一. 什么是Lambda
3Sf<oYF 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
U''/y\Z 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,
-05#/-Z= Gpo(Zf?
fg^$F9@ b-yfBO class filler
##EMJi {
Vw<=& w #K public :
}e& void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
,*wa#[ } ;
N>xs@_"o \Om.pOz fiES6VL 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:
OpW4@le_r x?y)a9&Hm &r;-=ASYzV Zu,rf9LMj for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
}L'BzSU@G D/5 ah_; _2R;@[f2 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
PB(mUD2"r #kR8v[Z "6[fqW65 ~Uz,%zU#3 二. 战前分析
Lf4c[[@%gd 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。
dmgoVF_qR 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
{r yv7G o $7:*jU 7y""#-}V[r for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
q@1b{q#C5 /* --------------------------------------------- */
k2(B{x}L vector < int *> vp( 10 );
+fBbW::R^ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
2_'{f1bVxz /* --------------------------------------------- */
\fj*.[, sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
W|XW2`3p /* --------------------------------------------- */
1MkQ$v7m int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
JPJ&k(P /* --------------------------------------------- */
qb'4x){ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
V+G.TI
P /* --------------------------------------------- */
C @3a/<6m for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
FZf{kWH #&u9z5ywM f*)8bZDD { }Q!./5 看了之后,我们可以思考一些问题:
lgWEB3f
. 1._1, _2是什么?
_Vul9= 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。
2l^hnog| 2._1 = 1是在做什么?
XRARgWj 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。
ebsZ 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。
fhp\of/@
R eLPWoQXt W/e6O?? O 三. 动工
pbc<326X" 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
+||y/}1 as%@dUK? <vS3[( [[
{L# template < typename T >
"Bn8WT2? class assignment
lqdil l\ {
s9^r[l@W0U T value;
Dfz3\|LJ public :
'$nm~z,V assignment( const T & v) : value(v) {}
"L ,)4v/J template < typename T2 >
8);G'7O T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
at<N?r } ;
<yt|!p-tS P qUjBP\ ^/c v8M= 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Hst]}g' . 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
K3g<NC _`|te|ccF 7# !RX3 $F&m('aB8
class holder
GQ-fEIi{ {
76 ]X public :
D_s0)|j$cy template < typename T >
XWd;-%`< assignment < T > operator = ( const T & t) const
cpLlkR O {
[T}Lq~ return assignment < T > (t);
@}{lp'8FYi }
S Lsw '< } ;
_EEOBaZ (D5sJ$&E@\ 2oBT
_o%/J 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
.Tm m b@s6jNhVO^ static holder _1;
,;D$d#\" Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Q%T[&A}3B @y ImR+^.7 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
`AcUxnO 而不用手动写一个函数对象。
5 *R{N
~> BG&XCn5g| _/c1b>kcso K`vc&uf 四. 问题分析
tg~@(IT}j 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。
/}kG$~
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
|d)*,O4s 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
y&&%%3 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
T1~G{@" 下面我们可以对这几个问题进行分析。
KkJrh@lk |O';$a1S 五. 问题1:一致性
nDU=B.?E{O 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?|
w\}@+w3b~ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
uB@~x Q_V ,wYA_1$$H struct holder
b0|;v-v {
$p;<1+! //
S*3*Q l* template < typename T >
@,^c?v T & operator ()( const T & r) const
zg>)Lq|VsT {
+Y!
P VMF return (T & )r;
zB68% }
wl.a|~- } ;
k}&7!G@T 5._1G| 3 这样的话assignment也必须相应改动:
;@<Rh^g] YwizA}a# template < typename Left, typename Right >
LX8A@Yct class assignment
F%ffnEJg {
oAprM Z7Y Left l;
$<da<}b Right r;
:B7dxE9[r public :
80GBkFjV assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
: *8t,f~s^ template < typename T2 >
csjCXT=Ve T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
UC@Jsj~f } ;
}bZb8hiG s9rKXY',:l 同时,holder的operator=也需要改动:
K41Gn A4{p(MS5 template < typename T >
OK" fFv assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
<~teD[1k" {
SVn $!t return assignment < holder, T > ( * this , t);
f\vMdY }
)}$]~
f4R )]tf|Mbu 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(U<H;Csk 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
`$t|O&z EC/=JlL`5 return l(rhs) = r;
_;mA(j 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
3}2;*:p4Y 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
+z|@K=d#| "F:V$,mJ template < typename Tp >
4TRF -f class constant_t
|,Kk#`lW<f {
*cP(3n3]R const Tp t;
?*^HZ~O1 public :
r
m constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
LeV";=_n template < typename T >
8?hZ5QvA(j const Tp & operator ()( const T & r) const
j6WDh}# {
*]:J@KGf return t;
az[# q }
w0X})&,{`m } ;
Vg(FF" ~gdnD4[G 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
vA2>&YDFX 下面就可以修改holder的operator=了
Dkg^B@5Xr 4\E1M[ 6
template < typename T >
>dJ[1s] assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
1i&|}" {
to;^'#B return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
<+UJgB
A- }
H8kB.D[7Q pQi |PQq 同时也要修改assignment的operator()
.I0M'L~!/L mu2|%$C;$ template < typename T2 >
2cjbb kq T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
26}fB 现在代码看起来就很一致了。
y~'%PUN >8|V[-H 六. 问题2:链式操作
D63?f\ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Z*n4$?%W 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
-/:!AxIH 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
NiYT%K% 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
5<M$ XT 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
+;,X?E] g %\L{Ud%7 template < typename T >
5+2qx)FZ struct result_1
:F_>`{ {
'~VF*i^4 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
rZ&li/Z } ;
WRrg5&._q hC4
M}(XM 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:
`>GXJ~:D[" JS/~6'uB template < typename T >
nErr &{C struct ref
mV0u:ws
{
p=V1M-
typedef T & reference;
Zrzv'; } ;
e8M0Lz#} template < typename T >
"xNP"S struct ref < T &>
-p"}K~lt: {
gnYo/q=K typedef T & reference;
Nza@6nI" } ;
=y >CO:^G% "ZL_ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
[_`@V4 k;K-6<^h template < typename T >
0+k..l typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
x`Wb9[u8 {
&Ez+4.srkh return l(t) = r(t);
Fkg%_v$ }
^Rtxef 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。
pgs<Mo$\%B 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
T7-yZSw-m Dw>)\\n{Kl 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
QQ=Kj%R _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
96S$Y~G#& _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
jxZf,]>T +5 调用divide的对象返回一个add对象。
EnmMFxu< 最后的布局是:
&-!$qUli Add
1<cx!=w' / \
A%X=yqY Divide 5
o+L[o_er / \
-zWNQp$ _1 3
8Zy*#[- 似乎一切都解决了?不。
'V8o["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。
+_25E.>ml 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。
DL d~ 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:
?]aVRmL n/`!G?kvI template < typename Right >
g}IOHE assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
cB_9@0r[S Right & rt) const
^6b5}{> {
2
6
>9$S return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
I!}V+gu= }
}{kn/m/ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
XfflD9M XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
tc{l?7P 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
5s;@ ;V 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
s
Ytn'&$\ 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。
(pHJEY 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?
&gW<v\6, 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:
um%s9 4E_u.tJ template < class Action >
:5'hd^Q class picker : public Action
Ujqnl>l {
j'Q0DF=GV public :
,1cpV|mAr picker( const Action & act) : Action(act) {}
}_-tJ. // all the operator overloaded
)A6=P%;}>I } ;
0LYf0^P *M$mAy< 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。
\}%_FnP0ZU 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:
>;F}>_i 1r*yYm' template < typename Right >
6
8fnh'I! picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
#xq3)B {
_/"e'@z return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
mM2I }
P.g./8N`z BHS@whj Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
q&O9W?E8dG 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。
<%W&xk MiKq| template < typename T > struct picker_maker
L_|iQwU% {
B*E"yB\NV typedef picker < constant_t < T > > result;
t-n'I/^5 } ;
<AiE~l| D template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
N H:Bdl3 {
HRQfT>"/ typedef picker < T > result;
$ %|b6Gr/& } ;
1HqN`])l/j Cs,Cb2[ 下面总的结构就有了:
nv7)X2jja 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。
Fp"c { 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。
YHke^Ind picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
&~x |w6M]J 至此链式操作完美实现。
PR AP~P&^ "vkM*HP ;%i-:<ac 七. 问题3
9eE
FX7 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。
A[`c+& WP Gp(Xw template < typename T1, typename T2 >
#6mw CA| ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
oK<H/76x {
jeO`45O return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
[9}<N2,9z }
,%zE>^~ tu@-+<* 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:
0LIXkF3^1 BPKrRex template < typename T1, typename T2 >
n$h+_xN struct result_2
mi5bk>o {
;*U&lT typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
n:?a=xY } ;
>MhZ(&iD \l# H#~ 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?
.<YfnW5/K 这个差事就留给了holder自己。
U[q3 9FR Uxe]T Y(ClG*6 ++ template < int Order >
vS:=%@c>ta class holder;
)7AjRtb!/ template <>
Dr(;A>?qG class holder < 1 >
31M'71s
{
CSwB+yN public :
LJ 9#!r@H template < typename T >
9\E];~"iP struct result_1
8u"C7} N_ {
\[8uE,=| typedef T & result;
RaymSh } ;
,wHlU-% template < typename T1, typename T2 >
`d
x.<R#, struct result_2
63t'|9^5 {
h^w# I typedef T1 & result;
B <HD } ;
QYAt)Ik9q template < typename T >
jCg4$),b typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
6pZ/C<Y|W {
>{rD3X"d return (T & )r;
k^s7s{ }
Z^K WYe'w template < typename T1, typename T2 >
(8~Hr?1B typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
jq|fIP {
/$FpceB!W return (T1 & )r1;
hsI9{j]f }
wqX!7rD/g) } ;
4]%MrSjS 0Yr-Q;O<f template <>
SuBUhzR class holder < 2 >
H~0B5Hl!F {
5<oV>|*@{ public :
%kQ[zd^ template < typename T >
<bywi2]z struct result_1
f4|ir3oy {
"T>;wyGW typedef T & result;
C}:_&^DQ } ;
S;nlC template < typename T1, typename T2 >
g zyi'K< struct result_2
}. V!|R, {
5hlS2fn typedef T2 & result;
<2^
F'bQV } ;
1%N[DA^<\ template < typename T >
ksAu=X: typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
{iTA=\q2O {
-{$L`{|G return (T & )r;
,mt=)Ac }
"Y=4Y;5q template < typename T1, typename T2 >
%
+M,FgW typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
d{]2Q9g {
?T'a{~]R return (T2 & )r2;
ey
U*20 }
/@LUD= } ;
mnq1WU;< __-V_(/b,x !L@a;L 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
}>'1Qg 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
E*}1_,q) 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
C4eQ.ep /nNrvMtv return l(i, j) = r(i, j);
0?'v|5} 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Tpp?(lT7r XhJYs q]]J return ( int & )i;
.:SY:v r return ( int & )j;
?]58{O(?c 最后执行i = j;
9XN/ wp 可见,参数被正确的选择了。
:b(Nrj&TQ[ mX@!O[f%9e bN>|4hS ?T8^tGD[ ]_:j+6i 八. 中期总结
5R*55@)
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
#pWeMt' 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
VP"C|j^I 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
;:w0%>X^ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
B>e},! ?&@a{- '2S?4Z p</V_BIW s-T#-raE JS(%: 九. 简化
o/I`L 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
p4wx&VLi 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
<io;d$=} 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:
e]3b0`E 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
p-2PC{% t| +-*/&|^等
U^9#uK6GM 2. 返回引用。
3TNj*jo =,各种复合赋值等
#Dl=K<I 3. 返回固定类型。
'/<f'R^ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Hni?r!8r 4. 原样返回。
_'U(q\ri operator,
M}N[> ,2' 5. 返回解引用的类型。
::p(ViYG operator*(单目)
<4D.H 6. 返回地址。
.2QZe8" operator&(单目)
PsyXt5Dk 7. 下表访问返回类型。
&z;1Z operator[]
]+@I]\S4 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
$5J~4B"%3 operator<<和operator>>
UO_tJN#X _K<Z OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
nT/Azg 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
&K-0ld(; i-`J+8|d template < typename Left >
:lp
V struct value_return
p!H'JNG {
K&TO8 template < typename T >
lVo}DFZ struct result_1
{4HcecT {
DkeFDzQ5 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
E6s)J -a } ;
DY8w\1g" #0 eop>O template < typename T1, typename T2 >
QK(w2` struct result_2
xcE<|0N
: {
,2`FSL%J typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
)|E617g } ;
#;F*rJ[XY } ;
)o_Pnq9_ 1'BC
R s=83a{#K 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
)wfqGkr=m! C0
o 下面我们来剥离functor中的operator()
2~)r,., 首先operator里面的代码全是下面的形式:
%%hG],w ]seOc],4 return l(t) op r(t)
?j@(1",=& return l(t1, t2) op r(t1, t2)
"|<U`3y6 return op l(t)
{# Vp`ji return op l(t1, t2)
G^qt@,n$; return l(t) op
XywsjeI4 return l(t1, t2) op
l1ViUY&Z return l(t)[r(t)]
Z:Y_{YAD return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
}MW+K&sIh }BJR/r 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
D;+sStZK3 单目: return f(l(t), r(t));
+$
0wBU return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
4LkW`Sbm 双目: return f(l(t));
zL/rV< return f(l(t1, t2));
(Kb_/ 下面就是f的实现,以operator/为例
ECr}7R% G)3Q|Vc struct meta_divide
P|QM0GI {
4~J g\@ template < typename T1, typename T2 >
+vO;J static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
/DoSU>%hK {
91ndr@*| return t1 / t2;
c^x5 E`{ }
F8d:7`lO@/ } ;
(KnU-E]L _tR?WmNH= 这个工作可以让宏来做:
*`~]XM@H pMLTXqL #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
.1A/hAdU template < typename T1, typename T2 > \
QpiA~4 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
sz+%4T 以后可以直接用
ANq3r( DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
GtpBd40" 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
-X_dY>>s (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。。。)
9|qzFmE# rIQ%X`Y *dPG[ } 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
QHgkfo (e_ l1O? template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
^!*nhs% class unary_op : public Rettype
8\Kpc;zb {
n'qWS/0U= Left l;
BKk+<#Ti public :
vX<^x2~9( unary_op( const Left & l) : l(l) {}
^:Fj+d F-%Hw template < typename T >
-SUK [<=X typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
aXh~w<5F {
)8*}-z return FuncType::execute(l(t));
\"1%>O* }
@cu#rWiG \/F*JPhy template < typename T1, typename T2 >
AfvIzsT0 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
V2>+s
y {
PM`iqn)@ return FuncType::execute(l(t1, t2));
usR+ZQaA }
ErxvGB(2 } ;
dry>TXG* \Sv8c}8 dQ= L<{( 同样还可以申明一个binary_op
N^f_hL|:9 iaHL&)[YK template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
RwUosh\W class binary_op : public Rettype
tP4z#0r2 {
O'h f8w Left l;
<kKuis6h Right r;
rUh2[z8: public :
@K\hgaQ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
W<>R;~) wWQt template < typename T >
Hq#q4Y typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
jx14/E+^ {
qi$nG_<<Z return FuncType::execute(l(t), r(t));
{'sp8:$a }
%\T#Ik~3 m\G45%m template < typename T1, typename T2 >
0( q:K6zI} typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)3.=)?XW {
=HjC.h return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Tly*i"[& }
rqz48~\lJ } ;
p# JPLCs !GnwE Zmm6&OZ% 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
~ DP5Qi 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
9Y+7o%6e DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
OmlM9cXm^4 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。
]z8Th5a?o 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
YRQ?:a{H 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。。。
E]W
: 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
%xA-j]%?ep 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)
r4Xaa< 下面是修改过的unary_op
|?
rO AjJ/t4< template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
;gLOd5*0 class unary_op
wRg[Mu,Q5 {
Z-3("%_$/ Left l;
e5(c,,/ 39A|6>-? public :
z9w]{Zd_,d Wr`<bLq1vs unary_op( const Left & l) : l(l) {}
WO$8j2!~# sl`?9-_[ template < typename T >
0E9 lv"3o struct result_1
,/Q`gRBh" {
hqa6aYY x typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
<5zr|BTF]F } ;
`>=@Kc m[v%Qe|~ template < typename T1, typename T2 >
r`i.h ^2De struct result_2
8X/SNRk6p {
vAjog])9s typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
h+w1 D} * } ;
f|Nkk*9$ >M^:x-mib template < typename T1, typename T2 >
>sQf{uL typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
P MI?PC[; {
\d3 ~kq3 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
qB+OxyT& }
'sTc=*p/ \F)WUIK template < typename T >
SeuDJxqopD typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!&5|:96o {
89t"2|9 u return OpClass::execute(lt(t));
/Mj|Px% }
2fXwJG' 8!
/ue.T } ;
Zzmo7kFx3 7!;zkou @2`nBtk 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
n g9_c 好啦,现在才真正完美了。
Wu/:ES)C 现在在picker里面就可以这么添加了:
`|mV~F| c*i,z template < typename Right >
goND S5} picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
bK{ VjXF {
&'Xgf!x return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
?v`24p3PC }
UG4I@@= 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。
IFW7MF9V '<'5BeU b5?k gY V9cj _|{Z850AS 十. bind
5g.Kyj| 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。
zjSHa'9* 先来分析一下一段例子
5mZwg(si CZ>Ujw=&k qRz /$|. int foo( int x, int y) { return x - y;}
( X+2vN bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
S;oRE'kk bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
J&B5Ll
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
I9xkqj 我们来写个简单的。
FI~=A/: 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
+G+1B6S 对于函数对象类的版本:
7Hj7b:3K&!
bDD29 template < typename Func >
E33WT{H&_' struct functor_trait
uo(LZUjPbN {
6$l?D^{ typedef typename Func::result_type result_type;
24wr=5p]Q } ;
K[x=knFO
对于无参数函数的版本:
;wTc_i &he:_p$x template < typename Ret >
xNa66A-8 struct functor_trait < Ret ( * )() >
qnqS^K,': {
FF0~i+5 typedef Ret result_type;
8L]Cc!~ } ;
(Ffa{Tt! 对于单参数函数的版本:
;|W:,a{kS _xBhMu2f template < typename Ret, typename V1 >
L(9AcP struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
[)il_3t {
igEqty!. typedef Ret result_type;
DyA1zwp} } ;
\tY7Ga%c 对于双参数函数的版本:
b
`bg`}x @ZrNV*&< template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
JY,oXA6O struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
hegH^IN M {
?.n1t@sG& typedef Ret result_type;
B\qy:nr j } ;
m\E=I5*/ 等等。。。
ltMcEv-d0 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
}*O8]lG D- O{/ template < typename Func >
E`{DX9^ struct func_return
/LtbmV {
4W<[& )7 template < typename T >
XqwP<5Z struct result_1
1=ZQRJW0B {
9[lk=1.qN typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
<q Q@OUI } ;
B~J63Os/ @;KvUR/+FE template < typename T1, typename T2 >
Dz/MIx struct result_2
BB ::zBg {
ZwiXeD+4 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
<*P)"G } ;
}o\} qu* } ;
6Q{OM:L/;. mS49l !DV0u)k( 最后一个单参数binder就很容易写出来了
N P5K1: .q!i
+0 template < typename Func, typename aPicker >
H+@?K6{h class binder_1
oq b(w+< {
|KO[[4b ?+ Func fn;
oa[O~z{~ aPicker pk;
K@:Ab'(P^| public :
" BLJh)i NbCIL8f] template < typename T >
P
m&^rC; struct result_1
3df5
e0 {
'-$cvH7_ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Y"nz l]T } ;
I]3!M`IMG 4vkqe6 template < typename T1, typename T2 >
n36iY'<) G struct result_2
"$ISun=8 {
-Rr !J37 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
V
'fri/Z } ;
8Z)wot ?crK613 t binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
l-x- F(^#_tXP template < typename T >
H\a\xCP3 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:)kHXOb. {
_::ssnG3jT return fn(pk(t));
:@@m'zF<; }
$ub0$S/Hu template < typename T1, typename T2 >
VN$7r typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
YkFERIa076 {
,p!IFS` return fn(pk(t1, t2));
&l4kwds R }
L:Mjd47L } ;
-8dz`o} &5[+p{2 E]S:F3 一目了然不是么?
K$r)^K=s 最后实现bind
.YP&E1lNi 73SH[f[g {.DY\;Q template < typename Func, typename aPicker >
^+k= ;nl picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
`tXd?E/e {
%|>D{q6C return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
o`
dQ }
sI09X6) $Zkk14 2个以上参数的bind可以同理实现。
@gM}&G08 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。
xVN!w\0 3Wx\Liw, 十一. phoenix
C@<gCM j," Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
#7}YSfm^6 ] ;CJ6gM~ for_each(v.begin(), v.end(),
<Z\{ijfvD (
2vb qz do_
MD3iWgM [
^&$86-PB/ cout << _1 << " , "
Tks"GlE*D ]
'$J M2 u .while_( -- _1),
{)
sE;p- cout << var( " \n " )
}U4mXkZF )
mgM"u94-] );
xO,;4uE ]KG.-o30 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:
h~z}NP 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
u0g"x_3 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
L{&=SR. 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Vo%Z| c%(Ndi )r)ZmS5O template < typename Cond, typename Actor >
>$)~B4 class do_while
=^_a2_BBl {
G2+ gEg Cond cd;
$M+'jjnP Actor act;
BQ70<m2D$ public :
4x@W]*i template < typename T >
obPG]*3 struct result_1
}7P[%(T5 {
p{``a= typedef int result_type;
vF>]9sMv } ;
(A=Z,ed $H]NC-\+> do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
aygK$.wos W"CG&. template < typename T >
PAxR?2m{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'fk6]&-I {
?5,I`9 do
Np+pJc1 {
uY/CiTWr act(t);
{zLgLBM }
^!n|j]aw while (cd(t));
_={mKKoHs return 0 ;
3TS:H1n }
D,(:))DmR } ;
,ei=w,O T7O) eV}H 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
6\-u:dvGI? 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。
Dk8@x8
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。
Kxz|0l 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。
~ tN/ 下面就是产生这个functor的类:
BglbQ'6p {y%@1q%" up0=Y
o@ template < typename Actor >
>g@@ yR, class do_while_actor
8s-X H {
Fdq5:v?k Actor act;
!C^>tmqS public :
IR;3{o do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
*&R|0I{> aVr =7PeF template < typename Cond >
BqA_CW picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
|oe } ;
<E^;RG wx!2/I> 9-24c 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
3a=\$x@ 最后,是那个do_
LX=v
_}l
J 2 &_>2"=<@ &fU48n1Uh class do_while_invoker
N S*Lv {
|+>U91! public :
?|!m template < typename Actor >
J Rj{Q 1J do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
T1x67 b
u {
CJs
~!ww return do_while_actor < Actor > (act);
{G<1. }
[qkc6sqo } do_;
(XFF}~>B. }nO%q6|\V 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
yT='V1 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
>Ad`_g6Wew 最后来说说怎么处理break和continue
,Ik~E&Ku2' 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。
`@vksjxu 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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