一. 什么是Lambda
b-ZvEDCR 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
5HmX-+XpK 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,
Xmtq~}K> 7XdLZ4ub lqu1H& &C?]n.A class filler
Y,?rykRj {
-[ F<u public :
N>VA`+aFR void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
3EAu#c@q" } ;
`57ffQR9 G:f]z;Xdp H]YPMG< 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@
mCBcbN KO:o GUR IX-ir X1$0'usS for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
:eDwkzlHH 7Sr7a{ pnDD9u-4; 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
7ej"q LR}b^QU7 ~`T3 i 9QZ;F4 r 二. 战前分析
Xa+ u>1"2" 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
Ao 1*a%-. 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
h@l5MH=|% ]Y:|%rvVH Haiuf)a for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
entO"~*EX /* --------------------------------------------- */
C2FewsRz vector < int *> vp( 10 );
s4t>/.;x transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
KUZ'$oKg /* --------------------------------------------- */
"5]GEzM3O sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
><5tnBP|+L /* --------------------------------------------- */
1[/X$DyaK int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
"w=.2A:q /* --------------------------------------------- */
7 zK%CJ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
~-JkuRJ\ /* --------------------------------------------- */
6wfCC, 2 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
+.5 /4? #O qfyY! G[)QGZ}8b @ScH"I];uA 看了之后,我们可以思考一些问题:
3-srt^>w* 1._1, _2是什么?
r0}Z&>]66N 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。
E[^66(KR 2._1 = 1是在做什么?
6 C;??Y>b 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。
]Z2;sA 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。
$!ka8)
~ *tO7A$LDT nO2-fW:9] 三. 动工
o|(-0mWBQA 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
C%0 |o/Wi (Z;-u+ }.
Q]A;VNx }`M[%]MNc template < typename T >
9psD"=/" class assignment
z^O>'9# {
80LKxA;5N T value;
#:e52= public :
RT4ns +J1 assignment( const T & v) : value(v) {}
\XhzaM
template < typename T2 >
wSBDJvI T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
v4DF
#O } ;
c{7!:hi`x %5NfF65' {w1sv=$+ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
7;+:J;xf66 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Zw`Xg@;xP a>G|t5w 6m|j "m la[xbv class holder
[0w@0?[ {
0sLR5A public :
=4 36/O`K template < typename T >
sTU`@}} assignment < T > operator = ( const T & t) const
Z>{3t/` {
0Ou`&u return assignment < T > (t);
?n8gB7(FA }
Rku9? zf^ } ;
A90oX1l "(>P= 7kp$C?7K 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:
2r^| kTL{?- static holder _1;
: ) SLi Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
]4ya$%A )#N)w5DU for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
rp (nGiI 而不用手动写一个函数对象。
c~K^ooS- 2xN1=ug 4#{i 51u8.%{4 四. 问题分析
!U/iY%NE 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
.;8T* 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
)4vZIU# 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
9s8B>(L 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
prV:Kq ;O 下面我们可以对这几个问题进行分析。
h/j+b.| DDsU6RyN 五. 问题1:一致性
PMe bn$( 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?|
Q-k{Lqa- 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
mFC0f?nr mzLDZ#=b struct holder
s_}T-%\ {
hz\Fq1 //
3Sv<Viuo template < typename T >
9
,=7Uh#7 T & operator ()( const T & r) const
( 6|S42 {
XbsEO>_Z'A return (T & )r;
-K9bC3H }
p,.+i[V } ;
E"ijN s na,j 这样的话assignment也必须相应改动:
2>Bx/QF@< t."hAvRL template < typename Left, typename Right >
%"Q{|} class assignment
gJ6C&8tl {
{{7%z4l Left l;
%]S~PKx Right r;
0!!b(X( public :
[4KW64%l assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
![YLY&}s template < typename T2 >
tt2`N3Eu\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
?4GI19j } ;
+P2f<~ X YO09#>& 同时,holder的operator=也需要改动:
#05#@v8.f 5-3`@ (/ template < typename T >
]PJb 9$f2 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
5}@6euT5$ {
-`x$a&} return assignment < holder, T > ( * this , t);
JY8wo 5H }
.]}kOw:(# {1,]8!HBJ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
m{4e+&S| 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
eY^;L_7}p pCS2sq8RC return l(rhs) = r;
6m"_=.k% 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
yNMnByg3? 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
_R-[*ucq L5=Tj4` template < typename Tp >
(;T$[ru` class constant_t
RLBjl%Q> {
PYX]ld.E const Tp t;
m22M[L(q public :
WDc2Qt constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
*&]x-p1m template < typename T >
b37P[Q3 const Tp & operator ()( const T & r) const
P[6@1 {
6UOV,`:m+ return t;
(ds-p[`[m }
9t:P1 } ;
a=}JW] S(<r-bV< 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
>tTNvb5 下面就可以修改holder的operator=了
G?e"A0, [zmx template < typename T >
}GX[N\$N assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
$Ay
j4|_- {
\lwYDPY: return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
9|#YKO\\i }
1~/?W^ir vcTWe$;Q 同时也要修改assignment的operator()
q y"VrR h$7rEs template < typename T2 >
ZS[(r-)$F T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
rV.04m, 现在代码看起来就很一致了。
04>dxw)8 <$!^LKKzA 六. 问题2:链式操作
Bwv@D4bii 现在让我们来看看如何处理链式操作。
7 \)OWp 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。
)2t!=
ua 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。
foY=?mbL 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。
}`M53>C,gQ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
kNqSBzg 3NRxf8 template < typename T >
/c/t_xB struct result_1
Y
Y4"r\V {
E=!=4"rZF typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
$@k[Xh } ;
2K?~)q&t* m:|jv|f 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:
Esh3cn4 z*?-*6W template < typename T >
z<2!| struct ref
-+fbK/
{
.XD7};g typedef T & reference;
#LRN@?P } ;
gx+bKGB` template < typename T >
F)P"UQ!\ struct ref < T &>
\z"0lAv" {
$U=E7JO typedef T & reference;
V?"X0>]0 } ;
b=[gK|fu ;4XvlcGo 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
LDDeZY"xd R'bmE:nL template < typename T >
ILdRN typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
i
oCoFj {
Fr{u=0 X return l(t) = r(t);
Fl{:aq"3 }
{;.q?mj 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
#D8Z~U,- 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
h_Ky2IB$ Uawf,57v< 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
3k)W0]:|< _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
-1dbJ/) _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
0 5eth +5 调用divide的对象返回一个add对象。
ZI"L\q=|0# 最后的布局是:
!]]QbB Add
S |SN3)
/ \
C? pi8Xg Divide 5
VA4>!t) / \
J[E_n;d1 _1 3
yh9fHN)F 似乎一切都解决了?不。
_hP siZY9 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。
N[e QT 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。
O^fg~g X 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:
8\,|T2w,X A)9[.fhx template < typename Right >
v=!Ap ; 2L assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
WT(inf[ Right & rt) const
6u-@_/O5R3 {
d&S4`\g?8 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
5Z2E))UU }
Jh1Q)05 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Ki#({~ 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。
ut6M$d4 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。
4R_Vi[i 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。
3V")~m 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。
fQ>=\*b9x^ 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?
X r7pFw 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:
v(ABZNIn Nda,G++5( template < class Action >
$@m)8T class picker : public Action
_?UW,5=O {
3$Ecq|4J: public :
.Q'/e>0 picker( const Action & act) : Action(act) {}
Wxjv=#3 // all the operator overloaded
k2>gnk0 } ;
zqEMR>px Uh.XL=wY 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。
e">$[IhXtV 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:
M%=V vE.I ejq2]^O4c template < typename Right >
J?/.|Y]e picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
O6rrv,+_L {
u<8 f;C_ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
{"<6'2T3 }
]8,:E ]`O NOOP_:( 7H Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
:,.g_@wvG 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。
=[Lo9Sg jO'+r'2B9 template < typename T > struct picker_maker
3/sKRU {
x+~IXi>Ig typedef picker < constant_t < T > > result;
5`:+NwXS2 } ;
U3SF'r8 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
oicett=5 {
>FtW~J"X typedef picker < T > result;
C N9lK29F) } ;
-VK6Fq -w41Bvz0 下面总的结构就有了:
rE?(_LI 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。
(nP 6Xq 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。
SB5[PDL_q picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
\Ol3kx| 至此链式操作完美实现。
|7IlYy&: 8J|pj4ce gI^);JrTE 七. 问题3
<:#O*Y{ 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。
1VW;[ ocQ AF{k^^|H template < typename T1, typename T2 >
>`rK=?12< ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}qUNXE@ {
s>sIji return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
)k5lA=(Yr+ }
3#>;h .K![<eZ 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:
/'|'3J]HP \'(
@{ template < typename T1, typename T2 >
$@_7HE3 struct result_2
4}{S8fGk% {
JL~QE-pvD typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
f.Y9gkt3d } ;
T-7'#uB.m 3Rid1;L0U 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?
uM0!,~&9| 这个差事就留给了holder自己。
0x'-\)v>3 <j1l&H|ux, a,Gd\.D template < int Order >
NN5V|#
P} class holder;
&s!"pEZWck template <>
]2n&DJu class holder < 1 >
Hfer\+RX {
^G63GYh]y public :
DM6oMT template < typename T >
l*[ . struct result_1
myH:bc>6 {
9IL#\:d1 typedef T & result;
4 !lbwqo } ;
7>-y,?& template < typename T1, typename T2 >
m:TS
.@p struct result_2
)Q 8T`Tly {
IY|;}mIF typedef T1 & result;
t1HUp dHY } ;
@aR! -} template < typename T >
8$avPD3jx typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
<i'4EnO {
SdUtAC2 return (T & )r;
S~vbISl }
ZTG*| template < typename T1, typename T2 >
~p~8T typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
}~lF Rf {
OVO0Emv return (T1 & )r1;
owe362q }
k/nOz* } ;
z602(mxGg JH2?^h|{ template <>
woZ'T class holder < 2 >
E0=-6j {
p7(xk6W public :
Ty%4#9``0 template < typename T >
.<v0y"amJ struct result_1
/vPh_1 {
rtDm<aUh typedef T & result;
p}.P^`~j } ;
TyMRm template < typename T1, typename T2 >
?8Cxt|o> struct result_2
]}9cOb%I {
YZ\$b=- typedef T2 & result;
'{kNXCnZ } ;
]+[ NX)= template < typename T >
0CY_nn#3 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
"ffwh {
#{(?a.: return (T & )r;
P,!W\N%3 }
D8_m_M|P template < typename T1, typename T2 >
xMtl<Na
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
?n/:1LN, {
h 88iZK return (T2 & )r2;
_jef{j }
yhEU*\: } ;
D_O%[u} D0PP
?)Lktn9% 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
TJ`E/=J! 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
lfu1PCe5 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
^BjwPh4Z# mKZ?H$E%% return l(i, j) = r(i, j);
O7j$bxk/^ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
_6qf>=qQ`" BW:&AP@B return ( int & )i;
[7]p\'j return ( int & )j;
|LKhT4rE 最后执行i = j;
;: Hfkyy] 可见,参数被正确的选择了。
8x'rNb df#DKV: =(*Eh=Pw `e~/ 2Iz@lrO6 八. 中期总结
yVQqz 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
`a:@[0r0U 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
2U>1-p&dn 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
iUA2/ A 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
>;o^qi_$ $${ebt UuT>qWxQ8
.EH^1.|v {^9,Dy_D M O* m@ 九. 简化
?C.C?h6F5B 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。
Mim 9C]h( 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
e@p` -;< 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:
mMrvr9% 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
'm}~ +-*/&|^等
_@sqCf%| 2. 返回引用。
OjMDxG
w =,各种复合赋值等
/lttJJDU 3. 返回固定类型。
bm%2K@ /U 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
8[f]9P/i 4. 原样返回。
xQ1&j,R] operator,
;#/b=j\pi 5. 返回解引用的类型。
N3vk<sr@ operator*(单目)
2K,
1wqf' 6. 返回地址。
[$.oyjd operator&(单目)
H|F>BjXn5 7. 下表访问返回类型。
\R&`bAd k operator[]
8<)[+@$0 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
k4pvp5}% operator<<和operator>>
+ls *04 fLc<}DF 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。
nT|fDD| 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
JS&l
h S?hM template < typename Left >
G7%Nwe~Y struct value_return
0g]ABzTn {
p`{<q
- template < typename T >
Fxv~;o# struct result_1
jc;&g)Rv {
!SiZA" typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
<6p{eGAQV } ;
rVQ:7\=Z u9mMkzgSkP template < typename T1, typename T2 >
sF_.9G)S0 struct result_2
"TtK!>!. {
Gpe h#Q4x typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
QHMXQyr( } ;
?ZlwRjB\ } ;
P;hjr; 3zWY%(8t4? _PNU*E%s< 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
LdWeI /;HytFP 下面我们来剥离functor中的operator()
w'M0Rd] 首先operator里面的代码全是下面的形式:
aH"tSgi 0%FC;v0 return l(t) op r(t)
,dBtj8= return l(t1, t2) op r(t1, t2)
s.zH.q, return op l(t)
!6<2JNf return op l(t1, t2)
^N Et{]x return l(t) op
]o,) #/' $ return l(t1, t2) op
qcQ`WU{ return l(t)[r(t)]
X:8=jHkz return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
9IMRWtZWT EW2e k^ 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:
K<Yh'RvTD 单目: return f(l(t), r(t));
&??(EA3
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
5Odi\SJ& 双目: return f(l(t));
ODv)-J return f(l(t1, t2));
n6Q 3X
下面就是f的实现,以operator/为例
cY\-e?`=4 s)/i_Oe$\ struct meta_divide
.vpQ3m> {
n)`*{uv$ template < typename T1, typename T2 >
{j:{wW. static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Kn\Oj=4 {
4D\_[(P return t1 / t2;
A|RAMO@le }
*%Gy-5hM } ;
fM
S- )E6m}? H5 这个工作可以让宏来做:
wQ.ild Mqw&%dz'_ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
\8Blq5n-O* template < typename T1, typename T2 > \
LfgR[! static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
dhm; 以后可以直接用
A
FfgGO DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
xu+wi>Y^ 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
NSHlo*)} (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。。。)
i7 p#%2 }b\d CGVr i9.52 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
db#y]>^l LgUaX template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
!\|&E>Gy class unary_op : public Rettype
XHpoaHyx {
CUxSmN2[ Left l;
#+Vvf public :
o`RTvGXk unary_op( const Left & l) : l(l) {}
l[\[)X3$ 0dIJgKanGP template < typename T >
p[Q typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*"9b?`E {
%gw0^^A return FuncType::execute(l(t));
NRoi`
IIj }
{'d?vm!r .P ,\69g~A template < typename T1, typename T2 >
W4>8 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^{~y+1lt' {
AFMAgf{bD return FuncType::execute(l(t1, t2));
,C=Fgxw( }
-QZped;?* } ;
Z71"d" 3j.f3~" OSkZW 同样还可以申明一个binary_op
u1]5qtg" ^vG*8,^S=8 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
8swj'SjX class binary_op : public Rettype
BT#'<!7! {
xTAC&OCk^[ Left l;
7sLs+|<" Right r;
! *pK# public :
Q'Q+mt8u5 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
|n6nRE wW Ns1u0$fg template < typename T >
\f{C2d/6j typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@.CPZT {
`86 9XE return FuncType::execute(l(t), r(t));
=euoSH
D} }
Sl 6}5 u[d8)+VX
template < typename T1, typename T2 >
]MB^0:F- typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
E}1[& {
5jYRIvM[Q~ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
- }
Z }
t5eux&C } ;
IOIGLtB
s*]1d*B! H%])>
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
8Cm^#S,+ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
{W0]0_mI( DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Ko -<4wu 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
yiI&>J)) 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
RqcX_x(p 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
gCwg ;c- 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
'MG)noN5 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
:&TOQ<vM 下面是修改过的unary_op
WVwNjQ2PM 0c:CA>F template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
-?e~S\JH class unary_op
J@yy2AZnO {
?}lCS7& Left l;
]qv/+~Qs> AK[9fxrE public :
&OuyjW4 uMqo)J@s unary_op( const Left & l) : l(l) {}
jRq>Sz{8 BHFWig*{ template < typename T >
7i/?+| struct result_1
V?5_J% {
//6m2a typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
=2`s Uw} } ;
~'T]B{.+J UGR5ILf template < typename T1, typename T2 >
b/S4b struct result_2
^M?uv{354 {
KN+*_L- typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
TXy*- <#vR } ;
}-8K*A3 XPX{c|]>. template < typename T1, typename T2 >
q:nYUW o typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]vu'+F$ {
;%U`lE0 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
1>|p1YZ" }
8vaqj/ !})+WSs'"s template < typename T >
\ &_
- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
dd$\Q {
[ ra[~ return OpClass::execute(lt(t));
x{ZcF=4 }
|t.WPp5, u2U@Qrs2 } ;
f Z \Ev%F fT'A{&h|U uYO?Rb&} 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
N8mK^{ 好啦,现在才真正完美了。
cJH7zumM) 现在在picker里面就可以这么添加了:
(cA=~Bw[= w@oq.K template < typename Right >
-G*u2i_* picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
][0HJG{{g {
[!aHP?- return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
)ns;S }
o.j;dsZ 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
ZY][LU~l8 Vxk0oIk` R?]>8o, \3Xt\1qN4 &=s{ +0 十. bind
[i&tE.7 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
lUWjm%| 先来分析一下一段例子
(T`x-wTl k"L_0HK Zl* HT%-5 int foo( int x, int y) { return x - y;}
b\;QR?16R bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
d5u,x.R bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
U;{VL! 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
I:Z38xz -[ 我们来写个简单的。
\W$>EH 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
qP]Gl--q{ 对于函数对象类的版本:
ozGK
-$ 57r\s8 template < typename Func >
?DpMR/ struct functor_trait
w#"c5w~ {
l?#([(WM typedef typename Func::result_type result_type;
'rd{fe_g! } ;
0 J ANj 对于无参数函数的版本:
h3JIiwv0! r2H]n.MT template < typename Ret >
*Jp>)> struct functor_trait < Ret ( * )() >
9]kWM]B)o {
)DoY*'Cl typedef Ret result_type;
t,RR\S } ;
?{^T&<18t 对于单参数函数的版本:
."=Bx2 BfhOe~+i template < typename Ret, typename V1 >
Ak4iG2 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
tp0^%!*9 {
_u.l|yR typedef Ret result_type;
cL`l1:j\} } ;
..n-&(c32 对于双参数函数的版本:
N-vr_4{g #>!!#e!* template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
!m^WtF struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
6Lz&"C,` {
H,zRmK6A% typedef Ret result_type;
Bv/v4(G5g } ;
i;Gl-b\_h 等等。。。
dyg1.n#M} 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Ba@UX(t z+wBZn{0I template < typename Func >
(+T|B E3*# struct func_return
b%pLjvU {
G =lC[i template < typename T >
-<CBxyZa& struct result_1
(\SxG\` {
#mtlgK' typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
vY.p~3q :) } ;
~/gqXT"> @0t,vye template < typename T1, typename T2 >
JJ[J'xl@ struct result_2
kbOo;<X9A {
VE{t]>*-u typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
\t )Zk2 } ;
79S=n,O } ;
]Ub?Wo7F? w'cZ\<N[ |%TH|?kB 最后一个单参数binder就很容易写出来了
-KOE2f H%sbf&
gi template < typename Func, typename aPicker >
&o)j@5Y? class binder_1
+/AW6 {
80 p7+W2m Func fn;
6``!DMDt/P aPicker pk;
YZ'gd10T public :
=X>?Y, B \[ P/AC template < typename T >
5qUyOkI struct result_1
c 8E& {
vE& typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
?1 ?m4i } ;
-_A0<A . LD#]"k template < typename T1, typename T2 >
{fk'g(E8([ struct result_2
p?5`+Z {
E+[K?W5 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
L# (o(4g2 } ;
G9^!=
v@ X@jml$;$ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
lwjg57 Jfo#IRC template < typename T >
*`mwm:4 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$40tAes9 {
5f}wQ return fn(pk(t));
!=eui$] }
+*F ;l\R template < typename T1, typename T2 >
FRX'"gIR0 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
42X[Huy] {
2z&HT SI return fn(pk(t1, t2));
m!w(Q+*j }
JAc-5e4 } ;
;R|5sCb/m 9?@M Zh -:>Mi5/ s 一目了然不是么?
*7DQ#bD 最后实现bind
0FHN .gx*gX1< p\F*Y,4 template < typename Func, typename aPicker >
:/d#U:I picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
#L[Atx {
l.Qj?G return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
YzsHec }
So,EPB+ OG/R6k. 2个以上参数的bind可以同理实现。
$)z(4Ev 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
K^?/ W
4~a`D7 十一. phoenix
n:Ka@ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
,Q2` N{f .k Gg} for_each(v.begin(), v.end(),
<.+hV4,3 (
lc#su$xR> do_
pz#oRuujY [
"J3@Z,qW cout << _1 << " , "
;NBJ@E, ]
jQ(qaX&
.while_( -- _1),
r1JKTuuo cout << var( " \n " )
?neXs-'-p )
*)H?d );
x>Q\j>^ -05#/-Z= 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:
dI{)^ 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
K'Bq@6@C g operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
h@@2vs2 那么我们就照着这个思路来实现吧:
D3|y|Dr rp+&ax}Wh 68W&qzw.[r template < typename Cond, typename Actor >
FE" ksi 9 class do_while
F@)wi0 {
M7BJ$fA0E Cond cd;
Nz\=M|@(# Actor act;
gb(a` public :
9}:%CpD^~I template < typename T >
Ae;>
@k/|= struct result_1
m fg{% .1 {
7[.aAGTZ; typedef int result_type;
}&bO;o&> } ;
Y Dq5%N` I?EtU/AD do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
OpW4@le_r 9)];l?l template < typename T >
+MvcW.W~ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Qis[j-?: {
u
@?n3l do
oZQ%P {
LlrUJ-uC7 act(t);
2dFC{US' }
T:q!>"5 while (cd(t));
tF+m/}PM^ return 0 ;
294
0M4 }
QcU&G* } ;
u|BD=4* *G7/ )!s f@F? 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
iLIH |P% 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
eR$qw#%c* 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。
2I3MV:5 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。
]O,;t> 下面就是产生这个functor的类:
^M0e 0 EuOrwmdj xRuAt/aC template < typename Actor >
]p:s5Q class do_while_actor
J-P>
~
L" {
%scSp&X Actor act;
}4Ef31X8q public :
"eA4JL\%) do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
d%1j4JE{ jgQn^ template < typename Cond >
8'
M43n picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
S8(Y+jgk;a } ;
g\[?U9qN 2f2Vy:&O_ k?zw4S 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Oe:+%p 最后,是那个do_
_lcx?IV ^`XQ>-wWue 3x@t7B class do_while_invoker
omisfu_~E {
w~{NNK;"j public :
*~YU0o template < typename Actor >
yU<T_&M
do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
__dSEOGoe {
?Imq4I~) return do_while_actor < Actor > (act);
!VBl/ aU@ }
|=&[sC } do_;
j>Ce06G )zzZYs&| 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Q"itV&d, 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
&Azfpv 最后来说说怎么处理break和continue
~\B1\ G 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。
DyhW_PH2J 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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