一. 什么是Lambda
H~a
~'tm 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
;=Ma+d# 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,
C\EIaLN< Y%XF64)6 ]JrD@ Vy ~U0%}Bbh class filler
;
oyV8P$ {
eDJnzh83 public :
X0G,tl void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
"m K`3</G } ;
&h-_|N MJ|tfQwhx c*;oR$VW 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
m,k0 h% IZ=Z=k{ 3iCe5VF S,c{LTL for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
42NfD/"g+s U.e!:f4{ --K)7 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
CO
wcus V eGSr 5/=$p:E> ';tlV
u 二. 战前分析
n<.7tr0f\ 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。
aZN?V}^+ 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
FDMQLx f Z hfp>D Uwc%'=@ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
X:GRjoa /* --------------------------------------------- */
&C9IR,& vector < int *> vp( 10 );
EYT^*1,E* transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
;6G]~}>o /* --------------------------------------------- */
O[ma% E*0 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
v$y\X3)mB /* --------------------------------------------- */
T}&A-V$ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
?Mjs [| /* --------------------------------------------- */
T:za},- for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
'Z{`P0/^o` /* --------------------------------------------- */
kL'4m for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
6] x6FeuS T
lXS}5^ C4mkt2Eb0a yu;EL>G_AY 看了之后,我们可以思考一些问题:
[V'c 1._1, _2是什么?
2(eO5.FYF 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。
JtFq/&{i 2._1 = 1是在做什么?
Y&6jFT_ 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。
1)X|?ZD]F 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。
7{#p'.nc5 b~gq8,Fatb q8{Bx03m6 三. 动工
j1_>>xB 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
,}t%7I .I`>F/Sjr O*u
%J*1F template < typename T >
2*cNd}qr class assignment
>ywl()4O {
q[U pP`Z% T value;
vMzL+D2) public :
)G2Bx+Z;L assignment( const T & v) : value(v) {}
C*YQ{Mz(f template < typename T2 >
T"g_a|7Tj T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
[<@L`ki } ;
dn h qg3Y .\b.l@O<Z b `P6Ox3 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
7!M; ?Y 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
gq('8*S $<-a>~^Tp OLG)D#m(4/ rmjuNy=( class holder
i+`8$uz {
,a5q62)q public :
nAP*w6m0j template < typename T >
K_MEd1l assignment < T > operator = ( const T & t) const
[vu;B4^" {
{QEvc return assignment < T > (t);
+Z"Wa0wA }
!zK"y[V } ;
ui?@:= 4rhHvp @WazSL;N 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:
(Aw@}! t]B`>SL3W static holder _1;
nAQ[
-NbW, Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
6nA9r5Ghv o "r for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
YIN* '!N 而不用手动写一个函数对象。
#?Ix6 {R y>C
!cYB Y~Uf2(7b5 /
B!j`UK 四. 问题分析
^@x&n)nzP 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。
T>'w]wi 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。
%qV:h# 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
s(X\7Hz_nC 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
`C4(C4u 下面我们可以对这几个问题进行分析。
HL{aqT2 <8(q. 五. 问题1:一致性
ftn10TO * 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?|
@0@WklAJA 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
i6bUJtL e\}@w1 struct holder
l9QI lTc7 {
OsOfo({I_ //
%|4Kak]:Q template < typename T >
OTYkJEC8\N T & operator ()( const T & r) const
UK6x]tE {
_E9[4%f return (T & )r;
;-JF1p 7; }
7b~uU@L` } ;
m2m
;|rr ,tXI*R 这样的话assignment也必须相应改动:
j~bNH~3 `{ Ox=+]M template < typename Left, typename Right >
c{kpgN class assignment
N(i.E5&9 {
C#[P<= v Left l;
0<V/[$}\D Right r;
$JOtUB{ public :
y:E$n! assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Q0-gU+ig template < typename T2 >
{yNeZXA> T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
z}SJ~WY'[ } ;
[m! P(o e>_a
( 同时,holder的operator=也需要改动:
3B]E2 *QN,wBQ template < typename T >
XnYX@p assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
/QB;0PrE {
?yG[VW return assignment < holder, T > ( * this , t);
a,fcKe&B }
`j3 OFC{7E xm=Gt$>.o 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。
sw9ri}oc 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
6lpJ+A57# n"?*"Ya return l(rhs) = r;
~|<'@B!6 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。
BW)@.!C 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
X+{brvM< C6g p}% template < typename Tp >
(-J'x%2) class constant_t
SWtqp(h]' {
Xtz29 const Tp t;
OGW3Pe0Z' public :
aQHR=.S]X constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
;eo}/-a_Xw template < typename T >
CY=lN5!J const Tp & operator ()( const T & r) const
I\Y N! {
KO`dAB F} return t;
N=U`BhL_ }
pq_U?_5Z'r } ;
t!xdKX& } W$7H "tg 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
oumbJ7X=L 下面就可以修改holder的operator=了
y<HNAGj o;DK]o>kH template < typename T >
By9CliOy: assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
+mft {
q`8
5- return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
HP7~Zn)c }
0`V=x+*, ,yp#!gE~ 同时也要修改assignment的operator()
@8w[Z o~ EhKG"Lb+ template < typename T2 >
8mOGEx T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
xVYa-I[Z 现在代码看起来就很一致了。
Z0M,YSn z iW2\;}y 六. 问题2:链式操作
fVZ92Xw
B 现在让我们来看看如何处理链式操作。
#I MaN% 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
v2r|)c,h 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
wQ/.3V[ 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
z&c} 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
com4@NK }Z\S__\9 template < typename T >
*qYw struct result_1
mcidA% {
o&M.9V?~~ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
_PGd\>Ve } ;
Xe:rPxZf~ V$FZVG/@# 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:
V60"j( ue?3;BF 5 template < typename T >
E`xpZ>$mPx struct ref
qnQ". {
y8C8~ -&OK typedef T & reference;
i`<L#6RBT } ;
*:+ZEFMq template < typename T >
IMM+g]#e struct ref < T &>
@d^DU5ats> {
hi(e%da typedef T & reference;
cL%"AVsj
> } ;
j( k%w Jqgm>\y 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
E
?bqEW( l{]KA4 template < typename T >
Yv)c\hm(7j typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
}/\`'LQ {
\ntUxPox. return l(t) = r(t);
p{v*/<.; }
Zl'/Mxg 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
h-O;5.m-P 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
_iDVd2X"H ?7lW@U0 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
oa=TlBk< _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
*_J{_7pwe _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
>z/.8!#Q +5 调用divide的对象返回一个add对象。
!%t2ZQJq 最后的布局是:
IG\Cj7{K^ Add
aO(iKlZ$ / \
t,r:=' Divide 5
oC}
u / \
q7_Ttjn-DV _1 3
/s+IstW 似乎一切都解决了?不。
rH,@"(p\ 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。
;/pI@Ck 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。
VpB)5> 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:
f8WI@]1F TF!v ,cX template < typename Right >
p_]b=3wt~ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
dHg[r|xC Right & rt) const
5D<ZtsXE {
[MKG5=kaE return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
.#iot(g }
/d! 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Og@{6> 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。
$`%Om WW{ 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
JKrS;J^97v 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
~b
X~_\ 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
.}Xf<G& 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
G3]#Du 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
Nmt~1.J Z1v~tqx template < class Action >
b$Dh|-8 class picker : public Action
W#^.)V {
'+vmC*-I( public :
r_,;[+! picker( const Action & act) : Action(act) {}
ZQ*Us*9I // all the operator overloaded
;PMh>ZE` } ;
{,*vMQ<^ 3iX\):4 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。
d:^B2~j 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:
H[OgnnM _/%,cYVc8! template < typename Right >
}a9G,@:k picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
W[j,QU {
rev*G: return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
%yjD<2J; }
4 83rU 'DpJ#w\81 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
dkDPze9l 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。
wsH _pF L1DH9wiQi template < typename T > struct picker_maker
vp*+Ckd {
#,6T. O typedef picker < constant_t < T > > result;
u-:3C<&> } ;
Ar,n=obG template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
,p(&G_ {
fn5-Tnsq* typedef picker < T > result;
nP*% N|0 } ;
Su?cC/ I_->vC|> 下面总的结构就有了:
]{\M,txo8 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。
1(:!6PY 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。
&|RTLGwX picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
vlEW{B;)Z 至此链式操作完美实现。
7:b.c eMFxdtH ZE_ 七. 问题3
hLk6Hqr7 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。
^eO/?D8~h b.\xPb template < typename T1, typename T2 >
O&|<2Qr ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-<5{wQE;| {
(*Q:'2e return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
woPj>M }
Za3}:7`Gu J,u-)9yBA< 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:
fG$LqzyqlK ~gMt
U template < typename T1, typename T2 >
rJCb8x+5a struct result_2
rvd%z7Z1o {
!3mt<i]a" typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
#C?M- } ;
sO6=w%l^ yrfV&C%=n 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
r@Jy*2[-Jq 这个差事就留给了holder自己。
%Pt){9b /}L2LMIm fHH template < int Order >
Rc1k_fZ} class holder;
xb9+- {<J template <>
S 593wfc class holder < 1 >
,R<9yEWm {
IVxZ.5:L$ public :
1TGRIe) template < typename T >
2xX:Q'\2 struct result_1
cY_ke {
fCJjFL: typedef T & result;
[?KGLUmTAI } ;
5~ :/%+F0= template < typename T1, typename T2 >
aVc{ aP struct result_2
3+h3? {
SZHgXl3: typedef T1 & result;
pWJEFm } ;
(?zD!%
k template < typename T >
`V\?YS} typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
=D Q:0w {
urjf3h[% return (T & )r;
\I523$a }
NM![WvtjW template < typename T1, typename T2 >
zB`woI28 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
?&~q^t?u {
V8TdtGB.|h return (T1 & )r1;
W [K.|8ho }
]6)u$4X6$ } ;
x4H#8ZK! [p`5$\e template <>
\'*M
}G class holder < 2 >
K SOD( {
y5m2u8+
public :
l&qCgw template < typename T >
_"yA1D0d_ struct result_1
e}d(.H%l0 {
uij^tN% typedef T & result;
RLnL9)`W } ;
!+^'Ej)z template < typename T1, typename T2 >
Y`bTf@EP> struct result_2
0C/ZcfFU~ {
N6}/TbfAR typedef T2 & result;
jj2\;b:a0 } ;
;'uQBx} template < typename T >
!#O[RS typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Hn(1_I%zF {
AO|9H`6U6F return (T & )r;
U"p</Q }
V\<2oG template < typename T1, typename T2 >
R5 4[U typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Rxd4{L
)n {
)&7.E return (T2 & )r2;
qVE0[ve }
~RuX2u-2&u } ;
c!4F0(n4 #[lhem] IC G!r)N0?_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> >。
&R_7]f+%) 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
`9J9[!+!` 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
_2hLc\# tZ9i/ =S return l(i, j) = r(i, j);
$Xu3s~:S 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
1Qf}nWy $?0ch15/ return ( int & )i;
gtA34iw return ( int & )j;
&S*~EM.l8 最后执行i = j;
K?!qNK 可见,参数被正确的选择了。
Kg$RT?q-C6 $El-pMq 5h#h>0F .w.:o2L LJ(WU)CPc 八. 中期总结
k5.5$<< T 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:
ns8s2kYcm 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
n_e'n|T 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
L9D`hefz 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
d7X&3L%Oq 'RK"/ZhqE PX
8 UVA r<e%;S 5XZ!yYB? @%R<3!3v 九. 简化
'+cI W(F? 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。
y~
=H`PAE 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
`um,S 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:
^hC'\09=c 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
2ndn8_l +-*/&|^等
\j>7x 2. 返回引用。
37/n"\4 =,各种复合赋值等
?0VR2Yb${b 3. 返回固定类型。
yJm"vN 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
aKbmj 4. 原样返回。
%T{]l;5 operator,
}Q/onBt 5. 返回解引用的类型。
AC)
M2; operator*(单目)
jV3PTU 6. 返回地址。
7Gc{&hp* operator&(单目)
\c}(rqT 7. 下表访问返回类型。
dw
bR,K operator[]
Q6@<7E]y 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
^"/^)Lb!@M operator<<和operator>>
&N|$G8\CY Iry$z^ 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。
9B: 3Ha= 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
2d !'9mA i<m(neX[H template < typename Left >
Pd*[i7zhC struct value_return
I0)`tQ+ {
w
)R5P[b template < typename T >
JbMTULA struct result_1
$1an#~ {
_IDZ.\'>$ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
pN%&`]Wev } ;
%iN>4;T8 Z4j6z>q E template < typename T1, typename T2 >
,BU;i%G&s struct result_2
7~/ cz_ {
%z><)7 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
iQwQ5m!d & } ;
yGZsNd {a& } ;
S(Yd.Sp *U?O4E9 NB"S,\M0 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
S\k < e3?=1ZB 下面我们来剥离functor中的operator()
(jgk !
6 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Ej(Jj\ :HkBP90o return l(t) op r(t)
+&Ld`d!n return l(t1, t2) op r(t1, t2)
tgK
I return op l(t)
}htjT/Nm return op l(t1, t2)
dj0; tQ=C return l(t) op
tMIYVHGy return l(t1, t2) op
]A#lV$ return l(t)[r(t)]
^:eZpQ [, return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
;;Q^/rkC )O]T}eI 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:
WSkGVQu 单目: return f(l(t), r(t));
=l,P'E return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
AlSO 双目: return f(l(t));
6OES'3 Cy return f(l(t1, t2));
'|C3t!H` 下面就是f的实现,以operator/为例
&NE e-cb[ X%1TsCKMj struct meta_divide
rH+OXGoB {
3FEJ
9ZyG template < typename T1, typename T2 >
b'H'QY
static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
k*.]*]
{
I2ek`t] return t1 / t2;
&|>+LP@8 }
24mdhT| } ;
H"C'<(4*\ ]n22+]D 这个工作可以让宏来做:
`BPTcL<W %`vzQt`> #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
w2)Ro:G template < typename T1, typename T2 > \
ou|emAV static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
DX>a0-Xj 以后可以直接用
L[` l80 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
s[1ao"sZ^ 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
Wgq|Q* (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。。。)
OG,P"sv sGvbL-S-f: \U~4b_aN 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
S:\i
M: (
?V`|[+u template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
FqKJids- class unary_op : public Rettype
yC,/R371k {
WeI+|V$ Left l;
|D3u"Y!:^ public :
Q M,!-~t unary_op( const Left & l) : l(l) {}
&K)8 #Ondhy%h[ template < typename T >
)Nv1_en<! typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
VSj!Gm0LB {
~xH&"1 return FuncType::execute(l(t));
+Q*`kg' }
!,WGd|oJ XX;4A template < typename T1, typename T2 >
30Yis_l2h typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
bdUPo+ {
"}]`64? return FuncType::execute(l(t1, t2));
# kI> }
R#(0C(FI^ } ;
F /b`[ KWwtL"3 W+XWS,( 同样还可以申明一个binary_op
7\u+%i;YZ zd?@xno template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
J(
}2Ua_ class binary_op : public Rettype
@u3`lhUcT {
6 Z/`p~e Left l;
;`9f<d#\ Right r;
1C[9}} public :
y!e]bvN binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
}fpya2Xt fGgt[f[ template < typename T >
#%"q0" typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4 p_C+4 {
&[.5@sv return FuncType::execute(l(t), r(t));
."K>h3(&V }
K,f:X g!: qZoDeN-CC template < typename T1, typename T2 >
UN I< r typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
I Mgd2qIC {
p:,Y6[gMo return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
~Eut_d }
d{
(,Gy>I } ;
W<Uu.Y{sG ffCDO\i({ E' 5*w6 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
f49kf** 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
@|!4X(2 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
;rh.6D l 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。
A 'qe2] 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
VFT@Ic#] 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。。。
?-??>& z 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
iP/v"g"g 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)
U%{GLO 下面是修改过的unary_op
wI#8|,]"z 7AG|'s['= template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
WlL(NrVA@@ class unary_op
l,wlxh$}( {
tz1@s nes Left l;
>hKsj{=R7 ^Fk;t public :
Q&m85'r5X Jx*cq;`Vee unary_op( const Left & l) : l(l) {}
c?::l+ 77e*9/6@ template < typename T >
^df wWP struct result_1
Z['.RF'` {
J )1 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
dzcF15H1 } ;
;yH>A ;,K% CjdM*#9lW template < typename T1, typename T2 >
?z
,!iK` struct result_2
*[MWvs:, {
rK~-Wzwu typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
*0WVrM06? } ;
Tw~R-SiS`s \BOoY# !a template < typename T1, typename T2 >
,|%KlHo^ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
:\](m64z; {
LS@TTiN
return OpClass::execute(lt(t1, t2));
3F9V,zWtTi }
6)HmE[[F D)* template < typename T >
O5dS$[`j\p typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<H[w0Z$ {
\u=d`}E return OpClass::execute(lt(t));
Q @}$b(b }
0'q4=!l $CcjuPsK } ;
D(cD8fn,J uLms0r\@! zal]t$z> 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
IrwQ~z3I 好啦,现在才真正完美了。
#-az]s|N 现在在picker里面就可以这么添加了:
^[ae
)} {9IRW\kn template < typename Right >
W5jwD picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
, 3R=8 {
Sn:>|y~ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
a[{qb }
AR"2?2<mJ7 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。
J_s`G w,~*ead 7j&
t{q5 _K5<)( ) bC&A@.g{ 十. bind
/"m s 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。
5hs_k[q 先来分析一下一段例子
]l7W5$26 @ #%,X),%- ^`H'LD int foo( int x, int y) { return x - y;}
$e^"Inhtqp bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
[o^$WL?c bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
oRfb4+H& 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。
Z'o0::k 我们来写个简单的。
31n"w; 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
vE ]ge 对于函数对象类的版本:
~Nh6po{ F`}'^> template < typename Func >
)! [B( struct functor_trait
" <bjS {
]+lT*6P* typedef typename Func::result_type result_type;
(6%T~|a } ;
3j#VKj+Uc 对于无参数函数的版本:
H4i}gdR B'/U#>/ template < typename Ret >
]#~J[uk struct functor_trait < Ret ( * )() >
1eXMMZ/? {
3=S|U, typedef Ret result_type;
8X;?fjl`" } ;
!~^2Mu(X 对于单参数函数的版本:
g |)>65v N2h5@*1Y template < typename Ret, typename V1 >
"|\hTRQ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
+U
fw {
UMcM&yu- typedef Ret result_type;
3 s\UU2yr } ;
Vjs2Yenx 对于双参数函数的版本:
-]EL|_; 2%/F`_XbP template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
O:]']' / struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
,#a4P`q'iC {
? Fqh
i typedef Ret result_type;
/%YW[oY{V } ;
]36SF5<0r
等等。。。
?Ld),A/c 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
~B<\#oO eDd&vf template < typename Func >
#y\O+\4e struct func_return
,Wtw0)4 {
}$?FR template < typename T >
Uo3 struct result_1
>iyNZ]."\ {
``xm##K typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
? [Yn<| } ;
|:)Bo<8 W83d$4\d template < typename T1, typename T2 >
)St0}?I~ struct result_2
p{?duq= {
fb
f&bJT typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Q}#4Qz~n } ;
RXRbW %b } ;
9FEhl~& Zf M]A) COi15( G2 最后一个单参数binder就很容易写出来了
m?-)SA w+m7jn!$ template < typename Func, typename aPicker >
5N9Cd[4 class binder_1
`JIp$ {
1@Ba7>%' Func fn;
H c/7x). aPicker pk;
e`Yj}i*bx] public :
4Q+ ,_iP _0[z
xOI template < typename T >
NK-}[!f struct result_1
v9T3= {
hyxv+m[ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
]W3u~T* } ;
l@4pZkdq e"@r[pq-{u template < typename T1, typename T2 >
Z%#e* O0 struct result_2
)~M@2;@L {
U& GPede typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
mmQC9nZ } ;
tFcQ.1 ( w4XqVT binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
m.P
F'_)/ b'(AVA template < typename T >
II^Rp],> typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.p{lzI9 {
h`Jc%6o return fn(pk(t));
<mX5VGY9^ }
J
rK{MhO template < typename T1, typename T2 >
dC<%D'L* typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
h5{//0 y {
s?<FS@k return fn(pk(t1, t2));
58?WO} }
{F_>cyR } ;
*b;)7lj0h 2?(/$F9X, $d1ow#ROgy 一目了然不是么?
xpZ@DK; 最后实现bind
l>jrY1u UXZ3~/L5 O )g=mv*9> template < typename Func, typename aPicker >
Qfe u3AT picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
[,&g46x22 {
aT/2rMKPF return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
BTsvL>Wy }
,T;sWl bLTX_
R 2个以上参数的bind可以同理实现。
W'Gh:73'} 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
\*PE#RB#6
||2%N/? 十一. phoenix
uWGp>;m eO Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Cpzd k~+H tzl,r"k3 for_each(v.begin(), v.end(),
i K@RQi (
+;H=_~b do_
`-nSH)GBM [
DKo6lP` cout << _1 << " , "
qV=O; ]
)~P<ruk>,C .while_( -- _1),
,!SbH cout << var( " \n " )
; 8VZsh )
`?:{aOI );
[/ CB1//Y va~:Ivl-) 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
7|Vpk&.> 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
@"cnPLh& operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Pf8_6 z_ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
[:,|g;=Y} uUl ;}W c[1{>z{G template < typename Cond, typename Actor >
jKP75jm class do_while
.yzXw8~S {
Ev#,}l+ Cond cd;
W9Us I Actor act;
XW'7 public :
~+\A4BW template < typename T >
b5p;)# struct result_1
}+ W5Snx {
Jbima> typedef int result_type;
m:EYOe,w } ;
")boY/ P/w q89yW)XG do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
a"+VP>4 ABEEJQ template < typename T >
4&]NC2I typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
GNG.N)q#C {
: Q,O: do
Z(E.F,k {
j%vxCs> act(t);
HVC|0} }
:U1V 2f'l3 while (cd(t));
R^E-9S\@ return 0 ;
WUDXx % }
PC=s:`Y}R } ;
4pDZ +}p Kd#64NSi$A PHsM)V+ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
NFU=PS$ 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。
G4F~V't 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。
#.j:P# 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。
9 Up>e 下面就是产生这个functor的类:
Rlr[uU_ Cn9MboXX gi
A(VUwI> template < typename Actor >
BZQJ@lk5 class do_while_actor
c1]\.s {
IxP$lx Actor act;
y9:o];/ public :
"Q23s" do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
~O~we '?|.#D#-c template < typename Cond >
OUHd@up@n picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Qe<c@i" } ;
Tq6@
1j6p HV3D$~g F IetV ]Ff6 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Z${@;lgP 最后,是那个do_
B@3>_};Ct BW)t2kR& zHj_q%A class do_while_invoker
KrECAc {
@0:mP public :
}>Lz\.Z/+[ template < typename Actor >
ku5g`ho do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
"%t !+E>nr {
P[cGCmM return do_while_actor < Actor > (act);
YAF0I%PYU }
qr/N ?, } do_;
\AR3DDm 6dCqS 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
iu,Bmf^oD 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
6? (8KsaN 最后来说说怎么处理break和continue
dZbG#4oO 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。
)ULxB'Dm 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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