一. 什么是Lambda
N!RkV\:X 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
yhwwF
n\ 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,
x|3f$
=b )3 C~kmN7 h0;PtQb1 3JnBKh\n class filler
'(N -jk {
9#C hn~ \ public :
T8*< void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
6@N?`6Bt } ;
R>
r@[$z+ 4^|;a0Qy] Jng,:$sZ 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:
5yC$G{yV 4|PNsHXt i]sz*\P~ "'M>%m u for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
iP nu *29 " w0[l"3V )}{V#,xz@ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
8V]oR3' 2`|1 !x Ujw J}j ^7cZ9/3 二. 战前分析
-5v2E- 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
=SY5E{`4p 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
Q2 tM~ X[F<sxw E Z^eEDZ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Woo2hg-ti /* --------------------------------------------- */
}M9R5!=q vector < int *> vp( 10 );
f{]eb1 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
W6=j^nv /* --------------------------------------------- */
lP9XqQ( sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
.Vy*p")" /* --------------------------------------------- */
{u/G!{N$ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
1Tn0$+$.4 /* --------------------------------------------- */
J|ni'Hb for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
y-Xd~<*Ia /* --------------------------------------------- */
8(GH.)I+0 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
yS*s[vT F0cde cyR K&J ^iWcuh_n 看了之后,我们可以思考一些问题:
.*9+%FN 1._1, _2是什么?
R`7v3{ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
i{['18Q$F3 2._1 = 1是在做什么?
/U|> 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。
"X\|!Mxh 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。
+Xb )bfN }7`HJ>+m)H )p,uZ`~v 三. 动工
]Bpdb' 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
RC[b+J,q jafIKSD]% H(eGqVAq, Xp(e/QB template < typename T >
|*~=w J_ class assignment
Bl)znJ^ {
GrwoV~ T value;
2>Uy`B|f public :
}~8/a3 assignment( const T & v) : value(v) {}
@B<B# template < typename T2 >
_h@s)" T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
(r&e| } ;
i Sm5k:7 KNR_upO8 x~7_`=}rO 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Z0f0tL&A< 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
`(SWE+m1g .EOHkhn jU 4*fzsZI (-lu#hJ`&r class holder
Ihe/P {t]J {
O@.afk"{ public :
Bld%d:i template < typename T >
R]oi&"H@r) assignment < T > operator = ( const T & t) const
o_2mSD! {
njz:7]>e return assignment < T > (t);
=r<0l= }
6bL"Z OEu } ;
#MZ0Sd8]& B{ i5UhxD Ivw+U-Mz 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:
=c)O8 'O#,;n static holder _1;
Y,v8eOo45S Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
&FQ]`g3_@ yIS.'mK for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
@ 2mJh^cj 而不用手动写一个函数对象。
/o<tmK_m $Cr? }'a @!92Ok R~-r8dWcw 四. 问题分析
YF{ KSGq 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
%cM2;a=2 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
{C=d9z~: 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
'/gw`MJ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
+vxU~WIV& 下面我们可以对这几个问题进行分析。
:!vDX2o)\ dXKv"*7l 五. 问题1:一致性
>$gWeFu 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?|
#S[:Q.0 ; 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
w!NtN4> Ji7%=_@'-# struct holder
O,Xf.O1c {
"RuH"~o //
&i`\`6 q template < typename T >
7y",%WYSD T & operator ()( const T & r) const
H6<\7W89y {
K5x&:z return (T & )r;
q#v&&]N= }
a#X[V5|6Q } ;
P |c6V e![|-m% 这样的话assignment也必须相应改动:
dZ UB CtbmX)vE template < typename Left, typename Right >
KZn\ iwj class assignment
XVi?-/2 {
u</21fz' Left l;
MVV9[f Right r;
w{[OtGIi3 public :
qyMR0ai- assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
C& 0iWY\a template < typename T2 >
8UB-(~ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
I:s#,!> } ;
^ N]u gIS<"smOo 同时,holder的operator=也需要改动:
Q7`}4c) EfY|S3Av template < typename T >
uX@RdkC assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
%&bO+$H3 {
![os5H.b#q return assignment < holder, T > ( * this , t);
3O<:eS~ }
2<Pi2s' 6\(wU?m'/ 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。
H kDT14 `& 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
wm|{@z =LHE_ AA return l(rhs) = r;
^B2>lx\n 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。
Le"$k su> 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
EzK,SN# vX})6O template < typename Tp >
^w4FqdGM class constant_t
v\ggFrG] {
<Yfk7Un const Tp t;
9J_lxy} public :
)'(7E$d constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
g"|QI=&_J template < typename T >
+\G/j ]3f const Tp & operator ()( const T & r) const
M(o?I} {
|4BS\fx~N return t;
1]#qxjZ~ }
-Cv:lJj } ;
3dNOXk,# 9mkt.>$ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
',nGH|K. 下面就可以修改holder的operator=了
g@YJ#S (} jdV E/5 template < typename T >
aoQK.7 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
o~H4<ayy {
a6"Pe07t return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
iZGc'y }
DLe?@R5 OOS(YP@b 同时也要修改assignment的operator()
\;&9h1?Mn E[HXbj" template < typename T2 >
0 } uEM_a T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
s2)a8< 现在代码看起来就很一致了。
B<(v\=xZ !vHUe*1a{ 六. 问题2:链式操作
TO.?h! 现在让我们来看看如何处理链式操作。
K.G}*uy 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。
oe,L&2Jz@ 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。
ECqcK~h#E 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。
-m)N~>{qS 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
K5No6dsD MHmaut# template < typename T >
n; ;b6s5 struct result_1
'}4LHB;: {
wmdvAMN typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
4Mi~eL%D
( } ;
iZ2|/hnw G\&4_MS 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:
zz3Rld!b[ #` )zD"CO template < typename T >
U`sybtuBP' struct ref
p*E_Po {
yg\bCvL& typedef T & reference;
;g$s`l/
4 } ;
_svY.ps* template < typename T >
z( L\I struct ref < T &>
l/0TNOA {
FglCqO} typedef T & reference;
@1ZLr } ;
V~M>K-AL \xJTsdd 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
.q#2 op '|Dm\cy template < typename T >
:J` *@cDn typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
;i?Ao:] {
nf?;h!_7 return l(t) = r(t);
"&Ym(P }
fM,U| 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
Z'p7I}-qr 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
FM:ax{ *kE2d{h^=C 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
6U)Lhf\'o _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
]^:l?F\h _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
.n1]Yk;,1 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
pn?c6KvO 最后的布局是:
6O2 r5F$T Add
xo/[,rR / \
SOQm>\U'i Divide 5
e.9oB<Etp / \
/~*U'.V _1 3
HI6;=~[ 似乎一切都解决了?不。
qYZ\<h^ 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。
B]oIFLED 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。
KY$6=/?U_ OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
TZL)jfhj ?rC^@) template < typename Right >
(:W=8G,p assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
A;Rr#q< Right & rt) const
v{9< ATi {
tAH,3Sz( / return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
qg?O+-+ }
:9!?${4R 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
OLpE0gZ.|` 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。
R4=n">>Q 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。
Pda(O;aNU 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。
=BO} hk 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。
UV8,SSDTV 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?
aW$(lf2; 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
E ?(+v FRpTYLA2 template < class Action >
~3 4Ly class picker : public Action
1MV\Jm {
@4dB$QF`& public :
~9#[\/;" picker( const Action & act) : Action(act) {}
6+HpN"?e // all the operator overloaded
l%]S7|PKx } ;
J8w#J Vh1{8'GQ 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。
c%Ht;
sK`* 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:
{X$8yy2zC5 >
E;`;b template < typename Right >
G\3@QgyQ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
ImQ?<g8$ {
!l1UpJp return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
)HWf`;VQ }
m/l#hp+ bQc-ryC+. Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
w]Z*"B&h 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。
#xZ7% </0@7 template < typename T > struct picker_maker
apQ` l^ {
mD`v>L typedef picker < constant_t < T > > result;
& xOEp } ;
'&4W@lvyz template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
td{M%D,R" {
4A(kM}uRB typedef picker < T > result;
D>wq4u } ;
I g*68M< 7,U^v}$ 下面总的结构就有了:
)Cl!, m)~ 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。
Q $Y ]KV picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
m3zmyw} picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
/*=1hF 至此链式操作完美实现。
k fS44NV :[f2iZ" qzq_3^66 七. 问题3
A?I/[zkc 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
'?Fw]z1$ w yi n template < typename T1, typename T2 >
Z%_"-ENT ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
rMkoE7n {
.|x\6
jf return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
t.'| [pOV }
kGbtZ} W =@w,D.5h 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:
KICy!
"af P9(]9np,, template < typename T1, typename T2 >
b?Dhhf struct result_2
T;/Y/Fd {
#4uuT?! typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
3D<s# } ;
?2h)w=dO hxcRFqX" 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?
WN8XiV 这个差事就留给了holder自己。
VNKtJmt :=
OdjfhY !ER,o_T< template < int Order >
(80 Tbi~+ class holder;
@&!`.Y oy template <>
M1(+_W` class holder < 1 >
KI&+Zw4VL {
uA]Z" public :
pU4k/v555; template < typename T >
Imi;EHW struct result_1
\ZSZ(p#1 {
@lvvI<U typedef T & result;
YK(I' } ;
?"oW1a\ template < typename T1, typename T2 >
t+C9QXY struct result_2
D
vG9(Eh
{
AUCk] typedef T1 & result;
P,.<3W"4i } ;
70s. template < typename T >
,+`1 / typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
!V|%n(O" {
~fL:pVp return (T & )r;
34k}7k~n }
01bBZWX template < typename T1, typename T2 >
HR0t[* typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
pv/LTv {
>kK!/#ZA return (T1 & )r1;
(N63k1M }
Snm
m(. } ;
d1&RK2 3awh>1N2W template <>
tG1,AkyZ class holder < 2 >
?9jl8r> {
U~%V;*|4 public :
{@XzY> template < typename T >
0UV5}/2rP struct result_1
wD(1Sr5n {
Yc5{M*w typedef T & result;
IP)?dnwG } ;
Q<TD5t9 template < typename T1, typename T2 >
)`Zj:^bz9 struct result_2
h( lkC[a& {
Z^P]-CB|6A typedef T2 & result;
Dm=d
} ;
dy>iIc> template < typename T >
)HLe8:PG~ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
P<Wtv;Z1Z {
r&^LSTU0! return (T & )r;
,k% \f]a }
?fO
2&)r
template < typename T1, typename T2 >
1_chO?&,I typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
d[h2Y/AR {
<:v2N/i return (T2 & )r2;
)9(Mt_ }
q]1HCWde } ;
UkO L7M `R}q&|o7< BU\P5uB!V 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> >。
S4n ~wo 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
!8cS1(a 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
K YSyz)M} *-KgU'u? return l(i, j) = r(i, j);
~d+.w%Z` 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
A6?+$ Hr s)?=4zJ return ( int & )i;
942(a return ( int & )j;
6fP"I_c 最后执行i = j;
$UgQ1Qc 可见,参数被正确的选择了。
LyEM^d] Q> Lh.U,{ ^TC<_]7 +`;YK7o }sbh|# 八. 中期总结
tbx* }uy2 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:
{*/&`$0lH| 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
*2K/)( 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
#>I*c_- 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
SGuR-$U`) <W,M?r+
8M{-RlR {'.[N79xP =qQH,{]c6 xY3KKje 九. 简化
J$9`[^pV 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
'qhi8=* 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
g{t)I0xm 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
\0K3TMl)J 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
pN-l82]' +-*/&|^等
`v]|x,l+C 2. 返回引用。
?`m#Y&Oi =,各种复合赋值等
Z6.0X{6nA 3. 返回固定类型。
9-Y.8:A` 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
C\~!2cy 4. 原样返回。
NJ^H"FLS: operator,
0^5*@vt 5. 返回解引用的类型。
wt8?@lJ"/ operator*(单目)
-?m"+mUP 6. 返回地址。
1@xmzTC operator&(单目)
Dy_ayxm 7. 下表访问返回类型。
j -H2h operator[]
b7]MpL 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
aP#nK operator<<和operator>>
OKXELP 8'niew
5d OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
y:C=Ni&," 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
'Y6x!i2 NuL.l__W template < typename Left >
rA=iBb3` struct value_return
7GY3_` {
anM]khs? template < typename T >
N ,8^AUJ3& struct result_1
!x%$xC^Iz {
bgi
B*`z typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
xsPY# } ;
u$vA9g4 xI'sprNa_1 template < typename T1, typename T2 >
g>@T5&1q* struct result_2
<Mt>v2a3Y {
u\&F`esQ2 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
GKT^rc-YT- } ;
*bOgRM[ } ;
cft'% IEs V|vKYEFry j'2:z# 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
kMCgfL 4!l%@R>O2 下面我们来剥离functor中的operator()
2^V/>|W>w 首先operator里面的代码全是下面的形式:
d=*&=r0!C{ h'wI return l(t) op r(t)
SU8vz/\%y return l(t1, t2) op r(t1, t2)
=!V-V}KK- return op l(t)
[v,Y-}wQ) return op l(t1, t2)
5s /fBS return l(t) op
rAuv`.qEV return l(t1, t2) op
n'i~1pM,? return l(t)[r(t)]
?Dr_WFNjO return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
%UO ;!&K hFLLg|@ 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:
HZ_,f"22 单目: return f(l(t), r(t));
V\2&?#GZ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
3-%F)@n 双目: return f(l(t));
<,X?+hr return f(l(t1, t2));
5N5Deb#V 下面就是f的实现,以operator/为例
n0T>sE-9 axpn*(yE struct meta_divide
#P^cR_|\ {
'Cq)/}0 template < typename T1, typename T2 >
J+]W*?m static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
'^6jRI,
{
fRow@DI\ return t1 / t2;
W["c3c }
o&PPW~D+h@ } ;
av; ~e< sf(2~BMQI 这个工作可以让宏来做:
:krdG%r `#Yv(a2TY #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Ra~|;(
%d template < typename T1, typename T2 > \
ww^!|VVa static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
(G#QRSXc\ 以后可以直接用
o;^k"bo6 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
=]Vrl-a`^ 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
IMF9eS{L (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。。。)
o'hwyXy/S 8
FJ>W. xBevf&tP 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
0;6^fiSY; QV_e6r1t#m template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
qz]g4hS class unary_op : public Rettype
M<KWx'uV {
rO;Vr},3\% Left l;
&i8UPp% public :
Ic,V,#my unary_op( const Left & l) : l(l) {}
rT}k[ 5Y}=,v*h} template < typename T >
ML= :&M!ao typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
zo{WmV7[| {
N:]Ud(VRM return FuncType::execute(l(t));
qE W3k), }
X61p xPa 8`?vWJS template < typename T1, typename T2 >
EWX!:BKf typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
gb,X"ODq {
l^"HcP6 return FuncType::execute(l(t1, t2));
>qT4'1S*g }
Q&d"uLsx } ;
v?
VNWK2 QaAWO $RJpn]d
j 同样还可以申明一个binary_op
.V.x0 }c1?:8p template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
kd3vlp class binary_op : public Rettype
n\x@~ SzrX {
C2/B1ba Left l;
ZY Ci&l Right r;
4#c-?mh_ public :
7yDWc m_y binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
q%H#04Yh q4wS<,3 template < typename T >
S7fX1y[ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`r$c53|<u {
u+
?Wm40E return FuncType::execute(l(t), r(t));
O 6}eV^y }
.dvO Ut I[ WU"
Lu template < typename T1, typename T2 >
BWHH:cX typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(TjY1,f!H {
F#S)))#
return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
<hA1[S} }
g
AZe&"K } ;
aGRD`ra `uN}mC!r] ^jiYcg@_[ 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
Q Jnji 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
&0='z DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
rbEUq.Yk]~ 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。
}bZcVc2 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
@VVDN
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。。。
S#9EBw7 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
i4XE26B;e 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)
z|5Sy.H> 下面是修改过的unary_op
F6$QEiDu@ s,*kWy"jp template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
8FmRD class unary_op
tU :,s^E"# {
k ='c*`IE Left l;
ZI0C%c.~ 4-wCk=I public :
IB
sQaxt. \~O}V~wE unary_op( const Left & l) : l(l) {}
a0]n>C`~ =%\y E0# template < typename T >
c@]_V
struct result_1
mK>c+ u) {
"{&?t}rj+ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
0bt"U=x4 } ;
!|1GraiS N!u(G template < typename T1, typename T2 >
D@]*{WO struct result_2
X4D> {
X9YYUnR2 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
f.~-31 } ;
lg(*:To3B %~`y82r6 template < typename T1, typename T2 >
W_C#a'$ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
eVVm"96Q.; {
Jbmi[`O return OpClass::execute(lt(t1, t2));
,dG2[<?o }
)225ee> k7 0o=} template < typename T >
BM@:=>ypQ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
n&`=.[+A {
|K H&, return OpClass::execute(lt(t));
{} #W~1` }
4Hk eXS. O7MFKAaD } ;
qNH=
W?T8. 8l, R|$RKP &6yh4-(7 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
JIGoF 好啦,现在才真正完美了。
RbY=OOQ 现在在picker里面就可以这么添加了:
cr&sI=i h{R>L s template < typename Right >
EEU)eltI picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
"wB~*,Ny {
}AZ0BI,TI return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
S:*.,zC }
z^KMYvH
g 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
r fl-(_3 <vP{U LFi 8@ vw;GbQH( &Ow[ 十. bind
E*uz|w3S)Y 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
K!JXsdHK 先来分析一下一段例子
UX?EOrfJ XtJ_po .+;;-]}) int foo( int x, int y) { return x - y;}
wNHvYulI bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
C6$F.v bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
DRo?7_ 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。
u@;6r"8q 我们来写个简单的。
3rF=u:r7c 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
O0"u-UX{ 对于函数对象类的版本:
*gq~~(jH +/bT4TkML template < typename Func >
u~WE}VC struct functor_trait
<vMdfw"( {
\c"{V-#o\ typedef typename Func::result_type result_type;
.4jU G= } ;
BrWo/1b 对于无参数函数的版本:
_y,?Cj=u| !)Y T_ib template < typename Ret >
deRnP$u0 struct functor_trait < Ret ( * )() >
9`A}-YA! {
rq[+p typedef Ret result_type;
b5-W K; } ;
[>rX/a%c 对于单参数函数的版本:
j9V*f
HK 9Y6Ear .W template < typename Ret, typename V1 >
?)8OC(B8q struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
nB;yS< {
-<Wv7FNpD typedef Ret result_type;
8lI'[Y?3. } ;
\Ax[/J2aO 对于双参数函数的版本:
5IwQ<V ODggGB` H` template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
wM]j# struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
yF~iVt {
pb\W7G typedef Ret result_type;
TQor-Cymz } ;
@@?P\jv~ 等等。。。
3M?vK(zG>P 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
ySS
kw7 o
0-3[W'x< template < typename Func >
>+9f{FP
9 struct func_return
i^i^g5l! {
;Q1/53Y< template < typename T >
SR+<v=i struct result_1
m(CbMu {
yV'<l
.N typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
shn{]Y } ;
`8.Oc;*zu K}r@O"6*\
template < typename T1, typename T2 >
Po~u-5 struct result_2
p+t79F.js {
XOdkfmc+s' typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
~O;'],#Co } ;
i uNBw] } ;
kVH^(Pi 6v]y\+ 5D~>Ed; 最后一个单参数binder就很容易写出来了
8,5H^Bi 5ree3 quh template < typename Func, typename aPicker >
Ot^<:\<`G class binder_1
"!fvEE {
o#X=1us Func fn;
Q9[$8 aPicker pk;
jn+M L& public :
_:ORu Vk kOQq+_Y
template < typename T >
"I7 Sed7 struct result_1
zRz7*o&l {
ITq$8 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
b6LwKUl } ;
B(omD3jzN {eQ')f template < typename T1, typename T2 >
x'uxSeH$ struct result_2
Uc?4!{$X {
PXH"%vVF typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
r=`]L-}V } ;
z .xOT;t !Q0aKkMfL binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
h/AL`$ #Is/j = template < typename T >
RyJN=;5p typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
w|;kL{(W {
nj@l5[ return fn(pk(t));
\N?,6;%xB }
}'FNGn.~# template < typename T1, typename T2 >
;`TSu5/ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
//ZYN2lT4 {
4ZRE3^y\" return fn(pk(t1, t2));
EZz`pE }
tSZd0G<A<o } ;
Ga%x(1U[& &>0ape ]Q%|69H}B 一目了然不是么?
SvE|" 最后实现bind
#4iiY6 e/h2E dY yD0,q%B`} template < typename Func, typename aPicker >
WC?}a^
8 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Ke_&dgsq {
N~w4|q!] return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
<K#]1xCA }
@`</Z) o`!7~n 2个以上参数的bind可以同理实现。
XyS|7#o 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。
c04"d"$ x ]{[8$|Mg 十一. phoenix
,sM>{NK9R Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
I>]t% YKj WLb*\ for_each(v.begin(), v.end(),
G?y'<+Awt (
0B4&!J do_
[\j@_YYd [
${/"u3a_ cout << _1 << " , "
%/^kr ZD ]
bwo{
Lw~ .while_( -- _1),
Cw=wU/) cout << var( " \n " )
ic"n*SZa )
w(P\+ m <% );
)<6zbG W[dMf!( 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
s1[_Pk;! 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
+18)e;
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
j'?^<4i 那么我们就照着这个思路来实现吧:
NjTVinz rQncW~ wGqQR)a template < typename Cond, typename Actor >
H3#xBn>9 class do_while
"hRY+{m {
AX|-Gv Cond cd;
O1o.^i$-M Actor act;
!~'\Ey public :
)8c`o template < typename T >
4{'0-7} struct result_1
ZOFhX$I {
S=Ihg
typedef int result_type;
n0X_m@ } ;
s eFug C +-< do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
[;c'o5M& q2I;Ly\3o template < typename T >
CS 7"mE`{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
iL-I#"qT, {
lR!Sdd} - do
~&/|J)} {
&FWPb# act(t);
&`a$n2ycy }
n'/w(o$& while (cd(t));
7Q<uk[d0 return 0 ;
VV(>e@Bc4 }
H=vrF - # } ;
GHHErXT\a k'N `5M) d[.kGytUt 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
\/jr0): 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
Ae,-.xJ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
8#%p[TLj 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
*G^n<p$" 下面就是产生这个functor的类:
/EUv=89{! ]JX0:'x^ a;Ic!:L template < typename Actor >
PXGS5, class do_while_actor
=*.Nt*;; {
pRtxyL"y Actor act;
b#-5b%ON public :
ZdEeY|j do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
LxkToO{ 0fvQPs!O template < typename Cond >
L<>;E picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
c=l
3Sz? } ;
,ZcW+! Qp7|p ~UjFL~K} 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
pN<wO1\9 最后,是那个do_
|U?5%
L g$~3 @zD ?H7*? HV class do_while_invoker
%}cGAHV {
=:aH2T* public :
>Fm}s, template < typename Actor >
*=L3bBu? do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
aG?ko*A; {
t=iSMe return do_while_actor < Actor > (act);
4NL TtK }
P}o:WI4.cB } do_;
AiSO|!<.N 22|eiW/a 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
|XxA Fje 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
*L8Pj`zR 最后来说说怎么处理break和continue
i TY4X:x 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
~C<
X~$y& 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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