一. 什么是Lambda
p!V)55J* 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
ri;r7Y9V9` 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,
3g+\?L-c |W/Hi^YE2 n7'<3t oPE.gn_$ class filler
\ !6t {
(N9`WuI public :
.y(@Y6hO void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
^W{eO@ } ;
Is~yVB02 f(W,m
>.; ?##y`.+O 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:
J]_)gb'1BR K
oL%}u& @u7%B}q7: vV2o[\o^ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
uFa-QG^Y{ |HT)/UZ| $jDD0<F.# 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
;vZ*,q6 ug>]U ~0 HKT{IP+7(L (rMTW+, 二. 战前分析
]*;RHy9 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
`jt(DKB+J 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
zh?xIpY NdaM9a#TZ m}sh I8S for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
jR}*bIzv /* --------------------------------------------- */
_qdWQFuM vector < int *> vp( 10 );
^O?l9(=/u transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Z7ZWf'o /* --------------------------------------------- */
yzODF>KJ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
:
,|=Q} /* --------------------------------------------- */
qrOB_Nz int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
([E#zrz% /* --------------------------------------------- */
',<{X(#( for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
P[r}(@0rJ /* --------------------------------------------- */
A89Y;_4y for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
4{uJ||! 1"N/ZKF-x 30:HRF(: hlt9x.e.A 看了之后,我们可以思考一些问题:
lb=2*dFJ1 1._1, _2是什么?
BD<rQ mfA^ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
k{!iDZr&f, 2._1 = 1是在做什么?
s$e K66H 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。
GXGN;,7EV 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。
dICnB:SSB :ga 9Db9P 9iiU,}M`j 三. 动工
8Fyc#Xo8 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
|v,}%UN2 $v2S;UB v* 99=[>Ck)G \Or]5ogT' template < typename T >
kjQIagw class assignment
})Ix.!p {
C8O7i[uc T value;
w/)e2CH public :
;w>Q{z assignment( const T & v) : value(v) {}
!^rITiy template < typename T2 >
gt(X!iN] T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
:"h
Pg]' } ;
m(Pz7U.Q 3g4vpKg6c w;g)Iy6x 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
S+4I[|T]Y 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Ta!m%=8 >&4I.nA (Qw`%B Y,p2eAss class holder
exGhkt~ {
UeIqAG 8 public :
mCZF5r template < typename T >
D"1vw<Ak assignment < T > operator = ( const T & t) const
j X^&4f {
1D#T+t`[ return assignment < T > (t);
2\kC_o97 }
4C2>0O<^s } ;
@Wlwt+;fT i:NJ>b aH~x7N6! 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
Z &ua,:5 0D W'(#` static holder _1;
e%5'(V-y, Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
\ZmFH8=|f 98<bF{#0WM for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
h[M6. 而不用手动写一个函数对象。
o)$Q]N## tOp:e KN 2xz%'X% '2i)#~YO< 四. 问题分析
s0`]!7D< 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。
Q*oA{eZY 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。
g6k&c"%IQ( 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
]y$V/Ij=qK 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
C>\h?<s 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Gh chfI. pfT`W T 五. 问题1:一致性
8z3I~yL_`+ 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?|
-O5(% 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
A$$R_3ne V8| q"UX struct holder
3 z{5c {
T5X'D(\| //
t8a@L(J$ template < typename T >
UH.}B3H T & operator ()( const T & r) const
nOL 25 Y: {
fTi{oY,zTg return (T & )r;
Sj=69>m]5 }
?Sd~u1w8K } ;
!Sr0Im0 d%[`=fs]|m 这样的话assignment也必须相应改动:
n+A'XBHk /oixtO) template < typename Left, typename Right >
C$Hl`>?$ class assignment
(qq$y
#$ {
LbmB([p Left l;
wb}N-8x Right r;
cxF?&0[mY public :
UVQ a
af assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
xSMp[j template < typename T2 >
SBYMDKZ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
k(vEp] } ;
xs83S.fHg ytcG6WN3 同时,holder的operator=也需要改动:
el*pYI W>
-E.#!_ template < typename T >
6@Z'fT4 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
s5Bmv\e.i5 {
j@_) F^12 return assignment < holder, T > ( * this , t);
W;)FNP|MT }
E]U3O>hf r>:7${pF 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
M&BM,~ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
~jCpL@rS V?L$ys return l(rhs) = r;
b&V]|Z( 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。
VTgbJ{? 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
V3hm*{ON Xxsnpb> template < typename Tp >
#Ot*jb1 class constant_t
o-e,
{
[C~)&2wh> const Tp t;
35]G_\ public :
>cr_^(UW& constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
zL!~,B8C template < typename T >
(gJ
)]/n const Tp & operator ()( const T & r) const
lN`_0 {
Dy!bj return t;
,B/p1^;. }
4>wIF }\ } ;
-aeo7C l1|,Lr 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Gk]qE]hi 下面就可以修改holder的operator=了
+qW w-8
qzbkxQu]g template < typename T >
?GD?J(S assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
]OCJ~Zw {
\eSk7C return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
~RLx; }
))+98iU1s zt>_)&b 同时也要修改assignment的operator()
_*?"[TYfX P@S;>t{TD template < typename T2 >
8KELN(o$ 7 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
r/$)c_x` 现在代码看起来就很一致了。
22|M{ 7[.Q.3FL 六. 问题2:链式操作
i11GW 现在让我们来看看如何处理链式操作。
,5+X%~' 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
j'Q-*-3 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
{'Qk>G
s 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
(l!D=qy 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
MHT,rqG w5/X{ template < typename T >
`zOAltfd struct result_1
)PoI~km {
U.j\u>a typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
,m'#>d&zO } ;
SlJ/OcAf# !}Ou|r4_ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
}ok
nB /E
yg*# template < typename T >
41Q struct ref
huD\dmQ:] {
Rc.<0# typedef T & reference;
}GNH)-AG)$ } ;
n; '~"AG) template < typename T >
'GdlqbX(% struct ref < T &>
J]^gF| {
A%8`zR typedef T & reference;
l|tp0[ } ;
&*:)5F5 7LZb*+> 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
].T;x| 5!Mp#lO template < typename T >
_M4v1Hr48 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Ac(irPrD {
f<Um2YGW return l(t) = r(t);
A_*Lo6uII }
9n\#s~, 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。
-/7=\kao% 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
y!c7y]9__2 =v`&iL~m 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
IS*"_o<AR _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
JOne&{h]J" _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
hA1hE?c` +5 调用divide的对象返回一个add对象。
b|@op>UZ 最后的布局是:
w,#W&>+& Add
l'lDzB+.* / \
#_L& Divide 5
W9m[>-Ew / \
.lj! ~_ _1 3
=ZIFS 似乎一切都解决了?不。
eV=sDx 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。
./*,Thc 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。
>Pd23TsN 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:
JP*wi-8D
(mD:[|. template < typename Right >
PL_wa(}y]D assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
3rdxXmx Right & rt) const
2DqHqq9m {
SK}g(X7IWH return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
%c2i.E/G }
"/-v 9 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
x[@3;_'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。
QAnfxt6 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。
R/xCS.yl} 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。
!4cdP2^P 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。
uqeWdj*Y 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?
[Et\~'2w8= 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:
Z5a@fWU CIvT5^} template < class Action >
7Bd_/A($ class picker : public Action
'R5l
=Wf {
nln[V$ public :
moI<b\G@ picker( const Action & act) : Action(act) {}
_7HJ' // all the operator overloaded
OiEaVPSI; } ;
`rJ ~*7- ly5L-=Xb 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。
M@[gT?mv1 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:
]@T `qR q8v!{Os+# template < typename Right >
Guc^gq} picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
cDyC&}:f {
SLA~F?t return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
N!&VBx^z }
zvC,([ OWfj<#}t+ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
E004"E<E 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。
JT ^0AZ_*
!@1!ld template < typename T > struct picker_maker
Mo|5)8_ {
1c~#]6[ typedef picker < constant_t < T > > result;
e1 }0f8% } ;
iL'
]du<wk template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
leJd){ {
~mo` typedef picker < T > result;
_JO @O^Ndd } ;
> o`RPWs @CUDD{1o 下面总的结构就有了:
<"% h1{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。
b#j5fEY 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。
#T`+~tW'| picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
[M>_(u6 至此链式操作完美实现。
[+7X&B 7)wq9];w
y~1php>2f1 七. 问题3
~ZN9 E-uL 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。
gq &85([ DTVnQC template < typename T1, typename T2 >
XKIJ6M~5k ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
DdBrJ x {
YZ
P return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
S6Pb V} }
..mz!:Zs0 _J;a[Ky+[ 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{%7 9DE)5/c`v template < typename T1, typename T2 >
@6`@.iZ struct result_2
Bn:sN_N {
pz =Wq4l typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
<2A' } ;
7^X_tQf W4a20KM2 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?
B6&Mtm1 这个差事就留给了holder自己。
sg\jC# nK=V` {u3u%^E;R template < int Order >
H@2+wr)$} class holder;
1D]wW%us template <>
+-V?3fQ class holder < 1 >
?&_\$L[ {
#oY7v,x\ public :
0q!{&pt template < typename T >
o 4wKu struct result_1
.p_$] {
syvi/6 typedef T & result;
1!#ZEI C } ;
Pw.+DA template < typename T1, typename T2 >
xbA2R4| struct result_2
3|3lUU\I {
}"tYb6* typedef T1 & result;
Vd~k4 } ;
+N:%`9}2V template < typename T >
Zv7)+Q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
h 42?^mV4? {
;Yj&7k1 return (T & )r;
<0}'#9>O }
z0Hh8* template < typename T1, typename T2 >
'5\1uB PKW typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
aR $P}]H {
+M:Q!' return (T1 & )r1;
|05LHwb> }
@DR&e^Zz } ;
9hU@VPB~ =h{2!Ah7
X template <>
)cXc"aj@s class holder < 2 >
z>~3*a9& {
$i
Tgv?.Q public :
s<]l[Y> template < typename T >
"'(4l 2. struct result_1
LJx
g {
,55`s#; typedef T & result;
!2}Q9a } ;
9
|Y?#oZ1 template < typename T1, typename T2 >
Mt>DAk struct result_2
o}z}79Z {
U>XGJQ<NS typedef T2 & result;
$4pW#4/4 } ;
8Qh/=Ir template < typename T >
_i#Z'4?2E typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
50A_+f.7% {
0Jr<>7Q1 return (T & )r;
X)+N>8o?N }
^xrR3m*d template < typename T1, typename T2 >
i`;I"oY4 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
duCm+4,. {
l?~h_8&fT return (T2 & )r2;
6G],t)<A'- }
:nt%z0_ } ;
~MX@-Ff arJ[.f9s OoNAW< 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
Lif mYn[ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
\8!HZei 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
xAflcY>Ozs '`u1,h return l(i, j) = r(i, j);
kcb'`<B 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
\N)FUYoHg =k
z;CS+ return ( int & )i;
[#tW$^UD return ( int & )j;
/e\dsC{uJ 最后执行i = j;
L~~aW0, 可见,参数被正确的选择了。
zoU.\]#C 57r)&8 .IgQn|N [B[ J%?NS PZ s 八. 中期总结
Z:Wix|,ONS 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:
TH-^tw 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
qCMcN<:> 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
dGg+[? 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
yY+2;`CH 6-~ "?!IPX2\S b8Qm4 b?:4 ~oI49Q&{ 6yU~^))bx 九. 简化
#LZ`kSlv4 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。
V-31x ) 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
<|4j<U 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:
:Z)s'd. 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
8"@<s?0\" +-*/&|^等
gM8 eO-d 2. 返回引用。
c8u0\X, =,各种复合赋值等
`#V"@Go 3. 返回固定类型。
*VUXw@ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
jL# ak V 4. 原样返回。
fITml6mbE operator,
Vswi /( 5. 返回解引用的类型。
P|?z1JUd operator*(单目)
>Et?7@
6. 返回地址。
H_Yy.yi operator&(单目)
=cQwR:): 7. 下表访问返回类型。
qz:OnQv! operator[]
<i5^izg 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
qrdI" operator<<和operator>>
;dnn
2)m wcOAyo5(n 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。
d7&PbITN 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
G~PP1sf
Qmrcng}P template < typename Left >
#SdaTMLFf struct value_return
86Rit!ih {
Vl EkT9^: template < typename T >
&
2bf struct result_1
JjwuxZVr O {
><=af 9T typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
[Xrq+O, } ;
cE3co(j 5IepVS(>?v template < typename T1, typename T2 >
(#:Si~3 struct result_2
;9~z_orNQZ {
}yw\+fc typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
e#seqx } ;
~ 0[K%]] } ;
(mEZ4yM IkvH8E @6E[K'5c1 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
s2E}+
# #yqcUbJY0R 下面我们来剥离functor中的operator()
bY<" $);s 首先operator里面的代码全是下面的形式:
jC
oZm(bi L*_xu _F return l(t) op r(t)
>
+SEze return l(t1, t2) op r(t1, t2)
eZv0"FK
X return op l(t)
[ /D/ return op l(t1, t2)
OhTO*C8 return l(t) op
s[g1ei9 return l(t1, t2) op
'fB `e]_ return l(t)[r(t)]
dcA0k return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
pxN'E;P- P$Dr6; 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:
qHj4`& 单目: return f(l(t), r(t));
c*h5lM'n6 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
,kP{3.#Q 双目: return f(l(t));
T:-Uy&pBEN return f(l(t1, t2));
6?~pWZ&k_ 下面就是f的实现,以operator/为例
,ToED Mk?9`?g. struct meta_divide
Wj3H
y4 {
6QV/8IX template < typename T1, typename T2 >
j}|6k6t static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
=}L[/ RL {
~2qFA2 return t1 / t2;
<I>q1m?KN }
e0qa~5 } ;
:sn}D~ hk=+t&Y<H 这个工作可以让宏来做:
D&'".N,} U!Lws#\X #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
j04Q3d
\f template < typename T1, typename T2 > \
e#AB0-f static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
qj|GAGrQ2 以后可以直接用
HqbTJ!a DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
LP87X-qkjW 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
9=/8d`r (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。。。)
V=c&QPP f="}. ;9^B# aTM 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
0e:aeLh 6(z.(eT template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
]*@7o^4i class unary_op : public Rettype
Kq1sGk {
|9g*rO Left l;
U3Q'ZT public :
> ):b AfI unary_op( const Left & l) : l(l) {}
R38
w!6{ X:dj5v template < typename T >
Y8P typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$yt|nO {
l0
1Lg6+S return FuncType::execute(l(t));
_x lgsa }
`wq\K8v 7W>T=
@ template < typename T1, typename T2 >
Op|Be typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
MF1u8Yl:0 {
WcdU fv(> return FuncType::execute(l(t1, t2));
PCES&|*rf }
=#W{&Te; } ;
hIdGQKr>V 9KP+ 1rN&Y,61\ 同样还可以申明一个binary_op
O`2%@%?I Cjd +\7#G template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
S-1}3T% class binary_op : public Rettype
,^'Y7" {
KL xg Left l;
wCdUYgsPT" Right r;
ubgq8@; public :
"XH]B binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
TEYbB=. gC'GZi^ template < typename T >
2n@"|\ uHD typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
o~~_ >V)W {
!is8`8F8 return FuncType::execute(l(t), r(t));
ZpwB"%e$ }
G1D(-X4ALZ Um|:AT}`^ template < typename T1, typename T2 >
s2tEyR+gW typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8g$ 8]'M^T {
\'p)kDf return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
f5O*Njl }
0!^{V:DtQ } ;
UgUW4x'+ jW6@U%[!b wOOPuCw? 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
kt@+UK." 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
yeW|Ux: DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
"c}bqoN 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。
vzVl2 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
YX~H!6l 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。。。
*d%m.:)N 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
]2(
%^#qBG 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)
v"s}7trWV 下面是修改过的unary_op
KsHMAp3 rVz#;d!`z template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
%7{6>6% class unary_op
\^_F>M {
NSx DCTw Left l;
F<I-^BY) 7igrRU#1% public :
{yJ{DU?%Y v7g-M unary_op( const Left & l) : l(l) {}
QN0Ik 2L #$8tBo template < typename T >
+tuC845 struct result_1
l jNd!RaB {
a
ZfX | typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
[@/G?sAQm\ } ;
04,]upC${W R=E )j^<F template < typename T1, typename T2 >
9'T(Fc struct result_2
)2R:P`U {
Kyv$yf9 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
rMI:zFS } ;
GSMP)8W LNr2YRpyz template < typename T1, typename T2 >
8I@_X~R typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(+9@j( {
$#0%gs/x return OpClass::execute(lt(t1, t2));
=LuA[g }
$ccI(J`zux V{(ve#y7`{ template < typename T >
Ao0F? 2| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~
Iv[ {
u[cbRn,W return OpClass::execute(lt(t));
a1s=t_wT }
ne;,TJ\ Qs~;?BH& } ;
T6{IuQjXs i8dv|oa [t0gX dU6 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
ZZ4W?);; 好啦,现在才真正完美了。
m+1MoeR 现在在picker里面就可以这么添加了:
^d!-IL_ >WDb89kC= template < typename Right >
q~a6ES_lA picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
&ts!D!Hj {
S c@g;+#QU return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
}<XeZ?; }
}n8,Ga% 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
`m3C\\9; -N9U lW2S lPx4I 1z{AzpMZ )82x)c<e 十. bind
n|{x\@VeF 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
|3vQmd !2} 先来分析一下一段例子
* \f(E#wa ;o#dmG .O~)zMx int foo( int x, int y) { return x - y;}
(3W<yAM+ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
[ UQzCqV bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
*-gS u 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
+ 我们来写个简单的。
tV%M2DxS 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
j#o0y5S 对于函数对象类的版本:
qA&N6` '%)7%O,2 template < typename Func >
cl^tX% struct functor_trait
zX|CW; {
F!N;4J5u typedef typename Func::result_type result_type;
e PlEd'Z } ;
)(y&U 对于无参数函数的版本:
Z1*y$=D?3[ E5.)ro=$ template < typename Ret >
/J1O{L struct functor_trait < Ret ( * )() >
C
<]rY {
0;o`7f typedef Ret result_type;
(%\N-[yZ } ;
eBG7]u,Q 对于单参数函数的版本:
O+c@B}[! m
&s0Ub template < typename Ret, typename V1 >
{cC9
}w struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
[O9(sWL' {
)7:2v1Xr] typedef Ret result_type;
.}2^YOmd } ;
C$Ldz=d 对于双参数函数的版本:
|f.=Y~aY Trm)7B* template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
?GX5Pvg struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Fj-mo>" {
<?QY\wyikz typedef Ret result_type;
6]7iiQz"H } ;
.#Z}}W# 等等。。。
^D"}OQoh 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
;,4 Z5+ mJ[LmQ<: template < typename Func >
'V .4Nhd struct func_return
Spt[b.4m F {
EzwYqw template < typename T >
/6b(w=pk struct result_1
N%n#mV; {
if
r!ha+8! typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
cKdy)T%; } ;
~cQP4
kBD] i$$\}2m{L template < typename T1, typename T2 >
7[^:[OEE struct result_2
qFt%{~a
S {
}yC ve typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
^pAqe8u_ } ;
kR9G;IZ8s } ;
2r<UYB K4snpuhC ^`Vt<DMT 最后一个单参数binder就很容易写出来了
~1i,R1_\Y _~fO8_vr template < typename Func, typename aPicker >
v`bX#\It class binder_1
'l)@MXbGL {
?}bSQ)b Func fn;
WUMx:a0! aPicker pk;
&YDb/{|CIC public :
XBdC/DM[ No!P? template < typename T >
y2o?a6` struct result_1
{FteQ@( {
B$_F)2%m; typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
l&^9<th } ;
DTI+VY.W^ ,b KA]#(2 template < typename T1, typename T2 >
:$j!e#?= struct result_2
%t`a-m {
hQ#'_%:
typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
k-Le)8+b } ;
{.DI[@.g &X9#{:l= binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
V
:*GG+4 ?20y6c < template < typename T >
r"zW=9 O= typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
X_!Sm {
;xXHSxa:=W return fn(pk(t));
ko>SnE|w# }
2p8JqZMQb template < typename T1, typename T2 >
G]=U=9ZI typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]nEN3RJ {
l92#F* return fn(pk(t1, t2));
9v_gR52vh }
to(OVg7_ } ;
!f V.#9AB# 8HxB\ !0F? &H-39;?u 一目了然不是么?
I7hPE7V+1 最后实现bind
M\DUx5dJ, j+88J )Tpc8Hr template < typename Func, typename aPicker >
/Vg
R[ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
mv)M9c,` {
Xb&r|pR return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
qd%5[A }
P)tX U U"<Z^) 2个以上参数的bind可以同理实现。
Bz }Kdyur 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。
\Llrs-0 M gPd:>$
十一. phoenix
jgVra* Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
XCDHd
?Ld AuX& for_each(v.begin(), v.end(),
tQF7{F-} (
k$7-F3 do_
W#8qhmt [
L/c$p`- cout << _1 << " , "
q;}^Jpb; ]
t&ztY]
qh .while_( -- _1),
xEOR\(Z^ cout << var( " \n " )
7"Zr:|$U )
e*jn7aya );
]9]3=;b> ghx8dX} 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:
LGgEq- 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
|&o1i~Y operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
BB1'B-O 那么我们就照着这个思路来实现吧:
K/,
B J3}^\k=p" jcYI"f"~ template < typename Cond, typename Actor >
;_F iiBk7( class do_while
r%&hiobMYs {
sYYg5vL9 Cond cd;
BT2[@qH|qF Actor act;
+wY3E*hU public :
@lc1Ipfk" template < typename T >
X.o[=E struct result_1
nsaf6y&E {
qWy{{A+ typedef int result_type;
CDO_A \ } ;
%Jq(,u q}M^i7IE do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
}V ;PaX +`yDW N?7 template < typename T >
"k"q)5c typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_g0
qpa {
wpb6F ' do
W7O%.xP {
#:"\6s act(t);
\I/l6H>o3 }
`g6ZhG:W while (cd(t));
H]mY 6D51" return 0 ;
eOZA2 }
\$yI'q } ;
WvAl!^{` 23U9+ BYhPOg[ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
$*MjNj2 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
/7h}_zs6 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
n'ZlIh 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
c5mv4 MC 下面就是产生这个functor的类:
(=)+as"u9* >M[rOu
(d U@BVVH?,o template < typename Actor >
IgLP=mqcWK class do_while_actor
gA`/t e {
?F(t`0= Actor act;
MP w@O0QS public :
>Cb% `pe do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
{>5z~OV V.1sb
pI
template < typename Cond >
qdAz3iye picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
lh(A=hn"n } ;
5u~Ik c~ kFw3'OZ, {1#5\t>9yD 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Nr|.]=K)5n 最后,是那个do_
^X)U^Qd x*}(l%[ OC7:Dp4 class do_while_invoker
@H]g_yw [: {
6!+xf public :
P`-(08t template < typename Actor >
P7 (&*=V do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
zbl h_6 {
\7$m[h{l return do_while_actor < Actor > (act);
b1\z&IdC }
QEQ8gfN9> } do_;
Kcsje_I-M q.K >v' 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
]^8:"Ky' 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
ky#<\K1}' 最后来说说怎么处理break和continue
u17Da9@; 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。
_@F4s 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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