一. 什么是Lambda
83pXj=k< 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
rodr@ 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,
|>dqZ_)v -&0H Atc umI6# Vd`= V\/5H~L class filler
yIf>8ed]# {
Ey]P
>J public :
Lw<%?F ( void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
iX6'3\Q3A } ;
#vPf$y6jCI iUOGuiP [J6q(}f 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:
n_S)9C'= pP*`b<| %0lJ(hm yL"pzD`[H for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
9V?:!%J Uq=!>C8 $@eFSA5k,7 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
^2eH0O! Yg!xlrxA c.Do b?5 K)nn;j= 二. 战前分析
I`[s(C>3@ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
tS
sDW!!M 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
#RTiWD[o oF=UjA QmY1Bn?s for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
xf4`+[ /* --------------------------------------------- */
-3|i5,f vector < int *> vp( 10 );
}^Ky)** transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
9RnXp&w /* --------------------------------------------- */
0ChdFf7 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
qAirH1# /* --------------------------------------------- */
a{4RG(I_ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
y R_x:,|g /* --------------------------------------------- */
95^-ptO{1` for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
>-4kO7.V /* --------------------------------------------- */
F:cenIaBF for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
(6~~e$j $|H7fn(r `dm}|$X| $?dutbE 看了之后,我们可以思考一些问题:
KO&oT#S 1._1, _2是什么?
{PQ!o^7y 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。
DS>qth 2._1 = 1是在做什么?
XFrgnnt 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。
M|\C@,F]8 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。
|s{[<; =(]||1. %z5P%F'5 三. 动工
PXDwTuyc 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
+Hf Zs"x /]hE?cmj 5 $:
q YY9Ub template < typename T >
;eiqzdP class assignment
)NCSO b {
[LrA_N T value;
L7 g4' public :
U=>4=gsG assignment( const T & v) : value(v) {}
JB(P-Y#yyA template < typename T2 >
#NR9\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
8~eYN-#W& } ;
I+FQ2\J*H (VH0+ v@;!fBUt 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
(g#,AX 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
$S{]` + jLgx(bMn e2*Fe9: Bw8&Amxx: class holder
'(&,i/O {
OE_>Kw7q public :
}q<%![% template < typename T >
0\Ga&Q0-(O assignment < T > operator = ( const T & t) const
<O30X
!QuK {
E@D}Sqt return assignment < T > (t);
q3$;lLsb;j }
wwh)B92Y5 } ;
@Yy']!Ju H/BU2s a b8TwV_&|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:
5$Aiez~tBq =~F.7wq*^ static holder _1;
DTp|he Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
6n5>{X F]7$Y for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
G,JK$j>*l
而不用手动写一个函数对象。
3m59EI-p 3FpS o+ q+}Er*r BHEZ<K[U
四. 问题分析
Th\t6K~ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
b.sRB1 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
eK'ztqQ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
p@bcf5' 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
i0e aBG]I 下面我们可以对这几个问题进行分析。
0F|DD8tHR q'4qSu
五. 问题1:一致性
&a];"2 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
u @eKh3! 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
{5N!udLDr5 :c^9\8S
struct holder
#E#.`/4 {
GPVqt"TY //
ye-R template < typename T >
_Vf0MU;3f+ T & operator ()( const T & r) const
_/%,ZoZ2 {
SwVdo|%.? return (T & )r;
.*+KQA8 }
)3RbD#? } ;
>Vvjs L fx$M 这样的话assignment也必须相应改动:
K3($,aB} )Y:9sd8g7 template < typename Left, typename Right >
r%^J3 class assignment
KWB;*P
C^ {
#I|jFn9 Left l;
b+3QqbJ[F Right r;
*cnxp-)ub public :
UJ8V%0 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
1} h''p template < typename T2 >
XI*cu\7sy T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
f0,,<ib.w } ;
1L:sck5k +Xjevg6DU 同时,holder的operator=也需要改动:
gjnTG:}}}+ |.c|\e z/ template < typename T >
X9xXL%Q assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
BV`,~n: {
iQnIk|8 return assignment < holder, T > ( * this , t);
0nV|(M0lu? }
U*7Yi-"/* b3RCsIz 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
Z UCz-53 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
+~L26T\8 69>N xr~k return l(rhs) = r;
}FoO 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
e$+/;MRq 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
i9%cpPrg8 S0uEz;cE template < typename Tp >
%juR6zB%8 class constant_t
F4%vEn\! {
5v@-.p const Tp t;
jaq`A'o5 public :
K=`;D constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
bPHqZ*f template < typename T >
Z 71.* const Tp & operator ()( const T & r) const
d:V6.7>, {
/o)o7$6Q return t;
fX[6
{ }
lImg+r T{ } ;
"2~%-;c 6s$jt-bH 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
/y<nAGtD& 下面就可以修改holder的operator=了
K@UQ O TUaW' template < typename T >
E")g1xGaK assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
O5?Gv??@ {
C0bOPn return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
%m5&U6 }
ca{u"n 'eRJQ*0F 同时也要修改assignment的operator()
%Qc5_of #=* y7w template < typename T2 >
JM?X]l T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
K
V-}:u( 现在代码看起来就很一致了。
>TqMb8e_ JO `KNI 六. 问题2:链式操作
cLpkgK&a 现在让我们来看看如何处理链式操作。
&bO5+[ 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。
lIlmXjL0 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。
8A 3pYW- 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。
HI}9"(t} 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
!u;r<:g! zu@5,AH template < typename T >
z#!}4@_i3 struct result_1
`0qBuE_^h {
Pb(XR+ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
UFLN/ } ;
+"Ui@^ <7;AK!BH 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:
!PIpvx{aX z:_o3W.E template < typename T >
=/b WS,= struct ref
g;Lk 'Ky6 {
j$z<wR7j0 typedef T & reference;
}}g.L| } ;
V>YZ^>oeH template < typename T >
:172I1|7 struct ref < T &>
|Qe#[Q7 {
V#Px typedef T & reference;
T.57Okp } ;
1JIo,7 Z.]=u(=a 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
L
=kc^dU 8a;I,DK=j template < typename T >
w>q:&Q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Q0\tK=Z/ {
d,R return l(t) = r(t);
"&,Gn#'FG }
N4wv'OrL] 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。
dcGs0b 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
V*bX>D/ Hik :Sqpox 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
7 q%|-`# _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
bJz}\[z _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
keBf^NY +5 调用divide的对象返回一个add对象。
A* =r~T5B 最后的布局是:
r[TTG0| Add
7%E]E,f/# / \
D_HE!fl Divide 5
ia!b0*< / \
/_`f b)f _1 3
&3nbmkM 似乎一切都解决了?不。
6Wm`Vj(s 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。
:RH0.5) 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。
DeAi'"& 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:
BJdH2qREN ygvX}q template < typename Right >
l^ @!,Z assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
0(Hhb#WDh\ Right & rt) const
l|O)B # {
I\BcG(hlJ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
GomTec9. }
(61_=,jv\h 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
0M'[|cid| 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。
VGVZ`| 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。
[CBhipoc 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。
\GR M,c 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。
a*pwVn 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?
g@va@*|~d 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:
0! :1o61 [`_ZlC template < class Action >
JMUk=p<\ class picker : public Action
B4<W%lm {
%4%$NdU" public :
[^cflmV picker( const Action & act) : Action(act) {}
d=TZaVL$$ // all the operator overloaded
Gl1Qbd0 } ;
7.r}98V Aj9Onz,Lg 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。
cPemrNxydN 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:
;}tEU'& v[aFSXGj) template < typename Right >
Zewx*Y| picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
wQ 7G_kVp {
J<
E"ZoY return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
oPX `/X# }
AF=9KWqf
3N'f Hy Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
2f%G`4/p 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。
6%p$C
oR C^o9::ER template < typename T > struct picker_maker
;Jn"^zT {
7#
/c7 typedef picker < constant_t < T > > result;
jL|y4 } ;
?HP54G<{xz template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
&?],uHB?d {
$/*6tsR typedef picker < T > result;
Tr^Egw] } ;
5kK:1hH7 O:=%{/6&D 下面总的结构就有了:
MpV3. 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。
%7X<:f|N8x 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。
\WDL?(G< picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
$Vi[195]2 至此链式操作完美实现。
M*r/TT m#D+Yh/y{n WMo 七. 问题3
H O^3v34ZO 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。
~{#$`o= >t[beRcR6 template < typename T1, typename T2 >
Wz}8O]#/. ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
];-DqK' {
qfO=_z ES return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
^1a/)Be{_ }
dFd^@b OX"^a$ 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:
vZgV/?'z ^V
DJGBk template < typename T1, typename T2 >
*Cdw"n struct result_2
,&DK*LT8U {
LP{{PT.&X typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
aUdbN&G } ;
AhZ`hj h6*&1r 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?
`A]CdgA 这个差事就留给了holder自己。
%uuh+@/&yz yj^LX2x" -xJ_5 template < int Order >
19Cs
3B \4 class holder;
m3apeIEi[ template <>
h\oAW?^ class holder < 1 >
kQ,#NR/q6 {
}!5x1F! public :
'IorjR@40 template < typename T >
FS3MR9 struct result_1
W\'njN {
I9! eL4e typedef T & result;
K3jPTAw=# } ;
c+6/@y template < typename T1, typename T2 >
cTA8F"UGD struct result_2
y:U'3G- {
WIytgM typedef T1 & result;
-_m>C2$6x } ;
6.o8vC/PZ template < typename T >
xbh4j!FD$ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
l7 +#gPA {
E<[_L!2 return (T & )r;
-BY'E$]4 }
z (N3oBW template < typename T1, typename T2 >
QT1(= wK3 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
ugtzF {
}Yi)r*LI3 return (T1 & )r1;
dmq<vVxC }
wq|~[+y } ;
RL|13CG OP O*hd@2hd template <>
xvZNshkpAX class holder < 2 >
qf/1a CQiP {
+Zaew679 public :
~R;9a"nr template < typename T >
AM L8.wJ struct result_1
.Z,3:3,] {
5yvaY
"B typedef T & result;
FmfPi
.;1 } ;
?'xTSAn template < typename T1, typename T2 >
"6T: &> struct result_2
5ryzAB O\2 {
=j)y.x( typedef T2 & result;
p*11aaIbp~ } ;
:ZP4(} template < typename T >
[x{S ,?6 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
CaX0Jlk* {
u/Os return (T & )r;
~c
e?xr| }
[C GFzxz$ template < typename T1, typename T2 >
.U8Se+; typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
zeqP:goy {
IrJPP2Q return (T2 & )r2;
pUvbIbg+ }
:<-,[(@bR } ;
CYr2~0<g G1;.\ i S(7_\8h 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> >。
b&LfL$
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
G2FP|mf, 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
U Ox$Xwp5& oDyrf"dl return l(i, j) = r(i, j);
-Cb<T"7 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
aR }|^ex *wNX<R. return ( int & )i;
=1dU~B:Lm return ( int & )j;
5:jbd:o 最后执行i = j;
P);:t~ 可见,参数被正确的选择了。
sGNVZx 9NH"Ik* 6E9y[ %+ )P6n,\ >".,=u' 八. 中期总结
]J^9iDTTA 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:
.s4hFB^n 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
U] 2fV|Hn 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
+k!Y]_&(:f 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
r]x;JBy
<
V?CM(1C B]PTe~n^ H'Mc]zw_, zj!&12w%3 $#4J^(I*: 九. 简化
5XO eYO{ 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。
,"U8Fgf[r 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
!/4f/g4Ze 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:
?Rc+H;x=f 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
!6eXJ#~[E +-*/&|^等
Luxo,Ve 2. 返回引用。
U
D9&k^ =,各种复合赋值等
KtWG2 3. 返回固定类型。
.xtjB8gc 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
B/IPG~aMEZ 4. 原样返回。
!P7##ho0 operator,
-.A8kJ 5. 返回解引用的类型。
c65_E<5Z operator*(单目)
S-
Mh0o" 6. 返回地址。
xO2S|DH{ operator&(单目)
Mis t,H7 7. 下表访问返回类型。
2#4_/5(j* operator[]
a8T<f/qW k 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
@MfuV4* operator<<和operator>>
O?uT'$GT 0B(<I?a/ 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。
myT z 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
NIeKS_ + !HA[:-JCz template < typename Left >
;!<WL@C~ struct value_return
I*e85wef {
G Q&9b_ template < typename T >
r`]&{0}23 struct result_1
K
7)1wiEj {
e^g3J/aU typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Jtj_Rl
! } ;
{mPaloA nZ>bOP+, template < typename T1, typename T2 >
(7RxCo=X struct result_2
Cc:4n1|]> {
q #f
U* typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
:$&%Pxm } ;
$tyF(RybG } ;
?iH`-SY Ti/t\'6 i/rdPbq 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
IxT[1$e ; Xy\7tx 下面我们来剥离functor中的operator()
uLYz!E+E 首先operator里面的代码全是下面的形式:
e{edI{g !1f8~"Z return l(t) op r(t)
z`-?5-a]I return l(t1, t2) op r(t1, t2)
X{rw+! return op l(t)
q!#e2Dx return op l(t1, t2)
vjG:
1|*e return l(t) op
Hz$l)g}U return l(t1, t2) op
\14"B gj1 return l(t)[r(t)]
4[za|t return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
;dl> r}OK3J 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:
[h 8j0Q@Q 单目: return f(l(t), r(t));
(yFR;5Fo return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
PMk3b3)Z 双目: return f(l(t));
^5TSo&qZ return f(l(t1, t2));
C+-GE9= 下面就是f的实现,以operator/为例
hR3lo;' qr%9Sdvx struct meta_divide
&6A'}9Ch {
BM*9d%m^ template < typename T1, typename T2 >
#LlHsY530N static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
>:M3!6H_~{ {
}7CMXw
[ return t1 / t2;
.op:
2y9] }
hkw;W[ZWa } ;
G l+[|?N k LVf}J~? 这个工作可以让宏来做:
uhL+bj+W H4LZNko #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
V,bfD3S3 template < typename T1, typename T2 > \
wZVY h static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
P0J3ci}^ 以后可以直接用
HlqvXt\ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Ktg{-Xl 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
9I8{2] (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。。。)
v8"plx=3 \P]w^ Ev;HV}G 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
}f)$+mi hoI?,[@F template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
$X_JUzb class unary_op : public Rettype
@-bX[}. {
_^Lv8a3(O Left l;
][-N< public :
jC1mui|Y^ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
2't<Hl1qN
e Ll+F%@ template < typename T >
W R@=[G#TJ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
h5WS<P {
Y-6
?x return FuncType::execute(l(t));
e{8z1t20: }
T9]|*~ ,T a&~_ba+ template < typename T1, typename T2 >
3DnlXH(h1 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9^h\vR|]S {
D/jB. return FuncType::execute(l(t1, t2));
6V\YYrUz }
`HvU_ja; } ;
c%v[p8
% GHeJpS jr{C/B} 同样还可以申明一个binary_op
$$~x: iN !7!xJ&/V template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
/2-S/,a class binary_op : public Rettype
v!?bEM3D {
H];|<G Left l;
R*IO%9O Right r;
Qj~m;F! public :
mdvooJ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
8R Wfv}:X GwxxW template < typename T >
|cStN[97% typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}$3eRu + {
K^`3Bg return FuncType::execute(l(t), r(t));
j?%^N\9 }
'/U[ ui0{ BL<.u template < typename T1, typename T2 >
Pcut#8?
typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<y=VDb/ {
`,d*> return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
X=_pQ+j`^ }
wEENN_w } ;
gO%#'Eb2 ,ii*[{X? C%d\DuJ5'~ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
RvKP& 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
S!<YVQq DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
lxy_O0n 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
|t*(]U2O0 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
*JE%bQ2Q 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
Twyx(~'&R 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
R/r)l<X@ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
5=tvB,Ux4 下面是修改过的unary_op
3TqC.S5+ F,Q\_H##x4 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Vrn. #d class unary_op
qPZ'n=+ {
v.:aICB5 Left l;
[2#5;') )z-)S public :
zvV<0 Z CI"7* z_ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
"OF4#a17 !spp*Q)#\ template < typename T >
Ig75bZz struct result_1
occ^bq {
OQMkpX-dH typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
I&~kwOP } ;
\Zz"%i 0 3fCn" template < typename T1, typename T2 >
exw~SvT3 struct result_2
,gGIkl& {
t-Rfy`I3 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
D7|[:`` } ;
+aaj3m <<`*o[^L template < typename T1, typename T2 >
b/'{6zn typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
q`z/ S> {
V(_OyxeC{2 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
`s5<PCq }
X.hU23w u~n*P``{ template < typename T >
P'.MwS typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.zQ:u{FT {
wqB{cr}! return OpClass::execute(lt(t));
f =@'F= }
>)*'w! \MBbZB9@ } ;
2g5i3C.q$ eJA$J=^R; 1Q\P]
- 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
FY_.Vp 好啦,现在才真正完美了。
d%_=r." Y 现在在picker里面就可以这么添加了:
6 "fYSn> Q ^X template < typename Right >
F: %-x=q picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
l?pF?({ {
MuXp*s3[ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
O O?e8OU }
FsQeyh> 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
{y)O?9q Qt` hUyL #HFB*> p=%Vo@*] s}Phw2`1U 十. bind
!/]F.0 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
>qj.!npQD 先来分析一下一段例子
K~'!JP8@ x|4m*>Ke
0_'(w;!wq: int foo( int x, int y) { return x - y;}
m,}0p bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
MU6|>{ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Zjqa n 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
)!6JSMS 我们来写个简单的。
<T]%Gg8 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
},58B 对于函数对象类的版本:
0K/Pth"* S_; 5mb+b template < typename Func >
Fp'qn'){:# struct functor_trait
@>`+eg][?P {
<vMna< /d typedef typename Func::result_type result_type;
K$v
SdpC } ;
rEz-\jLD~ 对于无参数函数的版本:
]0v;;PfVl6 ^b|Z<oF template < typename Ret >
3m3ljy struct functor_trait < Ret ( * )() >
mGx!{v~i& {
.Zo%6[X typedef Ret result_type;
\:] } ;
x{K^u" 对于单参数函数的版本:
"XPBNv\>_ ,b[}22 template < typename Ret, typename V1 >
/`(Kbwh struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
1Q_ C {
?88k`T'EI typedef Ret result_type;
+;z^qn } ;
WP7RX|7 对于双参数函数的版本:
;R[ xo! :"m~tU3& template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
(w4w struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
y8} fj= {
WgHl.
:R typedef Ret result_type;
m$N`Xj } ;
wq yw#)S 等等。。。
4I7B
#{ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
\s_lB~"P!3 rJLn=|uR template < typename Func >
3V=(P.A Tm struct func_return
aq~>$CHa {
/$NDH]a template < typename T >
t][U`1>i struct result_1
zED#+-7 {
yx5F]Z<M2 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
b-*3]gB } ;
6P,vGmR &UzeNL"] template < typename T1, typename T2 >
:`u?pc27Sm struct result_2
WFWQ;U{| {
^gw htnI typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
[6 d~q]KH } ;
_#[~?g` } ;
feJzX*u +_^Rxx!XA ggluQGA 最后一个单参数binder就很容易写出来了
2_S%vA<L
>?Y)evW template < typename Func, typename aPicker >
05sWN 0 class binder_1
Z_b^K^4 {
1D2Uomd( Func fn;
$;O-1# ] aPicker pk;
#h,7dz.d public :
*"cK_MH/o Q6>7{\8l template < typename T >
#Z;6f{yWf struct result_1
)"( ojh {
8aDSRfv* typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
hz:^3F`>/& } ;
$'Pn(eZHGv oJ\)-qSf template < typename T1, typename T2 >
(CUrFZT$ struct result_2
1Yr&E_5/ {
\VY!= 9EV typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
n oWjZ } ;
}E
o\=>l7 #`g..3ey binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
+zl2|' M0B6v}^H template < typename T >
EMTAl;P typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7_=7 ;PQ< {
FX->_}kL= return fn(pk(t));
2!w5eWl, }
Juhi#&`T template < typename T1, typename T2 >
!vrduOB typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
03%`ouf {
7])cu>/ return fn(pk(t1, t2));
8E/wUN,Lxj }
[|vE*&:uO } ;
kPuI'EPK ~Z{IdE (
!THd 一目了然不是么?
SU`RHAo 最后实现bind
.`ND QE#Ar8tU G
$F3dx.I template < typename Func, typename aPicker >
2 &(w\#' picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
8V08>M {
8Qo~zO return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
yF _@^V }
aFbIJm=! 3IlflXb 2个以上参数的bind可以同理实现。
rw|;?a0 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。
ask76
e x!i(M>P 十一. phoenix
|_}
LMkU) Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
,Fv8&tR `Z'h[-2` for_each(v.begin(), v.end(),
}|Ao@UvH (
4t]YHLBS do_
D)_67w|u| [
`\pv^#5HV9 cout << _1 << " , "
9>OPaLn ]
W ZAkp|R .while_( -- _1),
'g@Yra&09 cout << var( " \n " )
@[=K`n:n_ )
{,9^k'9 );
$vR#<a,7> J8;l G 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
a*D])Lu[ 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
XMLJX~
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
\y^Ho1Fj 那么我们就照着这个思路来实现吧:
p$:ERI
f ecV[ 7gx
7NDt template < typename Cond, typename Actor >
Mx]![O.ye class do_while
%77X/%.Y {
Hf#VW^ Cond cd;
l$\OSG Actor act;
2C&G'@> public :
AWG;G+ template < typename T >
bzC|aUGM struct result_1
'LyEdlC] {
tx9;8K3 typedef int result_type;
er%D`VHe } ;
)*CDufRFz *Bm7>g6 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
\I[f@D-J nRSiW*;R template < typename T >
kLfk2A;' i typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
RP9jZRDbZ {
5Xr<~xr do
^DQp9$la {
Z+%w|Sx act(t);
dln1JZ! }
h8)m2KrZ!. while (cd(t));
GI
; return 0 ;
xis],.N }
JK/VIu&! } ;
}iE!(
l w{$X
:Z fp)%Cr 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
[J-uvxD 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
knS(\51A 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
ER'zjI>t@ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
bgNN0,+8 下面就是产生这个functor的类:
|({ M8!BS qrw"z
iW +!F+mV9 template < typename Actor >
p7{%0 class do_while_actor
;iq58. {
NU <K+k Actor act;
.IkQo`_s: public :
i*\\j1mf do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
d7
W[.M$] vhz[ H template < typename Cond >
-H+<81"B# picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
dW4FMm>| } ;
p "Cxe R?E< }\! Xk]:]pl4W 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
oj'a%mx 最后,是那个do_
=mQdM]A)2 )%6h9xyXt v&]k8Hc- class do_while_invoker
~5@bWJ {
wa f)S= public :
":meys6t# template < typename Actor >
\v]esIP5R' do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
=uil3:,[S {
&9ZrZ"] return do_while_actor < Actor > (act);
!*1Kjg3 }
>DSD1i+N } do_;
d&x #9ka ,ej89 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
d H ; 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
pG-9H3[f# 最后来说说怎么处理break和continue
/T\'&s3D+ 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。
DKnlbl1^? 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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