 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
[P7N{l=I XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
&2zq%((r 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
+0q>fp_K(+ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
e\JojaV 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
Pgus42f% 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
O1*NzY0Y%- 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
BWuqo OYmR<x5y/ template < class Action >
4NG?_D5& class picker : public Action
WRDjh7~Efn {
.Pw\~X3! public :
.0O2Qqdg picker( const Action & act) : Action(act) {}
3*)ig@e6 // all the operator overloaded
S"$m] } ;
yH*6@P4:0= Y=n4K< 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。
,|plWIl~ 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:
sZm$|T0 i21Gw41p: template < typename Right >
e `,ds~ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
F^LZeF[#t {
FMkzrs return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
c#]q^L\x }
<_Q:'cx' hq/k*; Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
MxcFvo*LCp 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
wz.6du6- eT8} template < typename T > struct picker_maker
=xJKIu {
Gkv{~?95 typedef picker < constant_t < T > > result;
ZRVT2VfN } ;
-s$F&\5by template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
w MP {
' dx1x6 typedef picker < T > result;
nn9wdt@.] } ;
O
Wj@<N k{$ ao 下面总的结构就有了:
(%o2jroQ# 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。
0`A~HH} 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。
!i%"7tQ3$ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
pzgSg[| 至此链式操作完美实现。
}~h(w^t 'fNKlPMv4D <rL/B
k 七. 问题3
lF?tQB/a 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。
S&Ee,((E( d)R352 template < typename T1, typename T2 >
/?1nHBYPM ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
dwv 6;x {
qTo-pAG` return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
fH?ha }
n?urE-_ -"[<ek 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:
A4?+T+#d lP!;3iJ B template < typename T1, typename T2 >
!\;FNu8_. struct result_2
<P;}unq.kw {
( nab typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
[wB9s{CX } ;
]UG*r%9 g}U3y' 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?
la?Wnw 这个差事就留给了holder自己。
Q\,o:ZU_ TbF4/T1b |xvy')(b template < int Order >
0%
#<c p class holder;
<ExZ:ip template <>
tpTAeQ*:d class holder < 1 >
I]y.8~xs {
%9#gB public :
:BGA. template < typename T >
D\YE^8/ struct result_1
!GQ\"Ufs> {
vuFBET, typedef T & result;
|s)?cpb } ;
\Ro^*4B template < typename T1, typename T2 >
BiZ=${y
struct result_2
z|(+|pV( {
ii0Ce}8d~ typedef T1 & result;
wB{;bB{ } ;
/Y2/!mU</ template < typename T >
F[!ckes<bB typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
3u\;j; Td! {
iIGbHn,/ return (T & )r;
d@3}U6, }
]}6w#)]" template < typename T1, typename T2 >
08m;{+|vY typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
C}*cx$. {
^Mk%z9
? return (T1 & )r1;
%D`,k*X }
\rV
B5|D? } ;
D*Q.G8( 5I@w~z template <>
Q!FLR>8 class holder < 2 >
#s%-INcR {
?<yM7O,4 public :
=0'q!}._! template < typename T >
ec|/ / struct result_1
Wi}FY }f {
9cv]y# typedef T & result;
TV}}dw } ;
h`}3h<
8 template < typename T1, typename T2 >
m%8qZzqk struct result_2
DBs*Fx[ {
1]T`n /d V typedef T2 & result;
2qO3XI } ;
{3Vk p5%l template < typename T >
U\?g* typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
g3%t8O/M {
ro[Y-o5Q0 return (T & )r;
Fequm+ }
-n? g~(/P template < typename T1, typename T2 >
N6[i{;K@N{ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Gj /3kS~@ {
jUqy8q& return (T2 & )r2;
-)y%~Zn }
rB%$;<`/ } ;
=N|kn<h4 8%~t VIR. yh 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
5ZAb]F90 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
xDO7A5 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
gX?n4Csy' 9%iFV
N' return l(i, j) = r(i, j);
d=]U_+ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
\BI/G |k{-l!HI return ( int & )i;
?Jtg3AY return ( int & )j;
=qvZpB7ZZ 最后执行i = j;
w h$jr{
可见,参数被正确的选择了。
i(6J>^I Kt.~aaG_ ;#G%U!p :'r6TVDW Y+/lX 6' 八. 中期总结
mi2o1"Jd$` 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
]PNowS\ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
7nHTlI1b 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
^Dx#7bsDZR 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
]wuy_+$
+TRy:e `$z)$VuP zSjgx_#U - &[z\"T y02u?wJ 九. 简化
XvSIWs 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。
}+Vv0jX|V 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
IdM*5Y>f 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:
YJ2ro-X 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
[]&(D_e" +-*/&|^等
9F+ P@Kp 2. 返回引用。
YbMssd2Yg =,各种复合赋值等
J%dJw} 3. 返回固定类型。
ev>oC~>s 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
{sC=J hs- 4. 原样返回。
H*W):j}8 operator,
%>XN%t'6aT 5. 返回解引用的类型。
| D.C!/69 operator*(单目)
P?3{z="LzJ 6. 返回地址。
]i8c\UV \ operator&(单目)
xT F=Y_ 7. 下表访问返回类型。
04y!\ operator[]
CM~MoV[k7e 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
LI:Tc7t operator<<和operator>>
ur2!#bU9 xKJ>gr"w# 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。
@5}gsC 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
S@:B6](D$ U 0ZB^` template < typename Left >
:LV.G0)# struct value_return
+|C[-W7Sw {
:J(sXKr[C template < typename T >
@PcCiGZ struct result_1
nJVp.*S {
{(vOt ' typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
,{j4 } ;
+*t|yKO>[ TV{)n'aA template < typename T1, typename T2 >
t^@T`2jL
struct result_2
,sb1"^Wc {
~|)
9RUXr> typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
4S *,\ q]q } ;
!z=pP$81 } ;
&
QY#3yj= ]R Mb,hJ qiNliJ>40E 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
\mXqak,y }h~'AM 下面我们来剥离functor中的operator()
/=
^L
iP 首先operator里面的代码全是下面的形式:
9!t4> !O\X+#j return l(t) op r(t)
$au2%NL return l(t1, t2) op r(t1, t2)
{of]/3= return op l(t)
]A!.9Ko}u return op l(t1, t2)
hmGdjw t$ return l(t) op
<7gMl return l(t1, t2) op
[(cL/_ return l(t)[r(t)]
,z66bnjO return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
(G5xkygR9 OKQLv+q5K) 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:
KF{a$d 单目: return f(l(t), r(t));
s -Y +x return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
HP$K.a7H 双目: return f(l(t));
MCAXt1sL&E return f(l(t1, t2));
${e&A^h 下面就是f的实现,以operator/为例
#K`B<2+T Bz]J=g7 struct meta_divide
$GF&x>]] {
HIPL!ss] template < typename T1, typename T2 >
A1<k1[5fJ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
MYTS3( {
`D)S-7BR return t1 / t2;
+(AwSh ! }
@9_)On9hZ } ;
MhH);fn Z1]"[U[; 这个工作可以让宏来做:
q)Je.6$#X )@c3##Zp) #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
NS5 49S template < typename T1, typename T2 > \
H^v{Vo static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
n^6TP'r 以后可以直接用
\DyKtrnm% DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
gDhl- 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
GI4oQcJ (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。。。)
&enlAV'#)O o*)@oU Y\>\[*.v 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
;@'0T4Z&l t>@yv# template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
K-<n`zg3 class unary_op : public Rettype
feg`(R2 {
YUS?]~XC7x Left l;
/Ef4EX0 public :
L)G">T; unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Ei|0L$NCg )x9]xqoR template < typename T >
a}GAB@YI typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
sx90lsu {
Qasr:p+ return FuncType::execute(l(t));
UR\ZN@O }
9 G((wiE iGyVG41U template < typename T1, typename T2 >
:X|AW?* typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-|$* l
Q {
_AAx
) return FuncType::execute(l(t1, t2));
F94V 5_[ }
],$6&Cm } ;
|/2LWc? kEx8+2s=M f!^)!~ 同样还可以申明一个binary_op
qY# m*R w4`!Te template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
6WCmp,* class binary_op : public Rettype
gnYnL8l`J {
6O%=G3I Left l;
ltP Right r;
Za34/ro/T public :
# e$\~c Pd binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
0U9+ a{5H33JA template < typename T >
THb A(SM typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
x ru(Le}E {
R<_mK33hd return FuncType::execute(l(t), r(t));
a =9vS{ }
D1"1MUSod !Jh*a *I} template < typename T1, typename T2 >
wYC9~ms- typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9 Zs#Ky/ {
gt#MeU return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Cb+P7[X- }
`>dIF. } ;
&f$a1#O}dx aA7S'[NjB 5ENov!$H 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
?<-wHj) 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
f|;HS!$ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
mxtlr) 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。
e-&L\M 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
=]8f"wAh* 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。。。
"4J?JR 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
DX]z=d)tc 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)
aY3pvOV 下面是修改过的unary_op
h[vAU 9f)
1uKD&k%q template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
J(H??9(s class unary_op
pT|./ Fe {
M80}3mgP~ Left l;
L5hQdT/b$ ]W89.><%14 public :
Pc di 8^&fZL', unary_op( const Left & l) : l(l) {}
DN2hv2 KFCQYdI`d template < typename T >
wWp?HDl"M struct result_1
RlG'|xaT {
|:`?A3^m# typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
bcGn8 } ;
Y/QK+UMW* C?_t8G./_ template < typename T1, typename T2 >
&utS\-;G struct result_2
Pl`Bd0 {
W$x K^} typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
n^g-` } ;
d
%F/,c-= [ni-UNTv template < typename T1, typename T2 >
@y&h4^)z typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
q[T_*X3o {
Th I return OpClass::execute(lt(t1, t2));
$D0)j(v }
0B#rqTEKu mP`,I"u template < typename T >
#t5JUi%in* typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>d1aE)? {
{|t? return OpClass::execute(lt(t));
/9t*CEu\ }
\oD=X}UQw( \!?
PhNv } ;
URj%
J/jD "N=&4<]I5 ^@l5u= 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
RMs1{64: 好啦,现在才真正完美了。
0|f_C3 现在在picker里面就可以这么添加了:
\Ho#[k=y*/ j:\_*f template < typename Right >
|\{J`5gr picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
~h~r]tV*+ {
)2*|WHO return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
.WPuQZ! }
Y
}g6IK} 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
' ]H#0. 1dXO3hot jw6 ng>9 kB!M[[t ygu?w7 十. bind
K;(|v3g6 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
tL
9e~>,` 先来分析一下一段例子
kdZ-<O7@ #|2g{7g* itvy[b-* int foo( int x, int y) { return x - y;}
M KE[Yb? bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
sC'A_ -' bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
|cBF-KNZ 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
=z7Ay 我们来写个简单的。
I$sm5oL 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
OYCFx2{ 对于函数对象类的版本:
r+WPQ`Ar 5la]l template < typename Func >
[&k& $04_ struct functor_trait
]q\= {
1pBsr( typedef typename Func::result_type result_type;
we@En
.>f } ;
"q#kh,-C 对于无参数函数的版本:
W,eKQV<j ^a0-5 template < typename Ret >
!D]6Cq struct functor_trait < Ret ( * )() >
97@?QI} {
QSQ\@h;E typedef Ret result_type;
k>@^M]% } ;
$1`t+0^k 对于单参数函数的版本:
'c\TMb. mf_9O template < typename Ret, typename V1 >
H0Gp mKYW struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
u\\niCNA {
TuhL: typedef Ret result_type;
n"VE!`B } ;
;@UX7NA 对于双参数函数的版本:
7m)ykq:? Yka yT0! template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
<EE+
S#z struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
4% .2= {
yeh adm\ typedef Ret result_type;
k*+ZLrT } ;
G"R>a w 等等。。。
/3HWP`<x 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
V?pO ~qo C=f(NpyD6 template < typename Func >
74N\G1 struct func_return
[Z&s0f1Qb {
g KY
,G template < typename T >
4BL,/(W]
x struct result_1
wtick~) {
YuW\GSV00 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
bI0+J) } ;
N=q29JU ?26[%% template < typename T1, typename T2 >
,#FH8%Yf struct result_2
NjMLq|X {
#6Ph"\G/ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
S6:gow(wU } ;
w3hL.Z,kV } ;
B_G7F[/K AxQ/ dfd%A"
I 最后一个单参数binder就很容易写出来了
R')GQ.yYq Ss/="jC template < typename Func, typename aPicker >
WY UU- class binder_1
I>zn$d*0 {
E8 )*HOT_T Func fn;
Wm/k(R`O< aPicker pk;
7!r`DZ"yF public :
cjpl_}'L: ! (tJZ5 template < typename T >
2UJ0%k struct result_1
P Qay
sdb {
?':'zT typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
~Q]M_,`M } ;
j<5R$^?U 8=Ht+Br template < typename T1, typename T2 >
L4-Pq\2 struct result_2
<6 $%Y2 {
#bH[UId[ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
pr?(5{BL } ;
o%7yhCY 4 ETVyK|
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Kj5f:{Ur *a@UV%u template < typename T >
)9,"~P2[R typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#d(r^U#I {
+r"$?bw' return fn(pk(t));
,iy }
k$/].P*! template < typename T1, typename T2 >
<GEn9;\
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
BW[K/l~"$: {
jz0\F,s return fn(pk(t1, t2));
&Gl&m@-j }
_FgeE`X } ;
djM=QafB:C "yk%/:G+ |+''d 一目了然不是么?
06
1=pV$CJ 最后实现bind
QI<3N WDR!e2G nrS_t
y template < typename Func, typename aPicker >
C]cw@:o% picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
>i<-rO>kN {
9x\G(w return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
@TDcj~oR? }
FT=>haN *WG}K?"/ 2个以上参数的bind可以同理实现。
%cL:*D4oz 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
MN4}y5 \h4y,sl 十一. phoenix
*qBZi;1 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
cx)
EFy. }vIm C [ for_each(v.begin(), v.end(),
1g+<`1=KT (
Yn/-m
Z do_
DEhA8.v [
CXA8V"@&b/ cout << _1 << " , "
hpu(MX\ ]
c#Bde-dh .while_( -- _1),
m` cG&Ar5 cout << var( " \n " )
1<UQJw45 )
o6oYJ`PY );
P8f-&( mLSAi2Y 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
+l\Dp 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
TrW3@@}j operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
R
>TtAm0N 那么我们就照着这个思路来实现吧:
mUxD.;P HN+z7 Q8hH U@WT;:.T template < typename Cond, typename Actor >
vP!gLN]TV class do_while
OJaU,vQ# {
(XQG"G%U6W Cond cd;
Nx__zC^r Actor act;
5ZLH=8L public :
'(}BfD P template < typename T >
VTU-'q struct result_1
Rx.0P6s {
\kx9V|A' typedef int result_type;
=v8q } ;
t!tBN wpdT " do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
t$J-6dW <G={Vfr template < typename T >
aryr typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(;N_lF0 {
~JJv 2 do
*zcH3a,9"x {
`/O_6PQ} act(t);
9TLP( }
l;4F,iI while (cd(t));
qM)^]2_- return 0 ;
QXCI+Fcg }
SL*(ZEn" } ;
OA;L^d =0Mmxd&o=M F`l1I=; 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Nf1l{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。
{sLh=iK 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。
he,T\}; 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。
\; ]~K6= 下面就是产生这个functor的类:
rlq8J/0/+ .dV!d u 6O}r4* template < typename Actor >
*7ox_ R@ class do_while_actor
P&K~wP] {
Rs dACP Actor act;
b3ZPlLx6 public :
oKUJB.PF do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
P7n~Ui~U ]Q+Tm2{ template < typename Cond >
<_5z^@N3$ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
?AEpg.9R- } ;
R[b?kT-% <m!\Ma @m6E*2Gg 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
+.=a
R<Q 最后,是那个do_
kci H `k+k&t y(HR1vQ;Z class do_while_invoker
q(C+D%xB {
%}@^[E) public :
&\A$Rj) template < typename Actor >
F[lHG,g- do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
?w.Yx$Z" {
|cH\w"DcXw return do_while_actor < Actor > (act);
TSOt$7- }
p8Pvctc } do_;
?@ O[$9y wXP1tM8T 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
cla4%|kq3Y 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
KF.?b] 最后来说说怎么处理break和continue
$ysC)5q. 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
z~F!zigNAc 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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