一. 什么是Lambda
)Rbt0 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
kb~
s,@p 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,
KQ9w>!N[ rC|nE=i Ag:/iB] rusM]Z class filler
_Fj\0S" {
n7ZJ< ~wl public :
%2D'NZS void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Z-CA9&4Uh } ;
-6_<] n)a/pO_ )cQ KR4x0^ 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:
Yy/,I]F fl4@5AVY a0JMLLa [I 3nhQ^zqf for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
t4;gY298 )N^fSenFBn ;dZZOocV1 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
7mi=Xa:U -u~:Gd*l0 ?S=y>b9R :+9. v 二. 战前分析
k
"7,-0gz 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。
EqD@o 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
"S{GjOlEDF 8TH;6-RT nw*a?$S3 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
{s*1QBM$\Z /* --------------------------------------------- */
^o Ds*F vector < int *> vp( 10 );
4$2HO`@uN transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
t`}=~/#`X /* --------------------------------------------- */
!7]^QdBLY sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
ixM#|Yq /* --------------------------------------------- */
gP8}d*W%b int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
h^IizrqU /* --------------------------------------------- */
Qt'3v"S>) for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Tp~Qg{%Og /* --------------------------------------------- */
X eis_ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
[=.iJ5,{2 T[[E )f1[ FR50y+h^$ i/8OC 看了之后,我们可以思考一些问题:
\N? lG q 1._1, _2是什么?
%ByqkY{5F 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。
*hFJI9G 2._1 = 1是在做什么?
UDkH'x$= 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
j";L{ Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
e5FF'~A%] s;Z i ):=8w.yC 三. 动工
fK@UlMC]7 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
2WKIO|' Ygfy;G% OL#i!ia. 'R$/Qt;uA template < typename T >
[UdJ(cGf class assignment
t]3:vp5N] {
H,/=<Th;i T value;
`7`` 1TL public :
_q-k1$o$ assignment( const T & v) : value(v) {}
%ID48_>* template < typename T2 >
)99^58my T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
's"aPqF? } ;
0 >(hiTy< W1M Bk[:Q ?gK|R 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
:[_k .1-+ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
-DZ5nx j~Ci*'*L E7SmiD@) 6]!Jo)BF class holder
N^[MeG,8 {
$RRh}w\0^ public :
vl s+E o] template < typename T >
(S=CxK assignment < T > operator = ( const T & t) const
ffOV7Dxy {
^'sy hI\ return assignment < T > (t);
{Aj=Rj@ }
JGhK8E
} ;
A i#~Eu* FhEfW7]0, (LVzE_` 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
,4,./wIq 33"!K>wC static holder _1;
=ZV+*cCC=q Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
0eA|Uq~ @%MGLR{pH for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
~WmA55 而不用手动写一个函数对象。
,k:>Z&: D#>d+X$ -Y"2c,~pH gazX2P[D 四. 问题分析
FYg{IKg 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。
77]Fp(uI 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。
k1D|Cpnp 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
VB+_ kR6Zv 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
zP!j {y4w 下面我们可以对这几个问题进行分析。
dHn,;Vv^6 PMj!T \B| 五. 问题1:一致性
c/-'^+9 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?|
r/+~4W5
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
(
~>-6Nb 5 /dR:\ffz2 struct holder
tg2+Z\0)4g {
-?)z@Lc //
0}>p)k3&A template < typename T >
2tp95E`(O T & operator ()( const T & r) const
*2m{i:3 {
>/-Bg: return (T & )r;
ln09_Lr }
%:-2P } ;
g`=Z%{z% dP/1E6*m 这样的话assignment也必须相应改动:
~NK|q5(I 99Nm? $g template < typename Left, typename Right >
`qy@Qo class assignment
Q,o"[ &Gp {
qHYoQ.ke Left l;
oHethk Right r;
hus9Zv4 public :
?j8_j assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
YipL_&- template < typename T2 >
phcYQqR T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
{%Q+Pzl. } ;
?[X^'zz} w[;5]z 同时,holder的operator=也需要改动:
5.U|CL 0*/[z~Z-1 template < typename T >
QyEoWKu; assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
pc]( {
+39p5O! return assignment < holder, T > ( * this , t);
Y)C!N$=@Q }
l.SoiFDd F^wm&:%{` 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。
D'_w
* 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
R6irL!akAd HAcC& s8 return l(rhs) = r;
t \,XG 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。
v==/tr) 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
gp]T.ol &>Nw>V template < typename Tp >
|#O>DdKHT class constant_t
ALp|fZ\vp {
)#025>$z const Tp t;
SGLU7*sfd public :
,D{D
QJ(B constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
-j}zr yG- template < typename T >
f;a55%3c const Tp & operator ()( const T & r) const
-pm%F8{T] {
>+ku:<Hw%. return t;
ys}I~MK - }
EpH\;25u } ;
z CFXQi FWQNO( 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
`z6I][Uf 下面就可以修改holder的operator=了
r[KX"U- ;Z-%'5hKM template < typename T >
,\ zx4* assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
d01]5'f?o {
D'\gy$9m1 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
]9$^=z%SE }
o+FDkqEN WKONK;U+7 同时也要修改assignment的operator()
}Gh95HwE O g!SFg* template < typename T2 >
Y/,Cy0! T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Qis/'9a 现在代码看起来就很一致了。
1c*XmMB
N| 六. 问题2:链式操作
@*5(KIeeC> 现在让我们来看看如何处理链式操作。
9<1dps=c 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。
q3/ 0xN+? 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。
Xny{8Oo<1? 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。
'>#8
F. 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
,^&amWey ->a| template < typename T >
Ox&]{ struct result_1
8QFg6#"O {
{*K7P> & typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
*w23(f } ;
X~ g9TUv8 qW|_|%{U+ 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:
!4(QeV-= 1R7w
template < typename T >
<4%vl+qW struct ref
_+}#
{
wF$z ?L typedef T & reference;
o%[swoM@ } ;
iO{LsG*5Z template < typename T >
{Z^q?~zC[ struct ref < T &>
BKd?%V8:Q {
F0/!+ho typedef T & reference;
T3h 1eU } ;
*w[0uQL5Z `clp#l.ii 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
x5eSPF1 V&J'2Lq template < typename T >
i^"!"&tW# typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Nh"U~zlh {
g0:{{w return l(t) = r(t);
m,PiuR> }
Ex@o&j\93 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
/J[s5{ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
#]@|mf
q &r1]A& 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
O*ER3 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
ZP9x3MHe _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
tYCVVs`? +5 调用divide的对象返回一个add对象。
WlmkM?@ 最后的布局是:
;2l|0: Add
W?D-&X^ny / \
_[$,WuG1 Divide 5
(0^ZZe`#j / \
)_SpY\J _1 3
p;.M. 似乎一切都解决了?不。
0n*D](/NK 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。
lwm
9gka 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。
Y |9 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:
0?O$->t @IV,sze template < typename Right >
qpV"ii assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
LyRW\\z2 Right & rt) const
I*H($ a {
QVo>Uit return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
1\-r5e; BE }
x%T.0@!8 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
-.l.@ 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。
Q2<v: *L 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。
%#C9E kr 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。
2BV]@]qB 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。
ry0YS\W 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?
x.Tulo0/ 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:
z['2 ~,.'#=V template < class Action >
rG3?Z^&R+ class picker : public Action
moL3GV%]Gq {
AejM\#> public :
y+nX(@~f] picker( const Action & act) : Action(act) {}
"<&) G{ // all the operator overloaded
a]
7nK+N } ;
<."KejXg- /h9v'Y}c 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。
HJJ;gTj 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:
3!vnSX(iv "v/Yw'!
) template < typename Right >
P|t2%:_ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
o+Fm+5t; {
lcK4 Uq\q return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
0[E\h }
gFl@A} @D>qo=KPM Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
I>{o]^xw-D 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。
U7HfDDh +QP(ATdM template < typename T > struct picker_maker
[ps4i_ {
nf1O8FwRb typedef picker < constant_t < T > > result;
hDXaCift } ;
[9G=x[ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
"RgP! {
AkCy
C1 typedef picker < T > result;
Po*!eD } ;
& H8 % 3n~O&{ 下面总的结构就有了:
qiH)J-
~GZ 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。
J&&)%&h'I 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。
}42Hhu7j picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
RK=Pm7L:`y 至此链式操作完美实现。
Iw?*y.z| Q]e]\J @km4qJZ 七. 问题3
e$/y~! 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
FC
WF$'cO @WNqD*)1 template < typename T1, typename T2 >
YQb503W"d~ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
rdCs {
>Y(JC#M; return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
6|IJwP^Q_ }
EP^qj j@M -[}Aka,f! 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:
d0R;|p''Z bM.$D-?dF* template < typename T1, typename T2 >
e ?FQ6? struct result_2
oW^>J- {
5zh6l+S[ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
+s^nT{B@\ } ;
a~?B/
g&_ p=3t!3 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
HJBGxyw 这个差事就留给了holder自己。
N3N~z1x0h xojt s;n
Mdq|:^px template < int Order >
Z_fwvcZ?05 class holder;
P^!g0K template <>
,:2Z6~z{ class holder < 1 >
)O5@R {
:{4C2qK> public :
\;KSx3o template < typename T >
[ r struct result_1
g/}d> 6 {
"?<(-,T typedef T & result;
Bh'!aip k } ;
^4NRmlb template < typename T1, typename T2 >
.)=*Yr M struct result_2
9yaTDxB> {
J%n#uUs typedef T1 & result;
"a9j2+9 } ;
2vU-9p { template < typename T >
Pm%5c\ef typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
P(DEf( {
-%|
]
d ; return (T & )r;
[+QyKyhTO }
*rbgDaQ template < typename T1, typename T2 >
_iCrQJ0"T typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
yf!7
Q>_G^ {
zyO=x4U8 return (T1 & )r1;
S(nQ?;9, }
S=lCzL;j" } ;
h Ypj `"PHhCG+z template <>
&@'%0s9g class holder < 2 >
e$_gOwB {
+nHr+7} public :
*xmC`oP template < typename T >
ju3@F8AI struct result_1
:*BN>*1^\r {
:3XvHL0rx typedef T & result;
q,<l3r In } ;
6rj iZ% template < typename T1, typename T2 >
}st~$JsV1 struct result_2
I\1"E y {
V= p"1!( typedef T2 & result;
-s!J3DB } ;
J[r_ag template < typename T >
l)o!&]2 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
1LSJy*yY {
xb%Q[V_m return (T & )r;
7w" !"W# }
;?@Rq"* template < typename T1, typename T2 >
)B+o
F7 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
r7>FH!=: {
JP0aNu return (T2 & )r2;
-^yc<%U }
fZr{x$]N0 } ;
pbDr:kBL 3UW`Jyd`k uL-kihV:- 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> >。
&=*1[ j\ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
=,q/FY: 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
/Dd x[P5p= {fDRVnI? return l(i, j) = r(i, j);
\p(0H6 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
:h(3Ep BTj1C return ( int & )i;
H_3WxfO return ( int & )j;
W`JI/ 最后执行i = j;
1 oKY7i$ 可见,参数被正确的选择了。
&&52ji<3 h$$JXf R[6R)#o 'YGP42# K3h];F!^ 八. 中期总结
lH`c&LL-=! 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:
"Dk@-Ac 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
^Ss<< 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
PPrvVGP
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
ewN|">WXQ EXjR&"R 5wh(Qdib yx&}bu\ 87 B$ .@+M6K* 九. 简化
z1,#ma}. 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。
m(:R (K(je 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
S1)g\Lv 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:
MIl\Bn 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
bA Yp } +-*/&|^等
NX(IX6^y 2. 返回引用。
SeS ZMv =,各种复合赋值等
*c/| / 3. 返回固定类型。
K"g{P 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
i !sVQ(: 4. 原样返回。
>7X5/z operator,
s/~pr.>-l 5. 返回解引用的类型。
.,(x7? operator*(单目)
i$3#/*Y7_L 6. 返回地址。
jqj}j2
9 operator&(单目)
8KigGhY'ms 7. 下表访问返回类型。
+/%4E % operator[]
Pq35w#`! 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
_X<V`,
p operator<<和operator>>
5>CeFy ,K6ODtw. OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
n%;t Va 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
g(s}R ? {Fyw<0 [@ template < typename Left >
y6sY?uu struct value_return
ASMItT {
7KRNTnd template < typename T >
bzZdj6>kX struct result_1
@q]!C5
{
'cQ`jWZQ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
x~8R.Sg } ;
I|Hcs.uW d/*EuJYin< template < typename T1, typename T2 >
{[NQD3=+F struct result_2
{ i3x\| {
<b\.d^=B typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
GpO@1 C/ } ;
cMy?& } ;
_h=h43'3 s:,fXg25J GO][`zZJ] 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
XM?c*,=fu p((. (fx 下面我们来剥离functor中的operator()
P??pWzb6HH 首先operator里面的代码全是下面的形式:
?H!&4o n
Zx^ej\ return l(t) op r(t)
Sqmjf@o$> return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Y%]g,mG return op l(t)
93w$ck},?G return op l(t1, t2)
B@ \0b| return l(t) op
2e ~RM2PQ return l(t1, t2) op
HQ4WunH2Y return l(t)[r(t)]
rvnm*e, return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
{"|GV~ 5y0LkuRR: 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
T_)+l) 单目: return f(l(t), r(t));
r`u 9MJ* return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
}gX4dv
B 双目: return f(l(t));
5/m*Lc+r return f(l(t1, t2));
Ai)Q(] 下面就是f的实现,以operator/为例
Z$YG'p{S <bv9X?U struct meta_divide
GWj !n {
T~}g{q,tR template < typename T1, typename T2 >
X/Fip0i static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
={ 190=\9 {
;lTgihW- return t1 / t2;
<_bGV }
t`\l+L } ;
o1]1I9 -M[BC~!0; 这个工作可以让宏来做:
S |@
Y ! 7#T@CKdUd #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
&.0 wPyw template < typename T1, typename T2 > \
ROfke.N\' static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
3i}$ ~rz]U 以后可以直接用
_1$+S0G; DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
'xM\txZ; 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
uA%F0oM (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
AucX4J< xxdxRy9/ 1BzU-Ma 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
WPu%{/[ z5[Qh<M template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
5M3)7 class unary_op : public Rettype
*;.:UR[i {
`5~<) Left l;
/dVcNo3" public :
D%'rq unary_op( const Left & l) : l(l) {}
(jE[W: VD=F{|^ template < typename T >
n6IN I~, typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
h&{>4{ {
xoE,3Sn return FuncType::execute(l(t));
4Gy3s|{ }
hA"z0Fszh ue}lAW{q template < typename T1, typename T2 >
jin?;v typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9>5]y}.{ {
E|B1h!!\c return FuncType::execute(l(t1, t2));
'BEM:1) }
YjG:ECj} } ;
T=cb:PD{% nQ'AB~ Do Dw2$#d 同样还可以申明一个binary_op
&\r_g!Mh EmcwX4| template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
+(hr5 class binary_op : public Rettype
,rQPs {
'cbD;+YH Left l;
9n".Q-V;k Right r;
;|K(6) public :
Aa%ks+1 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
ds
QGj& fbW#6:Y template < typename T >
]p~,C*UH0 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&T-udgR9 {
\6Hu&WHy return FuncType::execute(l(t), r(t));
4\8k~# }
-Ar 3>d K<Y-/t template < typename T1, typename T2 >
7Rom#Kl: typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_$4vk {
/E6Tt return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
"{(4 }
JE+{Vx} } ;
RD p(Ci hLLg JSiLG0 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
QGd"Z lQ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
'^M3g-C[Jg DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
b*qC 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。
[k6 5i 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
})r[qsv 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。。。
='r4zz 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
utwqP~ 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)
9Fxz9_ i 下面是修改过的unary_op
!.k .:s**UiDR template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
X*C4NF0 class unary_op
F%QVn. {
Ndx ]5 Left l;
%S4pkFR -T-h~5 public :
CpICb9w )<jT;cT!& unary_op( const Left & l) : l(l) {}
$PNIuC?= Lv
,Ls template < typename T >
(@?PN+68| struct result_1
xpVYNS{c+| {
#r)c@?T@j typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
"ealYveu } ;
P/FO, S-V j^Z3 template < typename T1, typename T2 >
$
p{Q ]|ww struct result_2
H\<C@OkJS} {
nZM|8 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
N~ XzgI } ;
nPUq+cXy]C sL tsvH# template < typename T1, typename T2 >
SNd]c typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
R:v`\ {
1)M>vdrP return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Hv1d4U"qM }
Mzx y'UV qN_jsJ template < typename T >
T=2 91)@ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
EkqsE$52 {
x3my8'h@ return OpClass::execute(lt(t));
`W[oLQ }
]7^YPFc+ ef!V EtEOv } ;
.HG0%Vp N*My2t_+E IXf@YV 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
KyAQzN 9 好啦,现在才真正完美了。
l+Tw#2s$ 现在在picker里面就可以这么添加了:
%zB
`Sd< HtIM8z#/ template < typename Right >
~>ACMO picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
4>Q6!" {
c>r0N[ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
.)mw~ 3] }
j=d@Ih* 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。
eW+z@\d9Gz ZuF-$]oL& Bf F$ F/}PN1#T ` oYrW0Vm 十. bind
'
7>V4\" 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。
*/RtN`dh 先来分析一下一段例子
|k> _
jO !T|X/BR u*&wMR>Crf int foo( int x, int y) { return x - y;}
7{XI^I:n bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
f?_H02j`/E bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
nlK"2/W 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。
-`B|$ W 我们来写个简单的。
uV *&a~ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
#2&_WM!
对于函数对象类的版本:
Wel-a<
e @QMMtfeLj template < typename Func >
H5=-b@( struct functor_trait
q=E<y {
a3037~X typedef typename Func::result_type result_type;
\?)<==^ } ;
^'C1VQ% 对于无参数函数的版本:
O6;7'
7WW@%4(
template < typename Ret >
~ FM5]<X) struct functor_trait < Ret ( * )() >
4S@^ym {
X% S?o typedef Ret result_type;
pNI=HHx } ;
Yt7R[| 对于单参数函数的版本:
a!P?RbW N/mTG2'< template < typename Ret, typename V1 >
Cjsy1gA
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
O%y. {
hIC$4lR~ typedef Ret result_type;
X5527`?e } ;
*^Wx=#w$V 对于双参数函数的版本:
2RidI&?c< 3j(GcR9 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
_bn*B$ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
p^A9iieHp= {
4r5?C;g typedef Ret result_type;
zN {'@B } ;
gz-}nCSi 等等。。。
{o4m3[C7=} 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
F%t`dz!L y'pAhdF template < typename Func >
c
Q|nL struct func_return
/A4zR {
4E}/{1 template < typename T >
5EIh5Y EU> struct result_1
vz*QzVk1 {
iXMs*GcK typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
,l#Ev{ } ;
G0|j3y9$ cWP34;NNM template < typename T1, typename T2 >
m49GCo k+ struct result_2
`\P#TBM {
=M)+O%`*6 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
u!];RHOp| } ;
1p<m>s=D=e } ;
Tz]t.]!&E _K3?0<=4 NSUw7hnWvz 最后一个单参数binder就很容易写出来了
k/?5Fs!# znzh$9tH template < typename Func, typename aPicker >
a1_7plg class binder_1
OW\r } {
gh|TlvnA Func fn;
3G
dWq* aPicker pk;
WrQe'ny public :
c%yhODq/ t{|
KL<d] template < typename T >
7/w)^&8 struct result_1
c=K
.|g, {
>&7K|$y.J typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
(4LXoNT } ;
F?? })YX %Iw6oG template < typename T1, typename T2 >
<<W{nSm# struct result_2
D$d8u=S {
+6-c<m| typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
9o"k
7$ } ;
$a>,sL&; +*]"Yo~]} binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
D.9qxM"Z> W~z
2Q
so template < typename T >
BMkN68q typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
a,i
k=g {
:jlKj} 4A return fn(pk(t));
PTrKnuM\J_ }
_GS_R%b template < typename T1, typename T2 >
m r"b/oM{ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
p'{B|ujj6 {
oJb${k<3 return fn(pk(t1, t2));
\H^DiF%f9 }
\9j +ejGf } ;
(Ild>_Tdb` 2CcUClP$ gb+iy$o- 一目了然不是么?
ICAp 最后实现bind
U:"X * D])&> blO(Th& template < typename Func, typename aPicker >
LH/lnrN picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
|LhVANz {
#t
N9#w[K{ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
ZOJ<^t} }
j5\z7 x7\b-EC 2个以上参数的bind可以同理实现。
{\zTE1X9 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
3/_rbPr *-uA\ 十一. phoenix
uH*moVw@5 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
gySCK-(y IAyyRl\ for_each(v.begin(), v.end(),
#&0G$~ (
3v\69s do_
<O:}dXqZ [
: EA-L cout << _1 << " , "
<@:RS$"i ]
o%3i(H .while_( -- _1),
>7g #e,d cout << var( " \n " )
'Ur1I" )
6mp8v`b );
\LuaI gOiZ8K! 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
ZHu"&& 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
>b\{y}[ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
`Iwl\x[A 那么我们就照着这个思路来实现吧:
|5il5UP Wo)$*? Qa`+-Wu8 template < typename Cond, typename Actor >
"&Q sv-9t class do_while
2{U5*\FhVX {
D6+^Qmu"p Cond cd;
5@QJ+@j| Actor act;
F*u"LTH public :
Fnqj^5 template < typename T >
TAL,(&[s struct result_1
;|qbz]t2( {
"w7{,HP typedef int result_type;
arK(dg~S } ;
3Z0ez?p+5 qa-%j + do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
\
-n&z;` jVlXB6[- template < typename T >
,~Y[XazT typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
>]{{5oOQ> {
/(oxK>*F do
8*zORz {
3~q#P act(t);
B*Z}=$1j }
!NqLBrcv 0 while (cd(t));
&=f] a return 0 ;
Qg6tJB }
&/m0N\n?
} ;
t,NE`LC kz0pX-@b #,[z}fq 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
hTc
:'vq 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
g"{`g6(+ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
Kz~E"? 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
CwjKz*'[g 下面就是产生这个functor的类:
J]W?
Vvv xe"A;6H L;\f^v( template < typename Actor >
Y{KN:|i.! class do_while_actor
B_DyH
C\< {
h
?_@nQ! Actor act;
xiv8q/ public :
sA~Ijg"6 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
r S>@>8k2, y$Fk0s*> template < typename Cond >
]qb>O:T picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
ajCe&+ } ;
Z-j?N{3& fQU5' wGp cb=ixn 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
%E8HLTEvl 最后,是那个do_
~@#s<a,%; j'x@P+A -!lSk?l class do_while_invoker
g
es-nG- {
lb{X 6_. public :
i);BTwW)#] template < typename Actor >
uS<og P do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
qWU59:d^{ {
y@h
v#; return do_while_actor < Actor > (act);
Xv+!)j< }
XE'3p6 } do_;
(%j V[Q A(9$!%#+L 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
_RNP_$a 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Py`7)S 最后来说说怎么处理break和continue
|Ed?s 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。
'/s/o]'sUd 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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