一. 什么是Lambda
'o)Y!VYnJF 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
}vh
<x6 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,
*f 7rLM* d:hnb)I$* (-$5YKm bVz<8b6h'- class filler
`^Ll@Cx" {
&wlD`0v public :
LBq2({=" void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
^oav-R& } ;
z00X
?F <cOjtq,0 R ?s;L
r 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
D SX%SE) S!PG7hK2 rGQD+ d >TglX t+ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
?5CE<[ x%s1)\^A .tKBmq0xo" 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
E
G+/2o+W R +@|#! MhA4C 8 Pl=)eq YY 二. 战前分析
gbYM1guiD 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
FS5iUH+5 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
=~J VU "8%$,rG1& 6am6'_{ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
JkN*hm? /* --------------------------------------------- */
r-YJ$/J vector < int *> vp( 10 );
' Z#_"s#L transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
D7nK"]HG;l /* --------------------------------------------- */
a&0g0n6 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
pq
r_{ /* --------------------------------------------- */
d`TiY` ! int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
P>rRD`Yy\ /* --------------------------------------------- */
g^H,EaPl for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
qqo#H O /* --------------------------------------------- */
2H w7V3q for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
A{4,ih"5 ]d[e &[{sA; Ms +ekY) 看了之后,我们可以思考一些问题:
$1 B?@~& 1._1, _2是什么?
OD7^*j(p` 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
I'BHNZO5tf 2._1 = 1是在做什么?
Wu*
4r0 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
va_u4 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
x-c5iahp' 0^tY|(b3/M ##BbR 三. 动工
DN)o|p 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
wbJBGT{sm HI{q# xTuJ~$( VoYL}67c template < typename T >
C)R hld class assignment
y;CX)!8 {
= r/8~~= T value;
lTu& 9) public :
im9w|P 5 assignment( const T & v) : value(v) {}
X+sKG5nS template < typename T2 >
UapU:>!"` T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
uvJHkAi } ;
tz2=l.1 7omHorU+ ]QHp?Ii1 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
5,p;b 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
EPn!6W5^ hFm^Fy[R ~C^:SND7 G=[<KtWa class holder
)bih>>H {
~b*]jZwT public :
/0qbRk i template < typename T >
p~3x=X4 assignment < T > operator = ( const T & t) const
T0dD:s N {
~n@rX=Y)]0 return assignment < T > (t);
a(6h`GHo }
'WhJ}Uo\ } ;
$365VTh" Q<u?BA/ :8eI_X 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
sM MtU@<x x5MS#c!7 static holder _1;
zMA;1Na Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
e`b#,= E"VFBKB for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
rxX4Cw]\"y 而不用手动写一个函数对象。
hsrf 2Xw[
;AJQ2 8Yk*$RR9 @%x2d1FS 四. 问题分析
TaD;_)( 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。
gIz!~I_U 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。
v[|W\y@H/3 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
3e'6A ^# 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
I ?Dp*u* 下面我们可以对这几个问题进行分析。
;6``t+]q
/;(ji?wN 五. 问题1:一致性
nl
'MWP 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?|
v.<mrI#? 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
1D#-,#? 'm~=sC_uL struct holder
So!=uYX {
2`riI*fQ //
QPB,B>Z template < typename T >
u#EcR}=] T & operator ()( const T & r) const
aR6F%7gvz {
uU3A,-{- return (T & )r;
,.0bE
9\o }
`WXlq#:K } ;
>nSt<e HdxP:s.T 这样的话assignment也必须相应改动:
R)k\ 131(0nl)=I template < typename Left, typename Right >
T 'c39 class assignment
4zS0kk;+ {
=[]6NjKS, Left l;
$O*@Jg= Right r;
{rR(K"M public :
Jf?6y~X>Y assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
g=4^u* template < typename T2 >
Gu~*ZKyJ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
aA#79LS } ;
{,sqUq ( Sj ~SG 同时,holder的operator=也需要改动:
="YGR: G*+^b'7 template < typename T >
y8s!sO assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
_xv3UzD {
M]r?m@) return assignment < holder, T > ( * this , t);
,9bnR;f\ }
<EUR: ^C'0Y.H S 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
B ktRA 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
SdYf^@%}F ]7Vg9&1` return l(rhs) = r;
;9OhK71} 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
edo )W
mn 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
x']'ODs *KvD$(ny template < typename Tp >
c$ZVvu class constant_t
=^u;uS[IW {
J;obh.}u"{ const Tp t;
dW4jkjap public :
[y@*vQw constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
=|P
&G~] template < typename T >
@5nFa~*K% const Tp & operator ()( const T & r) const
eo9/ {
'?9zL* return t;
CfU|]< }
=lJ
?yuc } ;
4c<
s"2F /dYv@OU? 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
\_1a#|97e 下面就可以修改holder的operator=了
)6)bI.BY v,ssv{gU template < typename T >
"9s_[e assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
[oTe8^@[ {
h )
Wp return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
*(Dmd$|0| }
r+FEgSDa] h`|04Q 同时也要修改assignment的operator()
vt#;j;liG EhHxB
fAQ template < typename T2 >
U0_^6zd_ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
3^y(@XFt 现在代码看起来就很一致了。
>lRZvf-i X@`a_XAfd 六. 问题2:链式操作
p +i1sY 现在让我们来看看如何处理链式操作。
O{X~,Em=q 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。
lv
8EfN 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。
>Wr%usNxc 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。
NGc~%0n 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
HK!ecQ^+ B'}?cG] template < typename T >
ss)x
fG struct result_1
]P?<2, {
_nbr%PD, typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
C{}_Rb'x } ;
T0w_d_aS qE~_}4\Z9 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:
.Fn|Okn^gr A8Ju+ template < typename T >
[r/zBF-. struct ref
@gI1:-chB {
(9'^T.J typedef T & reference;
Z4] n<~o } ;
2zTi/&K& template < typename T >
OBWWcL- struct ref < T &>
L80(9Y^xn {
79h~w{IT@ typedef T & reference;
VPUVPq~& } ;
EA& 3rI>U) z]G|)16
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
gfQ?k T D_@0Rd template < typename T >
LIZB!S@V \ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
3'4+3Xo {
Y9+_MxC" return l(t) = r(t);
[qYr~:` -[ }
@5%&wC 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。
^|Q]WHNFB 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
x;/LOa{LR tEhg',2t( 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
&R94xh%@( _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
qA)OkR'm _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
qlO}=b/ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
?{ir$M 最后的布局是:
Cx7-I0! Add
1+x"
5<(W / \
QZ a.c Divide 5
NX @FUct; / \
++0)KSvw _1 3
O*EV~{K 似乎一切都解决了?不。
3nxG>D7 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
~6 6xO9s 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
/).{h'^Hq\ OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
/(N/DMl[ t^rw@$"} template < typename Right >
1vj/6L assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
xA] L0h] Right & rt) const
.w2 ID {
%q {q.(M# return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
*r7vDc }
]R__$fl`8 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
^kez]> XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
y>^a~}Zq 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
;XKe$fsa~? 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。
{MUB4-@?F$ 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。
)-C3z 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?
.Eao|; 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:
rwm^{Qa zZ5:)YiW- template < class Action >
ccD+AGM.
class picker : public Action
\o9 \ikR {
K5""%O+ public :
P]_d;\
!"v picker( const Action & act) : Action(act) {}
u;#]eUk9} // all the operator overloaded
<xOv8IQ| } ;
E~'mxx~i TJ|Jv8j<s 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。
GD
W@/oQr 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:
`8:0x?X Vz{+3vfra6 template < typename Right >
:2 ;Jo^6Se picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Cy/&KWLenf {
J=4>zQLW return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
NFK`, }
#YUaM<O 7nZPh3% Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
eL!41_QI 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。
3a/n/_D d[ N1zQW template < typename T > struct picker_maker
,Kit@`P% {
0D X_*f typedef picker < constant_t < T > > result;
G
dgL}"*F } ;
e|~MJu+1 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
k4TWfl^}9 {
KWTV!Wxb=K typedef picker < T > result;
t>"%exdoZ } ;
ab0Sx Ic&h8vSU 下面总的结构就有了:
8~sP{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。
vDy&sgS$< picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
+2tQFV; picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
f0<zK! 至此链式操作完美实现。
P T"}2sR) D$>_W ,*V *[Hrbln 七. 问题3
:5d>^6eoB? 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。
|(7}0]BP0 BFLef3~.0 template < typename T1, typename T2 >
3} A$+PX ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(FuIOR {
R>Ra~b return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
gk ]QR. }
WJ7|0qb U"oNJ8&%| 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
>r.]a ` q76POytV| template < typename T1, typename T2 >
cHFi(K]|1 struct result_2
(8 nv&| {
T t;F- typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
O5\r%&$xd } ;
lQA5HzC\ yNu_>!Cp5 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?
yMs!6c* 这个差事就留给了holder自己。
Sb.8d]DW Bx\&7|,x 5/H,UL template < int Order >
Iq$| ?MH
class holder;
E-LkP; template <>
j!;LN)s@? class holder < 1 >
-(VJ,)8t2 {
-@TY8#O#- public :
9hp&HL)BOa template < typename T >
L"_XWno struct result_1
~^t@TMk$ {
j0=6B typedef T & result;
[m~J6WB } ;
~ELY$G.xl template < typename T1, typename T2 >
Lp`.fn8Ln struct result_2
cx}Yu8 {
"CJVtO typedef T1 & result;
b|#=kPVgL} } ;
tm1= template < typename T >
m_NX[>&Y3 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
T^bAO-d# {
fv+]iK<{ return (T & )r;
\ovs[& }
}\4yU=JPK template < typename T1, typename T2 >
XqH@3Ehk typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
3o.x<G( {
Xr*I`BJ return (T1 & )r1;
K7}.# *% ~ }
dwj?; } ;
iO L$| Z( jP@ @<dt template <>
E0HqXd? class holder < 2 >
.#EU@Hc {
wO??"${OH public :
1;B~n5C. template < typename T >
\C~X_/sg struct result_1
x#{!hL
5G {
*^>"
h@J typedef T & result;
An2>]\L } ;
z?/_b template < typename T1, typename T2 >
*d._H1zT struct result_2
osC?2. {
@]uqC~a^ typedef T2 & result;
E@VQxB7+ } ;
J[/WBVFDf template < typename T >
z} fpV T typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
41
F;X{Br {
~nZcA^b#DQ return (T & )r;
BabaKSm}LP }
@yp0WB template < typename T1, typename T2 >
3%v)!dTa<^ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
EQ%o oAb8 {
N0 {e7M return (T2 & )r2;
)O'LE&kQ| }
JCWTB`EB> } ;
0`/G(ukO >$q <4r8H-(% 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> >。
i)#-VOhX) 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
0X)vr~` 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
v l"8Oi*r^ zlMh^+rMX return l(i, j) = r(i, j);
Q)75?mn 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
xHgC':l(0 &ALnE:F return ( int & )i;
Q2
q~m8( return ( int & )j;
U>tR :) 最后执行i = j;
*6I$N>1 可见,参数被正确的选择了。
(MGgr G
;j1zs _8G
w Mj qbyYNlXqm z'l$;9(y 八. 中期总结
Q,?_;,I} 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:
K0w}l" )A 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
[>ghs_?dZ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
8}n<3_ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
]B>76?2W ~5
6&!4 yaz6?,) 9'MGv*Ho =3-=p&* @=kgK[t
9 九. 简化
I\*6
> 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。
qU26i"GHp 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
k^
<]:B 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:
E{
/,
b) 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
BX/3{5Y>{ +-*/&|^等
OIKx:&uIk 2. 返回引用。
U7WYS8 =,各种复合赋值等
}
=OE.cf@ 3. 返回固定类型。
2^[dy>[y0 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
V$ZclV2:Ih 4. 原样返回。
HOx4FXPs operator,
=p+n(C/ 5. 返回解引用的类型。
fd[N]I3 operator*(单目)
[}szM^ 6. 返回地址。
1(p:dqGS operator&(单目)
DS?.'"n[u 7. 下表访问返回类型。
>YI Vi4'' operator[]
9a*#r;R 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
ZR1U&<0c@ operator<<和operator>>
*2Pr1U 4jXo5SkEJ 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。
prZ
,4\ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
_(-jk4 L !(lcUdBd template < typename Left >
~,/@]6S&Y struct value_return
z}E_wg {
yzN[%/ template < typename T >
f<8Hvumw struct result_1
Z3]I^i
FI {
/\%<VBx ?q typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
'3S~QN } ;
>!Yuef
<P [6a-d>e{ template < typename T1, typename T2 >
uHU@j(&c struct result_2
)JzY%a SP {
{KgA
V typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
$z=%e#(!I } ;
_:Qh1 &h } ;
<UGaIb
\D|IN'!D C6)YZC 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
PCl5,]B} %mC@} 下面我们来剥离functor中的operator()
vIpL8B86a 首先operator里面的代码全是下面的形式:
`=Ip>7T& 8n3]AOc'~- return l(t) op r(t)
&Ym):pc return l(t1, t2) op r(t1, t2)
iTHwH{! return op l(t)
9w-\K] return op l(t1, t2)
E !!,JnU return l(t) op
=e6pv# return l(t1, t2) op
cUq]PC$| return l(t)[r(t)]
,'
k?rQ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
k o@ej^ D;YfQQr 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:
-K/+}4i3N 单目: return f(l(t), r(t));
ZxvH1qx8 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
DvH-M3 双目: return f(l(t));
G!j 9D return f(l(t1, t2));
3%*igpj\) 下面就是f的实现,以operator/为例
?("O.< ^BF}wQb:j struct meta_divide
&ZD@-"@ {
jC&fnt,O template < typename T1, typename T2 >
=7V4{|ESfy static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
ebze_: {
k>ErDv8 return t1 / t2;
&>qUT]w }
7$<pdayd } ;
\9[vi +T RQE]=N 这个工作可以让宏来做:
cb_C2+%8NA CtY-Gs #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
b d 1^ template < typename T1, typename T2 > \
Nk9=A4=| static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
x;[ . ZzQ 以后可以直接用
Ovt]3`U9J DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
3A,N1OXG 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
Zbnxs.i! (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。。。)
$U[d#:] 4<[?qd3v= d>f;N+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
Xy(QK2| ]y{tMC template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
$$ND]qM$M class unary_op : public Rettype
Yh95W {
jgE{JK\n4 Left l;
]\yB, public :
VVQ~;{L unary_op( const Left & l) : l(l) {}
w"0$cL3 bkJ bnW= template < typename T >
]-t)wGr typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
P"NI> HM {
2xN7lfu1RB return FuncType::execute(l(t));
zh) &6'S\ }
tEL;,1 6 :4GI template < typename T1, typename T2 >
n@`3O'S typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}!^h2)'7 {
'5aA+XP| return FuncType::execute(l(t1, t2));
\];|$FQg }
I~l_ky|a ! } ;
#:" ]-u^ ]MYbx)v) W\[E 同样还可以申明一个binary_op
Nd>zq [g}^{ $` template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
HZ<#H3_ix class binary_op : public Rettype
@Xoh@:j\ {
ScJ:F-@> Left l;
#4|RaI|. Right r;
?4SYroXUX| public :
u0R[TA3 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
`_vPElQXZ# ` .`:~_OE template < typename T >
xFUD9TM
typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
RPa]VL1W {
cY} jPDH return FuncType::execute(l(t), r(t));
jEKa9rt }
Tyb_'|?rW l&Q@+xb> template < typename T1, typename T2 >
2^s@n3t typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(a!E3y5, {
w+rw<,u% return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
'NWvQR<X }
?Zv5iI } ;
p,WBF WL%T nux R(Vd[EGY 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
Q3lVx5G>4 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
/_fZ2$/ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
w}}+8mk[ 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。
#euOq 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
FIn)O-< 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。。。
k'$7RjCu 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
nb5%a 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
6:r1^q6A9L 下面是修改过的unary_op
Z[+Qf3j}o6 5NSXSR9c template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
hQSJt[8My class unary_op
"z.!h(Eq {
,^xsdqpe Left l;
UIQ=b;J9 tORDtMM9+ public :
etW-gbr f2|On6/ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
'U`I jM@@N. template < typename T >
'.&,.E&{$ struct result_1
`.6Jgfu {
;LT#/t)}< typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Hi{!<e2 } ;
q33!X!br \b88=^ template < typename T1, typename T2 >
zGFW?|o< struct result_2
S4~;bsSx {
`V ++})5v typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
X 'bp?m } ;
sXC]{]
P o9HDxS$~^ template < typename T1, typename T2 >
$j}sxxTT typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+FVcrL@ {
El&pux2 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
f{Y|FjPp=E }
FkECY 0\}j[-`pF template < typename T >
R}+/jh2O| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ZCJ8I {
&FvNz return OpClass::execute(lt(t));
t_VHw'~" }
" Gn; Q-@ TuCOoz@d } ;
R;V(D3 TAC\2*bWje o-'i)pp 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
@x J^JcE 好啦,现在才真正完美了。
!V-SV`+X 现在在picker里面就可以这么添加了:
y<.!TULa_ qK1V!a2 template < typename Right >
>a-+7{}; picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
/7"1\s0 U {
|95/'a* return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
`oz7Q(` }
6$dm-BI 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。
$-AvH(@ >`\*{] OB^2NL~Q~ *wF:Q;_<z g4$%)0x% 十. bind
Zz&i0r 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。
&s;%(c04A 先来分析一下一段例子
pn7 :")Zx A>g$[ 7ER 2h* int foo( int x, int y) { return x - y;}
I2DmM"-| bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
@>:07]Dxo bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
imhq*f#A[ 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
CGe'z 我们来写个简单的。
h{xERIV1u 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
XP^6*}H.* 对于函数对象类的版本:
W=\dsdnu* ^[Er%yr0 template < typename Func >
eo_T.q struct functor_trait
2M#CJ& {
CzEn_ZMb typedef typename Func::result_type result_type;
YPy))>Q>cK } ;
S7q&|nI 对于无参数函数的版本:
,<
icW&a ge oN4 template < typename Ret >
ck~xj0 struct functor_trait < Ret ( * )() >
~&/Gx_KU {
9h(hx7] typedef Ret result_type;
KUyJ"q<W } ;
h^*{chm] 对于单参数函数的版本:
] zY Fb'wC template < typename Ret, typename V1 >
`j![ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
nu<!/O {
U}0/V
c26 typedef Ret result_type;
JrAc]= } ;
9.=#4OH/ 对于双参数函数的版本:
n_Y]iAoc` 5w1[KO#K| template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
X8x>oV;8 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
0cUt"(] {
;LE
@Ezx typedef Ret result_type;
fdG.=7` } ;
6I#DlAU@v 等等。。。
&zcjU+n 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Sh6Cw4 R Vgn1I(Gj 4 template < typename Func >
ZRm\d3x4 struct func_return
3pW
MS& {
AZy2Pu56 template < typename T >
[]0~9,u struct result_1
:a@z53X@M {
l7!)#^`2_ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
6{X>9hD } ;
.A/H+.H; }2,#[mM template < typename T1, typename T2 >
6S[D"Q94 struct result_2
PWu2;JF {
ZG<!^tj typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
hY 2PV7"[; } ;
]:fCyIE } ;
& }}WP:U lh_zZ!)g ji
-1yX 最后一个单参数binder就很容易写出来了
7~nCK F5MPy[ template < typename Func, typename aPicker >
9 lJj/ class binder_1
k#*yhG,]' {
SqF.DB~ Func fn;
\Egc5{ aPicker pk;
m@u`$rOh public :
E_1I|$ ;w(1Ydo template < typename T >
HbfB[% struct result_1
B!ibE<7, {
/t)c fFM typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
eI rmD } ;
E2H<{Q
]\,uF8gg) template < typename T1, typename T2 >
7O{O')o! struct result_2
eSNSnh]' {
fbTw6Fde$ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
fR%1FXpK& } ;
CN~NyJL H yUmsE-W binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
etMh=/NFV IKzRM|/ template < typename T >
(e3Gs+; typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
F*JvpI[7n {
)1nCw return fn(pk(t));
&_/%2qs }
6mpg&'> template < typename T1, typename T2 >
@PoFxv typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ViwpyC'v {
.A7tq return fn(pk(t1, t2));
+i@yZfT }
b}Hl$V(uD } ;
!H|82:`t+ UcLNMn| }pE~85h4M 一目了然不是么?
vV6Lp 最后实现bind
cP@F
#!2 ?(/j<,m^ seuN,jpt template < typename Func, typename aPicker >
fQW_YQsb picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
{#1j" {
'`]n_$f' return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
H/Ec^Lc+_ }
gJ3OK !/ -<51CD w, 2个以上参数的bind可以同理实现。
-M:hlwha 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。
q]N?@l] }>;ht5/i/ 十一. phoenix
ewAH'H]o Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
~S^X"8(U `o_fUOe8a for_each(v.begin(), v.end(),
c/=y*2,zo (
Y0PGT5].@' do_
E +Ujpd [
H\=LE cout << _1 << " , "
^s2m\Q( ]
6i]Nr@1C .while_( -- _1),
Z[k#AgC) cout << var( " \n " )
[EmOA.6 )
1J-Qh<Q );
2fzKdkJhe %R5Com 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:
," C[Qg( 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
7bonOt
Y operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
r}oURy,5 那么我们就照着这个思路来实现吧:
`&u<aLA vr{'FMc 5>ADw3z' template < typename Cond, typename Actor >
%wt2F-u class do_while
H~[LJ5x {
Jtp>m?1Ve Cond cd;
c{mKra Actor act;
>P\h,1 public :
OB?S kR template < typename T >
~JwpNJs struct result_1
- yC:? {
<AI>8j6#B typedef int result_type;
aJ:A%+1 } ;
qnq%mwDeD `E} p77 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
<I7(eh6d 6kt]`H`cfJ template < typename T >
\}$*}gW[} typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Jo{zy {
b:P\=k]8# do
8pYyG
| \ {
(TEo_BW|+ act(t);
3yTQ }
|H ^w>mk while (cd(t));
@J-plJ4e return 0 ;
'8)Wd"[ }
mi7sBA9L8 } ;
koOy Z> p`>AnfG 2X|CuL{] 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
6xQ"bFm 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。
`nT?6gy 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。
)K{o<m~WAo 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。
JAc@S20v\ 下面就是产生这个functor的类:
IWAj Mwo DVObrL)znL 0jBKCu template < typename Actor >
MWBXs75I class do_while_actor
|/@0~O(6 {
A)8rk_92Q Actor act;
qE>i,|rP` public :
|vv]Z(_ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
\).Nag + QT#b>xV)1 template < typename Cond >
y0,Ft/D picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
x.I][(} } ;
kr^0% A G9\EZ\x! '.pgXsC:=? 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
D899gGe 最后,是那个do_
43KaL( uu}'i\Q !0`lu_ZN class do_while_invoker
vx'l>@]k {
);=Q] > public :
Q}=fVY template < typename Actor >
s4(Wp3>3i do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
$h,d?
.u6w {
ZQ|5W6c return do_while_actor < Actor > (act);
<BSSa`N` }
aZ$/<|y~:_ } do_;
FIH@2zA WPIZi[hBs 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
&9RH}zv6 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
5i6VZv 最后来说说怎么处理break和continue
(I[s3EnhS 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。
> 84e`aGE 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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