一. 什么是Lambda
1=BDqSZ@9 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
@P=St\;VP 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,
b`"E(S / X-1<YG ",/3PT O@JgVdgf class filler
Y g>W.wA {
ZeewGa^r public :
$YZsaw void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
lv
-z[ } ;
1d/-SxhZ
K&FGTS, z _qy> 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:
~\= VSwJ [A$5~/Q{U1 &v!=\Fig4 pR_cI]{=SA for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
FTM(y CN Jf\lnJTyU8 hZGoiWC 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
d:/8P985 W: Rs 0O @L^Fz$Sx .d<
+-w2Mu 二. 战前分析
<viIpz2jh% 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。
u@|izRk 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
aE}1~` u\YH,
V|=PaO for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
B$~oZ'4v /* --------------------------------------------- */
whb|N2 vector < int *> vp( 10 );
DLMG<4Cd~ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
e$F]t*)Xa /* --------------------------------------------- */
z;1y7W!v sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
=Y`P}vI]w% /* --------------------------------------------- */
Rz}?@zh_8 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
n}== /* --------------------------------------------- */
\PS{/XK for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
M99#\0=/ /* --------------------------------------------- */
^l1tQnj)7 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
=H*}{'# shW$V93< U3r[ysf ( Lj{V}^ 看了之后,我们可以思考一些问题:
\)'nxFKqV 1._1, _2是什么?
`|K,E 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。
b?Wg|D 2._1 = 1是在做什么?
3L/qU^` 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。
=ark?<E 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。
3/IQ]8g" b i^h&H _`lj
3Lm0> 三. 动工
u2HkAPhD 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
pAS!;t=n, rQiX7 EubR]ckB SNP.n)) template < typename T >
$ q*kD#;mh class assignment
-1Y9-nn[m {
gyH'92ck T value;
/x.TF'Z* public :
Q,Tet&in ) assignment( const T & v) : value(v) {}
]2G5ng' @ template < typename T2 >
<%eY>E T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
`B+%W } ;
yu"Ii-9z 2}j2Bhc `mPmEV< 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
^_4TDC~h 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
'^ '4C'J 1@IRx{v$ j`^':! cT{iMgdI? class holder
AoHA+>&U {
d7N;Fa3yL public :
HE&,?vioy template < typename T >
~`2w
ul assignment < T > operator = ( const T & t) const
}GvoQ#N {
G%)?jg@EA return assignment < T > (t);
>Bp%~8f }
xO'I*) } ;
~45u
a GZT}aMMSJ <B
5^ 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:
8>x.zO_.c> &_FNDJ>MCk static holder _1;
`;fh<kv Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
PK1j$&F hT6:7_UD for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
*ggTTHy 而不用手动写一个函数对象。
>(z{1'f{ T#Pz_
hAu 04tUf3> AIsM:sV] 四. 问题分析
2'g< H-[ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
=fMSmn1S 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
O{8"f\* 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
b3b 4'l 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
hTI8hh 下面我们可以对这几个问题进行分析。
.;WJ(kB\U (ohkM`83k 五. 问题1:一致性
LLmgk" 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
tW5\Ktjno 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
a:@9GmtV& vy/U""w` struct holder
&QE^i%6>\ {
';V(sRU@ //
I^Ichn template < typename T >
*lv)9L+0 T & operator ()( const T & r) const
@RotJl/> {
etf ft8 return (T & )r;
La%\-o }
)DMu`cD } ;
)ufHk DGY#pnCu 这样的话assignment也必须相应改动:
aM 0kV.O W9 y8dw. template < typename Left, typename Right >
Orh5d7+S class assignment
uZZ[`PA( {
QxnP+U~N Left l;
T~$ePVk>L Right r;
HY#7Ctn3 public :
zcJ]US assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
G_5sF|(mq template < typename T2 >
OxElvbM# T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
+C;ZO6%w } ;
)|LX_kyW /og}e~q 同时,holder的operator=也需要改动:
wlqV1.K u#p1W|\4 template < typename T >
M)Rp+uQ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
hM\QqZFyp {
ZJ"*A+IJx[ return assignment < holder, T > ( * this , t);
fLI@;*hL0 }
;KQ'/nII qU8UKI P 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。
VR?7{3 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
<6<uO\B\ s
cR-|GuZ return l(rhs) = r;
X1<)B]y 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。
Y'fI4 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
'G(N,vu[@ 37p0*%a": template < typename Tp >
#BS]wj2# class constant_t
PB>p"[ap4 {
W/oRt<:E const Tp t;
N(vbo public :
OpxVy _5, constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
yD1*^~ loJ template < typename T >
2DQ'h}BI const Tp & operator ()( const T & r) const
yE9JMi0 {
6(9Ta'ywZ return t;
lk.Q6saI1 }
gbpm:: } ;
k6JB%m\E 8e\a_R*(| 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
k`g+ 下面就可以修改holder的operator=了
w2]1ftY `RGZ-Q{_ template < typename T >
';aPoaO % assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
^\N2
Iu>6 {
8g>jz
8 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
/l(:H }
7vr)JT= R5]R
pW=G 同时也要修改assignment的operator()
;ok];4`a 4L!{U@' template < typename T2 >
q4Ye T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
|<y[gj4`T/ 现在代码看起来就很一致了。
KH pxWq $#R.+B 六. 问题2:链式操作
W\eB 现在让我们来看看如何处理链式操作。
x?CjRvT$ 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。
uzp!Y&C 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。
F!]UaEmV 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*yN*M6t 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
qgZ(o@\ !YJdi~q
template < typename T >
AX'(xb, struct result_1
7h&xfrSrD {
twgU ru typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
0?p_|X'_ } ;
EzNmsbtZ( Ix:aHl 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:
g-^CuXic }$qy_Esl template < typename T >
"Wi`S; struct ref
$Z{ fKr {
DVSYH{U4 typedef T & reference;
E}NX+ vYF } ;
7%7_i%6wP template < typename T >
!Z=`Wk5 struct ref < T &>
g<,v2A {
z[t$[Qg typedef T & reference;
ybS7uo } ;
J|xqfY@+ }1R k]$XC 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
{ +C>^b I5x/N. template < typename T >
&7@6Y{!/
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
?Fi-,4 {
@Wx_4LOhf return l(t) = r(t);
TqQ>\h"&_ }
0eQ5LG?) 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
ORtl~V' 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
:~T:&;q0 uL-i>!"L!} 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
=,T~F3pK _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
+ !_^MB kk _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
;U20g:K +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Q 5@~0 最后的布局是:
W{-N,?z Add
f2{4Y) / \
}WCz*v1Wq Divide 5
(Mtc&+n{ / \
8:t-I]dzk _1 3
a[(n91J0 似乎一切都解决了?不。
i( c2NPbX 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
Q;aZpi-E" 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
E#HO0]S OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
&)bar.vw/ 6eS#L2 1* template < typename Right >
:=i0$k<E/ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
/au\OBUge Right & rt) const
L3<XWpv {
hlUF9} return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
<M$hj6.tn }
QT|m N 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
e9%6+9Y XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
%djx0sy 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
QGshc 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
Upv2s:wa}z 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
C62<pLJf 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
_&dGo(B 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
aB'<#X$x sL\|y38' template < class Action >
MnX2sX| class picker : public Action
z4f5@ {
Y^6=_^ public :
t: [[5];E picker( const Action & act) : Action(act) {}
ax3:rl // all the operator overloaded
Q]|+Y0y}X } ;
o_5|L9 0\h2& 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。
Ft>ixn 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:
G+%ZN M.IV{gj template < typename Right >
Lqch~@E&%# picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
c3
wu&*p{ {
tXp)o>" return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
2XI%4 }
X`aED\#\h .7kVC Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
#);
6+v 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。
ZDVaKDqZ_ .4^Paxz template < typename T > struct picker_maker
3[e@mcO {
1:&$0jU&U typedef picker < constant_t < T > > result;
Br yMq ! } ;
ZR#UoYjupb template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
PkVXn
{
P0z "Eq0S typedef picker < T > result;
NKB!_R+ } ;
HFDg@@ ]3I_H+hU 下面总的结构就有了:
N9*$' 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。
tP:xx2N_ 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。
DX!$k[ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
6g.@I!j E 至此链式操作完美实现。
?.Kl/8ml >eEf|tKO FCP5EN 七. 问题3
A{c6XQR~z 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
|j!D _j#U 4B> l|% template < typename T1, typename T2 >
/z'j:~`E ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
R1wdQ8q {
MRC5c:( return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
e1IuobT }
/0\pPc*kA{ N&GcWcq 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
3{c&%F~! *FAg^G&1 template < typename T1, typename T2 >
N&ddO-r[s struct result_2
6@$[x* V {
jG^~{7# typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
zeua`jQ } ;
%!=YNm w%ip"GT, 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?
^Gyl:hN 这个差事就留给了holder自己。
%kUJ:lg;d !*cf}<Kmw },"g* template < int Order >
mb/3
#) class holder;
xz%ig^L template <>
y>#j4%D~4 class holder < 1 >
m2}&5vD8- {
%EpK=;51U public :
vx4&
;2 template < typename T >
m&%N4Q~X> struct result_1
m:^@AR1%d {
H}$#aXEAn typedef T & result;
T8\,2UWsj2 } ;
%sq=lW5R{b template < typename T1, typename T2 >
K)v(Z" struct result_2
:{AN@zC0\ {
hlVP_h"z typedef T1 & result;
K
l4", } ;
$K iMu template < typename T >
kQb0pfYs typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
eGE%c1H9a {
hT_snb;ow return (T & )r;
BNByaC }
IM#+@vv template < typename T1, typename T2 >
DTJ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Ky'^AN] {
u)V*o return (T1 & )r1;
PQ[TTLG\& }
K4rr.f6 } ;
9w(j2i
q K1hw'AaQ template <>
OYzJE@r^ class holder < 2 >
ZN)/doK {
4a 5n*6G! public :
:vr,@1c template < typename T >
CJC|%i3 struct result_1
\x+DEy'4;5 {
@<2pYIi8 typedef T & result;
*p-Fn$7\n } ;
}Q%>Fv template < typename T1, typename T2 >
L=p.@VSZ struct result_2
r" D |1 {
\xdt|:8 typedef T2 & result;
3xe8DD } ;
0g+@WK6y template < typename T >
UtutdkaS typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
dnx}c4P {
GGBe/X return (T & )r;
a~%ej.)l }
_c&*'IY[V template < typename T1, typename T2 >
Cam}:'a/` typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
?yz%r`;r {
aw 7f$Fqk return (T2 & )r2;
ZBXGuf }
lfA
BF } ;
^DH*@M 9,Mp/.T" \ *HC8kD a%$ 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> >。
Y1~SGg7(@ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
=j{jylC 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
H>r-|*n Wf?sJ`.%b return l(i, j) = r(i, j);
U\[V !1O 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
4A&e+kz&:R {$t*Mb0 return ( int & )i;
gB"Tc[l1 return ( int & )j;
(HF,p,h_ 最后执行i = j;
epL[PL} 可见,参数被正确的选择了。
EH3G|3^xz yI%>
w4Z EzyIsp> _ G225Nz;Y* yjO7/<2 八. 中期总结
~
/[Cgh0 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
CvW((<? 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
+wSm6*j7= 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
iF0a 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
'2tEKVb @}Ixr{t Lwcw%M] ;Y'\: ]~zJ7I h=tu+pn 九. 简化
16y$;kf8 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。
c-T
^
aR 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
z|<oxF. 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:
]Yu+M3Fq 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
_HK&KY +-*/&|^等
L8zqLDi& 2. 返回引用。
a7|&Tbv =,各种复合赋值等
;40m goN 3. 返回固定类型。
of`]LU: 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
"6dbRo5% 4. 原样返回。
`Y;gMrp operator,
@e,Zmx 5. 返回解引用的类型。
O}-7 V5 operator*(单目)
{|h"/ 6. 返回地址。
Qzhnob#C9 operator&(单目)
-X[[
OR9+ 7. 下表访问返回类型。
\?^wu operator[]
iq:[+ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
@qDrTH]5 operator<<和operator>>
@,&m`qzd+ @>@Nug2 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。
QL2y,?Mz7 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
B|=maz:_ aTm.10{^ template < typename Left >
weV#%6=5\ struct value_return
pCUOeQL(
{
zrO|L|F&P template < typename T >
=.oWg uzu struct result_1
ws?s {
I0vnd7 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
D,j5k3< # } ;
@>IjfrjV ,rI
|+ template < typename T1, typename T2 >
A4FDR# struct result_2
} XU:DE {
kV3j}C" typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
uW~,H}E } ;
$tHwJ!<$& } ;
Pu*HZW3l 8VmN?"5v 1!wEXH( 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
&i^NStqu yn[ZN-H~ 下面我们来剥离functor中的operator()
bDS1'Ce 首先operator里面的代码全是下面的形式:
8@KFln )[ SWsv, return l(t) op r(t)
Mgs|*u-5 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
mMAr8~A= return op l(t)
B9Q.s return op l(t1, t2)
Gy6qLM return l(t) op
Qz(T[H5%W return l(t1, t2) op
{U '&9_y return l(t)[r(t)]
%Dls36F return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
DIp:S&q2 "ue$DyN 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
#Rx"L&3Ue 单目: return f(l(t), r(t));
~:<@ ` return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
!b->u_ 双目: return f(l(t));
7 eQoc2X2 return f(l(t1, t2));
j4xr1y3^ 下面就是f的实现,以operator/为例
^s~n[ 6q[!X0u struct meta_divide
%)Uvf`Xhh4 {
h_chZB' template < typename T1, typename T2 >
x<j"DS}S)D static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
?U/Wio$@ {
`6N-MsP return t1 / t2;
u%1k }
8C,utjy } ;
ObyuhAR 4_762Gu% 这个工作可以让宏来做:
@Du}
Y`7#[g #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
#!Cter2 template < typename T1, typename T2 > \
#G+ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
-Bo~"q 以后可以直接用
hRa(<Z K DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
9g
&Ch9-/ 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
BZ;}ROmqk (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。。。)
Ym.l@( Rs F3#H G(OT"+O, 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
NC.P2^% QYTTP6 Gz+ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
yEUNkZ5^ class unary_op : public Rettype
PWk?8dL- {
]6BmCh Left l;
@> Ghfh>~D public :
&:;;u\ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
8f,'p}@!d 'ztL3(|X6 template < typename T >
Vo 6y8@\ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\l]pe|0EW {
'y6!%k* return FuncType::execute(l(t));
{y&\?'L' }
Y%)h)El
@nx}6?p\, template < typename T1, typename T2 >
9Z0CF~Y5 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
9]L! . {
CaYos;Pl return FuncType::execute(l(t1, t2));
MLt'YW^ }
iRUR4Zs } ;
C~KWH@ xQ#Akd= (9KDtr*(2i 同样还可以申明一个binary_op
=(.mf Rnj Jg?I= template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
5fegWCJ class binary_op : public Rettype
-4vHK!l {
YBtq0c Left l;
UbY~xs7_ Right r;
f3zfRhkIk public :
c}IX" binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
$m:2&lU3 fVH*dX'Jz template < typename T >
[ZKtbPHb typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
GX7 eRqz > {
2q-:p8 return FuncType::execute(l(t), r(t));
bB;~,W&E1 }
Q 7uAf3 @ .Z[M template < typename T1, typename T2 >
+~w?Xw, typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
<V$Y6(uMs {
:dY.D|j* return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
f@!
fW& }
i'W_;Y} } ;
<78$]Z2we Ha)3i{OM "Ju/[#VCJ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
k5aa>6K 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
R=vbUA DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
`26V`%bPkr 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
3$?9uMl# 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
lh,ylh 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。。。
ka5#<J7<p 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
W;Ud<7<;Z 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)
j-lSFTo 下面是修改过的unary_op
&'5@azU I&TTr7 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
JrCf,?L^ class unary_op
yu`KzIU {
<XQN;{xSa Left l;
a=J@yK :DtZ8$I`]C public :
UF&0&`@ Vs_\ykO unary_op( const Left & l) : l(l) {}
r6d0x k4qLB1&, template < typename T >
z5XYpi_;[ struct result_1
!,cQ'*<W8- {
Z/2,al\ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
3]O`[P,*% } ;
/S:w&5e MU_!&(X_ template < typename T1, typename T2 >
N]1V1c$G* struct result_2
5h`m]#YEG {
$}qDV>
qo typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
dtB[m^$ } ;
5f;n<EPy b#D9eJhS template < typename T1, typename T2 >
LP.HS'M~u typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Sm$p\ORa {
2y3?!^$ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
O&`U5w }
UWQtvQ
f ;[(=kOI template < typename T >
i&'#+f4t typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
zP_ ] {
E]?)FH<oP return OpClass::execute(lt(t));
ppAmN0=G }
oR*ztM
iuiAK } ;
w Y8@1>ah a?5WKO }x*7l`1 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
Ct4LkmD 好啦,现在才真正完美了。
lVP9= 现在在picker里面就可以这么添加了:
(C,e6r Y U(U@!G) template < typename Right >
&Fw[YGJayz picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
`TUZZz {
'S =sj}X return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
1TKEm9j]u }
$aB/+, 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
P+[QI
U b<[jaI0 xC<=~( qs=Gj?GwGQ ZB-QABn 十. bind
Fj
S%n$ 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。
,mB Z`X@N
先来分析一下一段例子
=v.{JV# dVa!.q_3 DhZ:#mM{ int foo( int x, int y) { return x - y;}
e"]"F{Q bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
9/#0?(K8 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
b`$yqi<[ 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
lK0s=4c{ 我们来写个简单的。
d:A}CBTSY 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
WrNLGkt 对于函数对象类的版本:
NwguP KacR?Al template < typename Func >
Do|]eD struct functor_trait
y<TOqn {
]fj- `== typedef typename Func::result_type result_type;
^V[/(Lq } ;
)CJES!!
W 对于无参数函数的版本:
M&r2:Whk LIF|bE9kd template < typename Ret >
u^Vh.g] struct functor_trait < Ret ( * )() >
jAXR`D {
cv2]* typedef Ret result_type;
2gt+l?O<PS } ;
^EF'TO$ 对于单参数函数的版本:
yf!,4SUkU zJ;Rt9<7- template < typename Ret, typename V1 >
nP<S6:s: struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
S.{fDcM {
q(78fZ *X typedef Ret result_type;
3QW_k5o } ;
Q
$]YD
pCM 对于双参数函数的版本:
y,Jh@n';| k0L] R5W template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
%Uy%kN_& struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Y(_KizBY {
P|N2R5(>T typedef Ret result_type;
G8eD7%{b:) } ;
zCt\o 等等。。。
ygN>"eP 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
L7]]ZAH!1 pE2QnNr' template < typename Func >
D?^Y`G$. struct func_return
(ew}
gJ {
A^ViDP template < typename T >
!siWEzw struct result_1
<?YA,"~ {
9t?L\ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Vo\H<_=G } ;
>)NQH9'1 tmO`|tn& template < typename T1, typename T2 >
e # 5BPI struct result_2
dy<27 = {
>.e+S?o typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
\7Qb229? } ;
'f+NW& } ;
)s)_XL =LI:S|[4 |f\D>Y%) 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Zsj`F9*e e`iEy=W template < typename Func, typename aPicker >
: lgi>^ class binder_1
Ow@v"L;jF! {
EiWd+v,QJQ Func fn;
$
KB aPicker pk;
)T1iN(Z public :
}^Gd4[(,g :_xh(W+2< template < typename T >
io.]'"> struct result_1
.IgRY\?Q {
K*Ks"Vx typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
uFG<UF } ;
gzf-)J e"k/d< template < typename T1, typename T2 >
OX\$ nQ\o struct result_2
W\8Ln> {
Z(e^ iH typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
?qmp_2:WU } ;
r8[T&z@_ w2dcH4& binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
C5*xQlCq} | kXm}K template < typename T >
+&5'uAe typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'c %S!$P {
O)]v;9oER return fn(pk(t));
Xgat-cy'DA }
[/|zH'j: template < typename T1, typename T2 >
=sgdkAYwP typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2'|8Q\,:4Z {
QA?oJ_}y return fn(pk(t1, t2));
fDh]tua }
.tnkT;T } ;
;a
r><w <+v{GF#R o&SSvW 一目了然不是么?
pf&ag#nr 最后实现bind
t
Rm+? s^hR\iY eGL<vX template < typename Func, typename aPicker >
tg\|? picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
2eb1lJdS {
)8,|-o= return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
gb" 4B%Hm }
4w93}t.z Z[?mc|*x 2个以上参数的bind可以同理实现。
e,0-)?5R 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。
3n]79+w@z *
F4UAQzYb 十一. phoenix
nP3 E Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
wTc)S6%7 j:,9%tg for_each(v.begin(), v.end(),
91Z' (
r!GW=u' do_
2C=Q8ayvX [
@'6"7g cout << _1 << " , "
ZDt?j ]
k N7Bd} .while_( -- _1),
Bc5+ss cout << var( " \n " )
vXE0%QE'Q )
L] %l51U );
F@YKFk+a BuOgOYh9 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:
Fhf<T` 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
EGVM)ur operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
r!
%;R?c 那么我们就照着这个思路来实现吧:
|nUl\WRd\ %aRT>_6" WXw}^v template < typename Cond, typename Actor >
GVGlVAo|@ class do_while
V3Z]DA {
g}LAks Cond cd;
0#_'o , Actor act;
i3$$,W! public :
fyknP)21I template < typename T >
Lgk struct result_1
dT|vYK}\ {
sD;M!K_ typedef int result_type;
3uWkc3 } ;
4?\:{1X= 49H+(*@v@ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
!69&Ld zi@]83SS# template < typename T >
cVnJ^*Z typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/] ^#b {
GL$De,V do
X{xBYZv4 {
#%0Bx3uM act(t);
W~1~k{A }
avQJPB)}Sb while (cd(t));
3?I;ovsM return 0 ;
Pe73g% }
>$WQxbwM( } ;
NoE*/!Sr ia @'%8 (t+;O; 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
ZBT1Y.qA 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。
46@{5)Tq 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。
: 18KR*;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。
=@&cH Y 下面就是产生这个functor的类:
s$ENFp7P EOj"V'! b?X.U}62_ template < typename Actor >
l e4?jQQ@L class do_while_actor
#DU26nCL {
TfYVw~p_ % Actor act;
soA|wk\A public :
t]jFo do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
s#~GH6/ 8BOZh6BV template < typename Cond >
,l YE picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
W!Hm~9fz } ;
^&@w$ >@xrs -VxTx^)> 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
4fk8*{Y 最后,是那个do_
y;wx?1) U4f5xUY0) V&8VwF^- class do_while_invoker
klg25 #t {
gxz-R?. public :
m7a#qs;, template < typename Actor >
hI%bjuq do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
^bg2[FV {
LEMfG~Czq return do_while_actor < Actor > (act);
VVH.2&`I }
d@`M
CchCB } do_;
JWvjWY2+P x3jb%`o#! 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
%VYAd)gC 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
x-OA([;/ 最后来说说怎么处理break和continue
f=C ,e/sw 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。
eAv4FA4g 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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