一. 什么是Lambda
M)#aX|%Mh 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
^ [uA^ 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,
bBn4m: VE6
V^6SL f3[gAY d.3-@^P class filler
|Xlpgdiu {
k$j>_U? P public :
D({%FQ" void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
}v"X.fa^ } ;
OV_Y`u7YR C%9;~S "FwbhD0Gb 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:
s(o{SC'tt 7H %>\^A^ # 4L[8(+V q
okgu$2 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
L
Me{5H z}&?^YU*)` nm_]2z O 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
$0~H~- s=h ?4P*,c ryg1o=1v/ 二. 战前分析
bx_`S#*N 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
NiQ`,Q$B 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
waz)jEk Zui2O-L?V I6,'o)l{_ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
NTkGLD1e. /* --------------------------------------------- */
YIvJN vector < int *> vp( 10 );
oJA%t-&%R transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
PbvRh~n /* --------------------------------------------- */
J=JYf_=4bc sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
~Pq1@N>n /* --------------------------------------------- */
:
9wW*Ix int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
oi^2Pvauh /* --------------------------------------------- */
33z)F for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
wC+_S*M-K /* --------------------------------------------- */
$6kVhE!; for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
$vlq]6V8 BT.;l I
\09eH[ jCa%(2~iQ7 看了之后,我们可以思考一些问题:
rXPq'k'h#- 1._1, _2是什么?
w7@fiH{ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
G?AZ%Yx 2._1 = 1是在做什么?
ze@NqCF 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
(A|Gb2 X Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
@KfFtR-; D~E1hr&Vd> a|Io)Qhr 三. 动工
eKPxSN Z 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
z-$ bce9* j6]+fo&3 +P:xB0Tm
D YBqu7& template < typename T >
W ZdEfY{ class assignment
{/#^v?, {
9JYrP6I!_ T value;
[@fw9@_' public :
,:Qy%k}f assignment( const T & v) : value(v) {}
GVhO}m template < typename T2 >
h
U\)CM T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
{>PN}fk2QP } ;
EhL
8rR KJ M:-z@ ufyqfID 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Dvbrpn!sk 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
q1}HsTnBH /T1zz2l~ yV[9 ( PLD6Ug class holder
Ysbd4rN {
pESlBQ7{I public :
=oQw?,eY
template < typename T >
+y'V assignment < T > operator = ( const T & t) const
&D0suK# {
?0
93'lA return assignment < T > (t);
c@;$6WSG^ }
r!:W-Y% } ;
8|*#r[x 41Bp^R}^/ golr,+LSo 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
5mxHOtvtWM XHU&ix{Od static holder _1;
*W
aL}i(P1 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
M0VC-\W7f xEdCGwgp# for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
hp=TWt~ 而不用手动写一个函数对象。
=.NZ{G Au3>=x` x}o]R l}odW 四. 问题分析
|:yQOq| 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
k.=67L 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
a Mp*Ap 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
^T*^L=L_( 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
C$Pe<C# 下面我们可以对这几个问题进行分析。
2ED^uc:
0S %{qJkjG 五. 问题1:一致性
NJK?5{H' 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?|
JA0$Fz 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
!9|)v7} $Gt1T[:QUX struct holder
D>"U0*h {
}%LwaRT //
`~|8eKFq! template < typename T >
pgT XyAP{ T & operator ()( const T & r) const
.
+_IpygQ {
GtI]6t return (T & )r;
j$r .&,m }
u=^0n2ez } ;
ER,,K._?B eBiP\ 这样的话assignment也必须相应改动:
l*]9 /LMb~Hy, template < typename Left, typename Right >
Y^5X> class assignment
^,S\-Uy9 {
$__e7 Left l;
b(&~f@%| Right r;
Cr0
\7 public :
2}`Q9? assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Q)N$h07R template < typename T2 >
N!" ]e*q T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
:()(P9? } ;
pcw!e_"+ DDxNqVVt4 同时,holder的operator=也需要改动:
Zur7"OkQ OdX-.FFl template < typename T >
u*_I7.}9 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
UJ'
+Z6d {
- bL
7M5 return assignment < holder, T > ( * this , t);
+o&E)S}wP }
VU,\OOp =w&%29BYq 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。
[{3WHS. 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
<()xO( $$C5Q;7w! return l(rhs) = r;
v|+}>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。
VuTH"br6 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
.&2p Z +kCVi template < typename Tp >
(2vR8 class constant_t
N{n}]Js1D- {
6_/oVvd const Tp t;
'>FJk`iI public :
H8yc< constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
KLBV(`MS template < typename T >
-,jJ{Y~ const Tp & operator ()( const T & r) const
#u+BjuZo {
6w{^S~rqo return t;
2,|*KN*e`W }
5vIuH+0 } ;
1xK'T_[ Zrfp4SlZZ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
U|odm 58s 下面就可以修改holder的operator=了
ll;#4~iA &8t?OpB =h template < typename T >
o:C:obiQbu assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
cn ,zUG!-h {
QI>yi&t return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
~D@pk>I }
} {/4sll h`&@>uEiq 同时也要修改assignment的operator()
N^|r.J b!hxx Z template < typename T2 >
6$wS7Cu T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
G[u_Uu=> 现在代码看起来就很一致了。
nut;ohIh 0O4'Ts ? 六. 问题2:链式操作
9m56oT'U{ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
K/oPfD] 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
'T[=Uuj" 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
q|2{W.P5qi 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
;}IF'ANA 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
1DcYc-k# Y>!9P\Xe template < typename T >
wbI(o4rXE struct result_1
|
(P%< {
P,AS`=z typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Rf2/[ } ;
<Xw 6m$fr: ;}K1c+m!5V 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:
^8)&~q* |w[}\#2 template < typename T >
R@>R@V>c struct ref
;nj 'C1 {
E=gD{1,? typedef T & reference;
y<PPO6u7 } ;
d T/*O8 template < typename T >
"n
'*_rh>+ struct ref < T &>
G/(oQA {
0<{/T*AU: typedef T & reference;
IC[SJVH; } ;
!_<. 6ja IgEg 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
QHr
3J
DLyHC=%{+h template < typename T >
@&+h3dV.V typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
jLvI!q {
7|zt'.56[ return l(t) = r(t);
8+a/x#b- }
4q@o4C<0 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。
b7v] g]* 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
nL^6{I~ f&`v-kiAn= 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
)Tngtt D _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
pvy;L[c _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
23+6u{
+5 调用divide的对象返回一个add对象。
mUr@w*kq|p 最后的布局是:
cv:nlq) Add
CCq<y / \
K1O/>dN_\O Divide 5
ml=1R>#' / \
T'XAcH _1 3
oiO3]P]P 似乎一切都解决了?不。
_' n;rZ + 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。
!QVd'e 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。
2 )RW*Qu;+ 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:
e_]1e7t o)}b Fw template < typename Right >
4)2*|w assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
oBqP^uT>a| Right & rt) const
6z%3l7#7Yi {
%n}fkj' return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
a,cDj }
cdU2ph_ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
9][Mw[k> 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。
c}Z,xop<P{ 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。
1:YDN.* 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>~&:GUwR 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。
i04Sf^ 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?
r\],5x'xSu 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:
~R)w
9uq @{I55EQ] template < class Action >
"G6d'xkP class picker : public Action
idO3/>R
[ {
G&C)`}; public :
3=bzIU picker( const Action & act) : Action(act) {}
' 1P_* // all the operator overloaded
m OmT]X } ;
N0
?O*a 'Iyk`=R 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~zh6~ 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:
rLL;NTN+/ ]v_xEH}T template < typename Right >
=Bo0Oei picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
SVq7qc9K? {
3pDZ}{ZZU return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
CQ,r*VAw }
L$jyeFB5 ;SC|VcbyH Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
sef!hS06 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。
't)j fE7WLV2I> template < typename T > struct picker_maker
8-?n<h%8E {
Tg:NeAN7( typedef picker < constant_t < T > > result;
3;:xEPb._6 } ;
&u=FLp5 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
3&' STPpW {
-IX;r1UD typedef picker < T > result;
MeplM$9 } ;
{{EQM
+ RuRJ jcnY 下面总的结构就有了:
gu:..'V functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
N,[M8n, picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
?J6hiQvL picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
qA30z%#z_ 至此链式操作完美实现。
/=r&9P@Ay< \17)=W .{ x5(bi0S 七. 问题3
P{>T?-Hj 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
?q,x?`|(8 WLh_b)V| template < typename T1, typename T2 >
0e7v ?UT ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
x~{m%)I {
N@d4) return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
X 4/r#<Da }
=~EQ3uX YYM 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
[e^i". ;N1FP* template < typename T1, typename T2 >
k2+Z7#2n struct result_2
y4?>5{`W {
R,^FJ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
n--`zx-[' } ;
RgRcW5VxK 0?`#ko7~d 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
X*Q7Yu 这个差事就留给了holder自己。
w^p2XlQ< }Ql;% 7 Ahwu'mgnC template < int Order >
9n%W-R. class holder;
ljf9L:L template <>
EhVnt#`Si class holder < 1 >
r}5GJ|p0 {
Z$hxo)| public :
U)l>#gf8 template < typename T >
#{?oUg>$ struct result_1
_|Dt6 {
Sqge5 v typedef T & result;
?PQiVL } ;
PCIC*!{ template < typename T1, typename T2 >
LnyA 5T struct result_2
m76]INq {
6R,;c7Izhd typedef T1 & result;
9,>M/_8> } ;
#M>E{w9 template < typename T >
-OW$ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
~,guw7F {
:m~lgb< return (T & )r;
~g,QwaA[ }
_j2`#|oG template < typename T1, typename T2 >
@v'<~9vG typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
.ev]tu2N {
[{c8:)ar return (T1 & )r1;
~G$OY9UC }
"l@~WE } ;
0y1t%C075 vaU7tJ: template <>
+I~?8* class holder < 2 >
rLXn35O {
g!QumRF public :
aOuon0 template < typename T >
W>Kwl*Cis" struct result_1
VuR BJ2D {
x$p\ocA typedef T & result;
J+4uUf/d! } ;
Q:LuRE!t template < typename T1, typename T2 >
Umd!j, struct result_2
S:j0&* {
| UaI i^ typedef T2 & result;
Q6>vF)(
- } ;
b$e JH template < typename T >
IpP0|:} typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
0VZj;Jg}q {
m6gr!aT return (T & )r;
(Zn\S*_@/ }
%2+]3h>g template < typename T1, typename T2 >
9c 6V&b typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Qp54(` {
pJ(l=a return (T2 & )r2;
`fRy"44nR }
Ue7W&N^E } ;
g\Zk*5( aD^MoB3 @88 efF 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
+Oscy-; 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
1W8W/Y=hT 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
O^:h _L pWp2{G^XB return l(i, j) = r(i, j);
r/v&tU 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
K|/a]I": SrtmpQ return ( int & )i;
izw}25SW return ( int & )j;
g=(+oK? 最后执行i = j;
`iI"rlc 可见,参数被正确的选择了。
nXS%>1o, 525 >=h pSP_cYa#(# ]3,0
8JW= )X/Faje 八. 中期总结
*X #e 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
^m=%Ctu# 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
P(;c` 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
,W-0qN&%/ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
X3nhqQTZ SMFW]I2T/ O /&%`&2 a< EC]-nw Uu+C<j&- M&FuXG% 九. 简化
|gz,Ip{ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
EHHxCq? 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
H^g<`XEgw 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
C] w< &o 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
6~S0t1/t? +-*/&|^等
U!5*V9T~J 2. 返回引用。
(n/1:' =,各种复合赋值等
)8SP$ 3. 返回固定类型。
{+:XVT_+ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
&>{>k<z 4. 原样返回。
sdWl5 " operator,
:c t+.# 5. 返回解引用的类型。
\gkajY-? operator*(单目)
dWy1=UQfP 6. 返回地址。
Z]f2& operator&(单目)
x,dv~QU 7. 下表访问返回类型。
3c3Z"JV operator[]
3Y-v1.^j 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
H~i],WD operator<<和operator>>
81cmG`G7 <T[N.mB 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。
*F*X_O 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
;%<4U^2 t]
wM_]+ template < typename Left >
m-RY{DO+ struct value_return
Ji[g@# {
g-FZel
template < typename T >
T6$<o\g' struct result_1
cloI 6%5r {
~PnpYd<2 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
EC'bgFe } ;
uN
62> %Z yPK,(" template < typename T1, typename T2 >
1,QZnF!.x struct result_2
z-5#bOABW {
0)5Sx /5' typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
GuWBl$|+b } ;
fm>K4\2 } ;
]F;]<_ 2hJ3m+N^ , ~xU>L^ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
ssITe.,ny >` QX
xTn 下面我们来剥离functor中的operator()
g{hA,-3 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Rk%M~ D*- +3>/,w(x return l(t) op r(t)
x
5Dt5Yp"o return l(t1, t2) op r(t1, t2)
{Ch"zuPX return op l(t)
%k
#Nu return op l(t1, t2)
Vor9
?F&w return l(t) op
IGT_
5te return l(t1, t2) op
:QV6z*#zD return l(t)[r(t)]
ukf\* return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
]a#]3(o]} tq[",&K 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:
~@ b}=+n 单目: return f(l(t), r(t));
\C#b@xLnX return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
5,BkwAr+6[ 双目: return f(l(t));
y=xe<#L return f(l(t1, t2));
g/Jj]X#r 下面就是f的实现,以operator/为例
jA4v?(AO}# $L8s/1up struct meta_divide
K)UOx#xe1 {
"!6~*!]c template < typename T1, typename T2 >
Y0O<]2yVx static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
?{,)XFck {
|~LjH |*M return t1 / t2;
1r&
?J.z25 }
C$G88hesn } ;
B4Af \w[ZY$/ 这个工作可以让宏来做:
Z?c=t-yqp X1[R*a/p #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
JS?l?~ template < typename T1, typename T2 > \
[pgkY!R?) static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
OXX(OCG> 以后可以直接用
w^E]N DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
GdeR#%z 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
4*XP;` (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。。。)
A|_%'8 [I<'E
LX MQH8Q$5D 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
O\F^@;]F6 *Gh8nQbh template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
ajW$d! class unary_op : public Rettype
i^ cM@? {
t>GLZzO Left l;
W<N QUf[= public :
7K]U|K# unary_op( const Left & l) : l(l) {}
D3AtYt < Gy!i/ template < typename T >
o p5^9`" typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
DD6`k*RIk. {
h8= MVh(I return FuncType::execute(l(t));
<T.#A8c }
C\2 >7 YSz$` 7i template < typename T1, typename T2 >
?CW^*So typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
P}WhE {
-5,y
1_M return FuncType::execute(l(t1, t2));
="w8U' }
(VI* c!N } ;
}%ZG>LG5J 0/00W6r0 (9 z.IH7}k 同样还可以申明一个binary_op
)tI2?YIR JvWs/AG1 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
{S" class binary_op : public Rettype
2\CkX {
]G
o~]7(5| Left l;
l)rvh#D Right r;
awSS..g}L public :
a0/n13c?G binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
3G/ mB Hs`#{W{. template < typename T >
!_z<W~t" typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/Zeg\}/4[ {
zmfRZ!Eh return FuncType::execute(l(t), r(t));
`_g?y) }
J%-lw{FC
vH?+JN"A template < typename T1, typename T2 >
. I&)MZ>n typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&~JfDe9IS {
g*r{!:,t return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
VRQbf }
B/9<b{6 } ;
=.f +}y >5~Zr$ iI@Gyq= 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
am'p^Z@ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
`\4JwiPo DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Wh'_slDH+ 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。
;GgQ@s@ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
2*FWIHyf 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。。。
u388Wj
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
gQpD]p%k 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)
mA] 84zO 下面是修改过的unary_op
+?5Uy*$ z1SMQLk template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
oB{}-[G class unary_op
"J[i=~( {
:
`6$/DK Left l;
400Tw`AiJ G0;EbJ/& public :
WP@JrnxO\` <;,S"e unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Th;gps%b J.e8UQ@=5 template < typename T >
D@rn@N struct result_1
! N"L`RWD {
g"dZB2`C typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
({H+ y
9n } ;
^~r&}l4c, qJFgbq4- template < typename T1, typename T2 >
<GT>s struct result_2
cxP9n8CuT {
@(,{_c] typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
*/5<L99v } ;
fdq^!MWTi 6PQJgki template < typename T1, typename T2 >
)*TW\v`B typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
kTiPZZI {
]dGr1ncu return OpClass::execute(lt(t1, t2));
kO,VayjT }
wUIsi<Oj /VmCN]2AZ template < typename T >
H ?=pWB typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(4{ C7 {
srChY&h?< return OpClass::execute(lt(t));
ll<9f) }
z7t'6Fy9' ;oY(I7 } ;
s7UhC.>'@ L`HH);Ozw BudWbZ5>Ep 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
we H@S 好啦,现在才真正完美了。
A}#]g>L 现在在picker里面就可以这么添加了:
|?fW!y An8%7xa7 template < typename Right >
=ve*g& picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
.^W\OJ`G {
(Xr_ np @ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
ENYF0wW }
9#EHXgz 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。
Q0L@.`~ _86*.3fQG :uIi
? &Xn8oe V'Z&>6Z 十. bind
Av;q:x? 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。
94p:| 5@ 先来分析一下一段例子
/mMAwx F; MF:;mM M8#*zCp{5 int foo( int x, int y) { return x - y;}
!HdvCYB> bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
1o;g1Z/ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
n2jvXLJq 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。
r{_B: 我们来写个简单的。
V&mH#k 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
cz7CrK~5 对于函数对象类的版本:
m<FWv2)^ )O2Nlk~l& template < typename Func >
>2| [EZ struct functor_trait
?x5wS$^q< {
XoKO2<3 typedef typename Func::result_type result_type;
)DGz`-> } ;
k"q!|+&Fs 对于无参数函数的版本:
E,<\T6/%q .0Iun+nUD template < typename Ret >
L=
:d!UF struct functor_trait < Ret ( * )() >
S/nj5Lh {
;LQ# *NjL\ typedef Ret result_type;
l\T!)Ql } ;
I+Ncmg )> 对于单参数函数的版本:
&*G5J7%w J8u{K.(*7 template < typename Ret, typename V1 >
B.}_], struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
bVa+kYE {
*]}CSZ[> typedef Ret result_type;
t
g
KG& } ;
!cEbzb 对于双参数函数的版本:
L(WL,xnBy W.#}qK"
q template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Ge^zX$.' struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
0kNe?Xi {
=9qGEkd3 typedef Ret result_type;
lC'{QUC } ;
u0bfX,e2U 等等。。。
*PSvHXNi 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
V-KL% :jt;EzCLg% template < typename Func >
vU_d=T%$ struct func_return
(~j,mk {
fBf4]^ template < typename T >
74@lo-/LY struct result_1
&v5G92 {
r/NSD$-n typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
[x2JFS#4 } ;
ia%z+:G @uI? template < typename T1, typename T2 >
f7XQ~b struct result_2
&a%WM {
gk!E$NyE typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Jv_.itc } ;
prNhn:j } ;
IVI~1~ ./'~];& FAQr~G} 最后一个单参数binder就很容易写出来了
doP$N3Zm @s_3 0+ template < typename Func, typename aPicker >
Ds%9cp*6 class binder_1
~Cjz29|gp {
"w}-?:# j Func fn;
X+=-f^)& aPicker pk;
Nls83 W public :
E,{GU {>8Pl2J template < typename T >
z%(Fo2)^ struct result_1
&49u5&TiP {
&+mV7o typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
V]79vC } ;
aWyUu/g<A` $4Z+F#mx template < typename T1, typename T2 >
di~]HUZh) struct result_2
j|:dYt`WM {
/b{o3, #.M typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
WtEI] WO } ;
!ZFr7Xz F%xK"l`& binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
\7pipde ~9Zh,p; template < typename T >
9ky7r;? typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^_v[QV {
AY#wVy return fn(pk(t));
t)YUPDQ@J }
<fN;
xIB template < typename T1, typename T2 >
qE )Y}oN typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
tawe Gc%~ {
F\a]n^
Y return fn(pk(t1, t2));
Pm4e8b }
3sH\1)Zz } ;
g>so
R&* 9YB2e84j (+*
][|T
一目了然不是么?
9A~>`.y 最后实现bind
QV7,G9 cv}aS_`f <OTWT`G2 template < typename Func, typename aPicker >
nqT> qS[Z picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
-<_QF82 {
6?N4l ]l return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
O|QUNr9 }
>R!"P[* l^\(ss0~ 2个以上参数的bind可以同理实现。
U4BqO
:sd 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。
bmu6@jT "e 1wr 十一. phoenix
Y9F)`17 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
cJCU*(7& k<H%vg>{~s for_each(v.begin(), v.end(),
(
#*"c (
~.J,A\F do_
U&X2cR &a [
h4_b!E@ cout << _1 << " , "
%}P4kEY ]
H+ lX-, .while_( -- _1),
J!{Al cout << var( " \n " )
mzX;s&N# )
F@Q^?WV );
WmeKl s=Df ` 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:
}Dn^d}?s|| 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
HTV ~ ?E operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
H3, ut 那么我们就照着这个思路来实现吧:
8-m
3e `\bT'~P ~2@Lx3t$ template < typename Cond, typename Actor >
(9 sIA*,} class do_while
jNA1O68N {
|~WYEh Cond cd;
{^#2=`:)O Actor act;
?c]n^GvG public :
Q$~n/ template < typename T >
[:iv4>ZZ struct result_1
aBhV3Fd[B {
!SO8O typedef int result_type;
b O=yi) } ;
+L0w;w T D8%AV;-Y do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
qi(*ty b7HffO O template < typename T >
d H?
ScXM= typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
WNs}sNSf {
7\ypW $Ot do
PY`L$e {
hN3u@P^ act(t);
P`S@n/} }
g JjN<&, while (cd(t));
er2cQS7R return 0 ;
x&Cp> +i }
; Y"N6% } ;
N>|XS
, (u hd "
<P_ea/5:| 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
n_Onr0EvO 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。
bl;zR 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。
Ow:1?Z{4 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。
`]=oo%(h 下面就是产生这个functor的类:
vi!YN|}\ ['q&@_d7 c3)C{9T]( template < typename Actor >
AQss4[\Dx class do_while_actor
}fZ`IOf {
h5"Ov,K3[ Actor act;
ibpzeuUl public :
Pf<[|yu4? do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
oH#v6{y D)Q)NI template < typename Cond >
"Pz}@= picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
UG;Y^?Ppe5 } ;
[q*%U4qGO JWv{=_2w J~#$J&iKh 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
>?lOE
-}^ 最后,是那个do_
qQ0C ? uuNR?1fS kW@,$_cK class do_while_invoker
w%y\dIeI' {
?F7o!B public :
C/=XuKE-t template < typename Actor >
+GF#?X0^ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
'zZcn" +! {
$w#r"= ) return do_while_actor < Actor > (act);
#!2k<Q*5uT }
G8Z 4J7^ } do_;
i3VW1~ .8 Km#pX1]>e 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
*\uM.m0$ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
K_/zuTy 最后来说说怎么处理break和continue
EW<kI+0D 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。
ObG|o1b 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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