一. 什么是Lambda
S5kD|kJ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
"G^TA:O:= 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,
|/ji'Bh t3AmXx nu)YN1
* 5 B t~tt class filler
$<9u:.9xf {
AhkDLm+ public :
yD Jy'Z_F{ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Gr>CdB>~+ } ;
)FSEHQ
2OpkRFFa +|x{?%.O 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
G`;\"9t5h m[z$y (I`lv=R"j `v-O 4Pk for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
*\@RBJGF JVGTmS[3 `8r$b/6 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
J$PlI F9Af{*Jw?x lMH~J8U3 l,~`o$_ 二. 战前分析
x]@z.Yj 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
Qea"49R 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
F2\&rC4v 9|3sNFGX W/3sJc9 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
vvG"rU /* --------------------------------------------- */
ExQ\qp3 vector < int *> vp( 10 );
4*L*"vKa transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
fC3T\@(& /* --------------------------------------------- */
`x=$n5=8 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
!^8X71W| /* --------------------------------------------- */
Dw.I<fns^B int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
5F!Qn\{u{ /* --------------------------------------------- */
`*elzW for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
ak-agH /* --------------------------------------------- */
[2YPV\= for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
8;L;R~Q PxQQf I> ,"KfZf;? '9=b@SaAj 看了之后,我们可以思考一些问题:
|N^"?bSt 1._1, _2是什么?
Qwt0~9n( 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。
ZJenwo 2._1 = 1是在做什么?
x.4z)2MO 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。
OrYN-A4{ 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。
97UOH Hq+QsplG vcsSi%M\U 三. 动工
(w{T[~6 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
j!y9E~Zz :p,|6~b$ ya{`gjIlW ] jY^*o[ template < typename T >
-8Hc M\b class assignment
z9g ++]rkJ {
o2=):2x
r{ T value;
8sU5MQ5 public :
&F/-%l! assignment( const T & v) : value(v) {}
Q"B8l[ template < typename T2 >
6^t#sEff] T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
[*Ai@:F } ;
NJ+$3n om (# mvDz 4I$Y"|_e 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
;[UI]?A% 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
e[?,'Mp9 h]L.6G|hEN $,J}w%A ,(a~vqNQW3 class holder
]{q=9DczG( {
Nf<f}` public :
Lui6;NY template < typename T >
1Ml<> assignment < T > operator = ( const T & t) const
+uSp3gE" {
CQNMCYjg(R return assignment < T > (t);
<tBT?#C9+ }
9 " t;6 } ;
z@,(^~C_ Z$g'h1,zW X'<RqvDc5 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:
VBQAkl?(}4 l"(PP3 static holder _1;
Gp
\-AwE Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
MZ&.{SY7 MH#"dGGu for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
fkp(M 而不用手动写一个函数对象。
QNINn>2 ['Lo8 [ #^r-D[/m #h^nvRmON 四. 问题分析
'G~i;o 2 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。
Uz_p-J0 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。
@IsUY(Gu 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
t6\H 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
.:f ao' 下面我们可以对这几个问题进行分析。
?8{Os;!je x'|9A?ez@Z 五. 问题1:一致性
Jk-WD"J6 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?|
0RtZTCGO 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
)I3E >;1w-n struct holder
pP1DR' {
HEbL'fw^s //
>!@D^3PPA template < typename T >
XVt;hO T & operator ()( const T & r) const
LwRzzgt {
x}pH'S7 return (T & )r;
G#e]J;
}
gJr)z7W'8 } ;
gJX"4]Ol#} ]o]`X$n 这样的话assignment也必须相应改动:
.pWRV<25 m!G(vhA,_w template < typename Left, typename Right >
%;ED}X class assignment
{Kr}RR*{X {
~`&4?c3p Left l;
BHAFO E Right r;
|(*btdqy3 public :
I+;e#v,%U assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
(E@;~7L template < typename T2 >
Cip|eM &l T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Yg '( } ;
L`K)mCr 0.wF2!V. 同时,holder的operator=也需要改动:
D((/fT)eD )s^gT]"N template < typename T >
nVWU\$Ft assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
eA2*}"W {
0J'Cx&Rg return assignment < holder, T > ( * this , t);
Xe\}(O }
zeQ~'ao< [&*irk 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。
^_Lnqk6 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
9C,gJp}P NpZ'pBl return l(rhs) = r;
9ThsR&h3 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。
QxE%C 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
ty~Sf-Pri -M6vg4gf template < typename Tp >
EiC["M'} class constant_t
g]HxPq+O {
]kmAN65c const Tp t;
/<LjD public :
p gLhxc: constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
N?{Zrff2"O template < typename T >
y'8T=PqY[t const Tp & operator ()( const T & r) const
[ _xOz4`% {
-u%o) ;B return t;
nt|n[-} }
/];N 1 } ;
85io%>&0 9-m_
e=jk6 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
,Aq, f$5V 下面就可以修改holder的operator=了
6Zw$F3 < u;^H =7R template < typename T >
2 N &B assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
}])j>E {
[7`S`\_NK return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
UV;I6]$}A7 }
uv$5MwKU $aTo9{M ^ 同时也要修改assignment的operator()
|n,O!29 i=b'_SZ' template < typename T2 >
@]X!#&2> T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
wjX0r7^@ 现在代码看起来就很一致了。
C'A
D[`p `{"V(YMEV 六. 问题2:链式操作
Bq~S=bAB>R 现在让我们来看看如何处理链式操作。
:jTbzDqQ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
2ALYfZ|d 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
d:&cq8^ 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
AX@bM 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
\ :@!rM Y(rQ032s template < typename T >
(0 t{ struct result_1
Dy. |bUB!f {
}W " i{s/ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
u];\v%b } ;
r\b$/:y<e -6F\= 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:
u{WI 4n? aF"PB
h= template < typename T >
GPs4:CIgG struct ref
Rb
b[N#p5 {
[C
7X#| typedef T & reference;
<MhODC") } ;
ZyC[w7$I2 template < typename T >
ct*~\C6Ze struct ref < T &>
?=iy 6q {
7[ kDc- typedef T & reference;
-y&>&D } ;
u^ wGVg 0\ j)!b 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
^JIs:\g<< QB*AQ5- template < typename T >
dXt@x8E typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
yyVJb3n5:! {
A#~CZQY^$ return l(t) = r(t);
PL\4\dXB }
!C' Y
7 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。
+)(
"!@ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
K nn<q=';G UG}"OBg/ 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
b7M ) _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
1?p:66WmR _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
ABtv|0K +5 调用divide的对象返回一个add对象。
gY-}!9kW] 最后的布局是:
JKYl Add
R^I4_ZA / \
Hn)^C{RN*{ Divide 5
fk5pPm|MiL / \
0[Zs8oRiI _1 3
2F1Bz< 似乎一切都解决了?不。
,`ehR6b 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。
QA!'p1{# 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。
M|z4Dy 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:
bq5?fPBrq x*^)B~7} template < typename Right >
1G, ' assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
GV)DLHiyxX Right & rt) const
N':d
T {
c&L|e$C] return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
+{e2TY }
b Oh[(O! 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
jvE&%|Ngw XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
,}OQzK/"mP 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
%8%0l*n' 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
_32 o7}!x 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
!|
GD8i 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
=WFG[~8 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
olDzmy(=W* 9qJ:h-?M template < class Action >
&ujq6~# class picker : public Action
)!`>Q|]}Zd {
6O'B:5~[2 public :
LCpS}L; picker( const Action & act) : Action(act) {}
lS`VJA6l. // all the operator overloaded
?0+J"FH# W } ;
;&RHc#1F ,n{|d33 Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
!Ie={BpzbZ 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
`Yu4h+T 8bEii1EM template < typename Right >
{ r8H5X picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
W(*?rA- PP {
Y5Z<uD return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
z6Yx
)qBE< }
];}7
%3 #J
c)v0_ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
pB]+c%\ 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
Je~Ybh ]M9r<x* template < typename T > struct picker_maker
ZEU/6. {
^5gB?V, typedef picker < constant_t < T > > result;
|f&=9% } ;
&uTK@ G+ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
7;:Uv= {
o>4GtvA* typedef picker < T > result;
Q(YQ$i"S } ;
2Yd;#i) {{4Sgb 下面总的结构就有了:
{W# VUB 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。
#]o#~:S= 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。
Jro%zZle picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
-u'BK@; 至此链式操作完美实现。
V IU4QEW`x RV+0C&0ff `zRm
"G 七. 问题3
tJY3k$YX 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
lMBXD?,,J _NJq%-,' template < typename T1, typename T2 >
.
!;K5U ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!"x&tF {
7j L.\O return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
Uu3<S }
DWRq \`P
HOAgRhzE 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
y]ZujfW7 .EoLJHL
} template < typename T1, typename T2 >
8klu* struct result_2
)y}W=Q>T {
4~/3MG typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
T]Eg9Y:+v } ;
09u@- onAC;<w 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
Vnq&lz%QqC 这个差事就留给了holder自己。
8L*P!j9`EY CR<Nau> _!*??B6u template < int Order >
n$y)F} .- class holder;
4!KUPgg template <>
qB IKJ class holder < 1 >
?KfV>.() {
uCNi&. public :
5}t}Wc8 template < typename T >
(>\w8] struct result_1
ww"HV;i {
-F| C6m! typedef T & result;
:Vf :_; } ;
>A;9Ee"& template < typename T1, typename T2 >
/?j
vv& struct result_2
Lk|%2XGO& {
nE3'm[) typedef T1 & result;
S20L@e"U } ;
@eGJ_ J template < typename T >
2U;ImC1g typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
S @'fmjA' {
&qP&=( $ return (T & )r;
IZkQmA= }
^/kn#1H7& template < typename T1, typename T2 >
qj5V<c;h%W typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
+MfdZD {
Sc zYL?w^ return (T1 & )r1;
>1Y',0v }
Xr@]7: , } ;
,D`iV| ( IPhV|7 template <>
amn\#_( class holder < 2 >
*g<D p2` {
n_/_Y>{M0 public :
]D;X"2I2'b template < typename T >
ED={OZD8 struct result_1
C&vUZa[p {
Q,mmHw.`J typedef T & result;
q^_PR| } ;
v}$KlT template < typename T1, typename T2 >
_cY!\' struct result_2
Kf$%C" {
TYQ7jt0=.- typedef T2 & result;
M8BN'%S } ;
,wN>,( template < typename T >
./009p typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
{\Eqo4A5} {
ul$^]ZWkI return (T & )r;
Wa{>R2h\ }
-&u2C}4s template < typename T1, typename T2 >
&K_"5.7-56 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
y[s* %yP3l {
8)D5loS return (T2 & )r2;
Ck|3DiRQ }
%!G]H } ;
XJ|CC.]1u jQp7TdvLE$ =~i~SG/f 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> >。
_^<HlfOK 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
y-TS?5Dr] 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
L`$MOdF{_ ^nYS@ return l(i, j) = r(i, j);
",c(cYVW 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
w>:~Ev] $vC!Us{z return ( int & )i;
8T:|~%Sw return ( int & )j;
s\6kXR 最后执行i = j;
.&AS-">Z 可见,参数被正确的选择了。
~L G). 8 ]N q89#Ftkt uj_ OWre DA_[pR 八. 中期总结
Sxrbhnx 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
4,!S?:7 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
G H
N 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
meHAa` 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
aD aQ7i 0B^0,d(s CF`tNA3fxm ik@g; >pQD MVW2%6 <|_/i/H 九. 简化
L {6y]t7^ 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
z:hY{/- 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
ZqHh$QBD
9 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:
.D^=vuxt~ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
7(m4,l+( +-*/&|^等
Vj7(6'Hg 2. 返回引用。
=y; tOdj =,各种复合赋值等
W_NQi 3. 返回固定类型。
)SMS<J 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
%t&5o>1C 4. 原样返回。
AR i_m operator,
fA!uSqR$V
5. 返回解引用的类型。
jlV~-}QKb7 operator*(单目)
h2 2-vX 6. 返回地址。
0f).F operator&(单目)
$= '_$wG
8 7. 下表访问返回类型。
KJ]:0'T operator[]
\Gh]$sp 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
N@$g"w operator<<和operator>>
+1j@n.)ft [-)N}rL> 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。
(Yz EsY 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
`p@YV( ~yH<,e template < typename Left >
*~F\k):> struct value_return
tN&x6O+@ {
3%?01$k template < typename T >
%(GWR@mfC struct result_1
?\dY! {
?lJm}0> typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
KLW#+vZ } ;
Hmt}@ b[<zT[.: template < typename T1, typename T2 >
DGl_SMJb struct result_2
TSHsEcfO {
cD&53FPXC typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
B w1ir } ;
Om%{fq& } ;
LXr
yv;H b
!FX]d1~k
`A8nAgbe 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
-4|\,=j nPp\IE}: 下面我们来剥离functor中的operator()
^EGe%Fq*x] 首先operator里面的代码全是下面的形式:
_T6l*D QMoh<[3qu
return l(t) op r(t)
bce>DLF return l(t1, t2) op r(t1, t2)
%./vh=5) return op l(t)
H]V@Q~?e return op l(t1, t2)
xS%Z
return l(t) op
jM8e2z3 return l(t1, t2) op
lwEJ)Bv return l(t)[r(t)]
$Q,Fr;
B return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
} 5~|h% nUi
4!|r 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
5[.Dlpa'7 单目: return f(l(t), r(t));
F-?K]t# return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
iUl5yq 双目: return f(l(t));
.4c* _$ return f(l(t1, t2));
8W$uw~|dw 下面就是f的实现,以operator/为例
tMxa:h;/x vT)(#0>z struct meta_divide
R=g~od[N_ {
hj@< wU template < typename T1, typename T2 >
gs)wQgJ [ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
!|hxr#q=4 {
t\J5np return t1 / t2;
QiB^U^f }
q:4 51 C } ;
x8i;uH\8 iaAVGgA9+ 这个工作可以让宏来做:
gUf-1#g4\` ^vXMX^* #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
}gQ FWT template < typename T1, typename T2 > \
Xx_v>Jn! static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
\.+.VK 以后可以直接用
N|[P%WM3 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Kh<xQ:eMy 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
4G`7]< (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
Ws"eF0,'Z gBQK =e'b*KTL, 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
4fPbwiKj = h,6/cs template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
[03$*BCq 3 class unary_op : public Rettype
". jY3<bQg {
r`5[6)+P Left l;
+L_!$"I public :
%?K1X^52d unary_op( const Left & l) : l(l) {}
qdoJIP{ d;`bX+K template < typename T >
InDISl] typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=Nn&$h l {
t(69gF\" return FuncType::execute(l(t));
<Cc}MDM604 }
(R)\
PZZTRgVc template < typename T1, typename T2 >
c,%9Fh?( typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
mo1(dyjx {
M`!\$D return FuncType::execute(l(t1, t2));
x&qC~F*QR% }
Jolr"F? } ;
rYUhGmg` OYKeu(=L DJ?kQ 同样还可以申明一个binary_op
e573UB ft oz0Vb template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
'f0*~Wq| class binary_op : public Rettype
C2RR(n=N^ {
:7ej6 Left l;
bl. y4 Right r;
eekp&H$'s public :
.a._WZF binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
^E_`M:~ xBH`=e< template < typename T >
=ML6"jr typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
~Xi_bTAyAW {
K)5'Jp@ return FuncType::execute(l(t), r(t));
4naL2 Y! }
({=:
N ['%]tWT9 template < typename T1, typename T2 >
z(]14250 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
X2b<_j3 {
A<ca9g3 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
6.? Ke8iC }
dKyJ.p } ;
MONfA;64/ 4%wP}Zj# b e[KNrO 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
~ _C[~- 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
S#+Dfa`8X DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
O>e2MT|#k 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。
o.yuz+ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
p%) 1(R8qM 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。。。
AF5.)Y@. 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
\Z0-o&;w 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)
eqz#KN`n# 下面是修改过的unary_op
Xq`|'6]/ u,i~,M template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
y.6D Z class unary_op
nO^aZmSu {
^CZ!rOSv Left l;
(jYHaTL6Y' S;#S3?G public :
ab? Oga/ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
{fXD@lhi *nUD6(@g template < typename T >
((i%h^tGa; struct result_1
+4G]!tV6 {
8[ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
7UQFAt_r } ;
YCvIB' $$7Mq*a> template < typename T1, typename T2 >
p!5oz2RK struct result_2
1eue.iuQ {
' b41#/- typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
9W3zcL8 } ;
X
yi[z
tN JvFd2@ template < typename T1, typename T2 >
LQT^1|nq typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
XB {
@~pIyy\_ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
B"rV-,n{ }
L{H`
t{A qN h:;` template < typename T >
},9Hq~TA typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
wZv"tbAWLV {
KF^5 C return OpClass::execute(lt(t));
P]]re,&R }
jOL $kiW0 aO:wedfl } ;
H_gY)m MVdX D:`b61sWi_ 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
kSJWXNC 好啦,现在才真正完美了。
'?]B ui 现在在picker里面就可以这么添加了:
O_%X>Q9 \.c template < typename Right >
LWG%]m|C picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
ziUEA>m*/ {
;&mefaFlWp return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
_*\:UBZx6 }
d{^9` J' 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。
UI S\t^pJD b1An2e[ 'qR)f\em c*o05pMS 1?:/8l%V 十. bind
%j3XoRex>< 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。
Ox.6]W~ 先来分析一下一段例子
$['_m~
2 !S6zC > G 3))3] int foo( int x, int y) { return x - y;}
)l 0\TF bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
N l~'W bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
$07;gpZt 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
HRX}r$ 我们来写个简单的。
X>}-UHKV+ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
9FB k|g"U) 对于函数对象类的版本:
CUIFKM +<#0V!DM template < typename Func >
Zy!^HS$ struct functor_trait
(jj=CLe {
sfb)iH|sW typedef typename Func::result_type result_type;
u-v/`F2wN } ;
L1P.@hJ 对于无参数函数的版本:
n*twuB/P 1 )1#J4 template < typename Ret >
-U&k%X struct functor_trait < Ret ( * )() >
p6)Jzh_/ {
?K5S{qG'O typedef Ret result_type;
v6uXik } ;
Jz"Yb
对于单参数函数的版本:
Rr>nka)U [ PXv8K%]p template < typename Ret, typename V1 >
Uwj|To&QR struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Y!!w*G9b {
PfF5@W;E; typedef Ret result_type;
!2YvG%t^6 } ;
3a|I| NP 对于双参数函数的版本:
-^C^3pms -zn$h$N4 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
d v8q&_
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
[g<rzhC~= {
_x+)Tv typedef Ret result_type;
z89!\Q } ;
pNt,RRoR 等等。。。
"rHcsuSEw 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
4i]h0_] _k'?eZB template < typename Func >
aK|],L struct func_return
2~ [ {
<V}
ec1 template < typename T >
,,}&
Q%5 struct result_1
0j\} @ {
}\#u~ k!l typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
:'6vIPN5 } ;
ya`Z eQ-p 9(-f)$u template < typename T1, typename T2 >
~<Eu
@8+_ struct result_2
>`E
(K X {
&9j*Y typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
eDkJ+5b } ;
:{8,O- } ;
8uh^%La8b. ,8Eg/ fYgEiap 最后一个单参数binder就很容易写出来了
rt8"U<~ NuEcTww template < typename Func, typename aPicker >
uT#4"G9A[ class binder_1
y=HM]EH> {
rq(9w*MW: Func fn;
bukdyo;l aPicker pk;
s:/Wz39SY3 public :
#[odjSb $j(laD#AR template < typename T >
}.L:(z^L,Y struct result_1
QgF2f/;! {
#MyF 1E typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
8wH1x
. } ;
^n%9Tu \281X template < typename T1, typename T2 >
kac-@ struct result_2
i;l0)q {
/#Gm`BT typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
5K#<VU*: } ;
)\PPIY>iP +T8h jOkC binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
z*ly`-! D~Rv"Hh template < typename T >
Tebu?bj typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]39])ul {
<^n@q f} return fn(pk(t));
V*,6_-^l }
nN'>>'@> template < typename T1, typename T2 >
p3Z[-2I typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
K3;~|U-l {
Xs Ey8V return fn(pk(t1, t2));
c&"OhzzJK' }
ET\>cxSp } ;
49!(Sa_]j i|!D Wr6y w# 一目了然不是么?
yc7"tptfF 最后实现bind
INNTp[ bbG!Fg=qQ? bMGU9~CeJ template < typename Func, typename aPicker >
6[T)Q ^0` picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
FT;I|+H*P {
|Duf
3u return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
cv7.=*Kb; }
rD!UP1Nb _m@+d>f_ 2个以上参数的bind可以同理实现。
3kW%,d*_ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
(nnIRN<}$ /4>|6l= 十一. phoenix
yD yMI Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
' JAcN@q~z u`gY/]y! for_each(v.begin(), v.end(),
Uqd2{fji=# (
~Q2,~9Dkc do_
SU7 erCHX [
L"It0C cout << _1 << " , "
[P3
Z"& ]
}JM02R~I .while_( -- _1),
ekPn`U cout << var( " \n " )
,|^ lqY )
H=@S+4_bK );
HV[*=Qi l<UJ@XID$ 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:
_zG[b/:p 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
|>v8yS5 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
seS) `@n 那么我们就照着这个思路来实现吧:
MT^krv(G ?'mi6jFFh }kF*I@:g template < typename Cond, typename Actor >
mNQ*YCq. class do_while
nV_[40KP_ {
^$;5ZkQy Cond cd;
!=p^@N7 Actor act;
.B_a3K4'{^ public :
115zvW template < typename T >
:^ J'_ struct result_1
EMw
biGV {
fctVJ{? typedef int result_type;
t}fU 2Yb } ;
G|LcTV E>&oe&`o' do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
en8l:INX </li<1 template < typename T >
l.%[s6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3h4'DQ.g {
>mp"=Y do
5^e|802 {
G]E-2 _t7 act(t);
7NP
Ny }
mApl}I while (cd(t));
q/dja return 0 ;
lQt* LWd[ }
(R^Ca7F } ;
A08{]E#v> KB a
+7$zL;ph=n 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
e)kVS}e? 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。
vFH1hm 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。
c n^z=? 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。
GU]_Z!3 下面就是产生这个functor的类:
JAS!eF ,H:{twc :=2l1Y[-G template < typename Actor >
*K=Yrisz class do_while_actor
>-4kO7.V {
zf?U q Actor act;
$|H7fn(r public :
V"W)u#4, do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
@WO>F G3 {PQ!o^7y template < typename Cond >
xYD.j~ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
vj+ S } ;
Qh!h "] "Rq)%o$Z _?~)B\@~0 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
>o8N@`@VK- 最后,是那个do_
8\9s,W:5 c@)}zcw* 5 $:
q class do_while_invoker
5}he)2*uD {
Fy-|E>@]D public :
.J.|
S4D template < typename Actor >
Y]9C 8c) do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
50Y^##]& {
PtT$#>hx] return do_while_actor < Actor > (act);
)d"s6i }
` EgO&;1D) } do_;
kz?m `~1 FX:'38-fk 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
X.hVMX2B 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
YMIX|bj6Y 最后来说说怎么处理break和continue
+,A7XBn 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。
~4C:2 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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