一. 什么是Lambda
%BLKB%5 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
>C3 9`1 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,
K$]B"
s +]vl8, 4@ 3R.cj e5KF ~0` class filler
EtGr&\, {
eqCB2u"Jq public :
a$:N9&P void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
O9)8a] } ;
M6!brj\[| q%9oGYjvQ @7'gr>_E 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:
ek!N eu>
GXVGU-br vq:j?7 E}2[Pb)e for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
2fB@zF
+Ti@M1A& (p!AX<=z 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
#u@!O%MJ Q pq0j^\ xE_[=7= Q-5wI$= 二. 战前分析
oZtz"B 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
,#loVLy 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
m(Ynl=c
rfoCYsX' l/LUwDI{ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
I|H mbTXa /* --------------------------------------------- */
lc7]=,qyF vector < int *> vp( 10 );
YeJdkt
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
} _z~:{Y /* --------------------------------------------- */
r%i{a sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
v%^H9aK_ /* --------------------------------------------- */
3RUB2c4 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
?dYDfyFfB /* --------------------------------------------- */
m<4Lo0?nS for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
n>UvRn.7kz /* --------------------------------------------- */
+qec>ALAg for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
6"(&lK\^ \Y$NGB=2[ @gOgs 1rC'sfz 看了之后,我们可以思考一些问题:
{w++)N2sh 1._1, _2是什么?
x!+a,+G 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。
F/Xhm91^ 2._1 = 1是在做什么?
I_rVeMw= 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。
we9AB_y 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。
(
9l|^w[" nDvWOt -E1}mL}I` 三. 动工
AdNsY/ Y( 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Ih0GzyU*4 D[mYrWHpn P}jr 8Z I
f(_$> template < typename T >
ra1hdf0" class assignment
NO1PGen {
;1nd~0o T value;
21qhlkdc public :
xjYFTb}! assignment( const T & v) : value(v) {}
BG"6jQh template < typename T2 >
1tDN$rM5 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
kAoai|m@R } ;
sAb|]Q(( -]e@cevy {~SR>I3sv 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
0/Csc\Xl 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
"Xqj%\ dj=n1f+;[ rZEu@63 iq#Z\Y( class holder
KR*/ye G!E {
Vk"QcW public :
cmTZ))m template < typename T >
"7g: u- assignment < T > operator = ( const T & t) const
7"NUof?i {
G>Q{[m$ return assignment < T > (t);
}Y[.h=X }
~4M]SX1z } ;
{9)f~EbM! Wq4?`{ G`pI{_-e 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:
k`- L5#` <1y%ch; static holder _1;
;23F8M%wH Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
#E#70vWp\O g%Z;rDfi for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
p"T4;QBxQ 而不用手动写一个函数对象。
O/Fzw^ 4l|Am3vzX yoH6g?!O D526X0 四. 问题分析
/<})+=>6f 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。
,YoIn 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。
7(jt:V6V 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
+,smjg:O 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Po2YDj` 下面我们可以对这几个问题进行分析。
"0
v]O~s (i`DUF'#y 五. 问题1:一致性
\^+sgg{ 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?|
O:#to 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
(]ORB0kl NmeTp?)m struct holder
W>"i0p {
AIE)q]'Q //
P"- ,^?6 template < typename T >
tDi<n} T & operator ()( const T & r) const
(\Dd9a8V- {
<_NF return (T & )r;
$tb$gO }
Y A;S'dxY } ;
~d
}- F
Hv|6zUX 这样的话assignment也必须相应改动:
+%FGti$[ /_ LUys/0 template < typename Left, typename Right >
0n1y$*I4 class assignment
RY*6TYX! {
4b 4nFRnH Left l;
yXDf;`J Right r;
7OT}V}iP public :
rtY0? assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Q<"zpwHR template < typename T2 >
vHao
y T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
FO*Py)/rX } ;
><$hFrR! -0>@jfP^D 同时,holder的operator=也需要改动:
gllXJM^ - &359tG0@P template < typename T >
75{QBlf<
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
E9|i: {
5^tL# return assignment < holder, T > ( * this , t);
&!~q#w1W-5 }
Wvcj\2'yd Lx2.E1?@ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
@ij}|k%* 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
+`\C_i- (zUERw\aX return l(rhs) = r;
7:;P>sF@ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
#SQFI;zj 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
o-/Xa[yC qdOaibH_ template < typename Tp >
3 bGpK9M~ class constant_t
gI^);JrTE {
GH%'YY3| const Tp t;
4Q0@\dR9 public :
@\gTi;u/x constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
/EY^u i template < typename T >
XOl]s?6H$ const Tp & operator ()( const T & r) const
; n2|pC^ {
YT;b$>1v return t;
3#>;h }
U^_'e_) } ;
/'|'3J]HP m35Blg34 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
A`4Di8'Me 下面就可以修改holder的operator=了
Q(lj&!?1k |_l\. template < typename T >
UA4Q9<>~ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
@Z$`c{V< {
U\S%Jq* return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
uM0!,~&9| }
0x'-\)v>3 <j1l&H|ux, 同时也要修改assignment的operator()
a,Gd\.D gi`K^L=C template < typename T2 >
a!"81*&4# T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
66\0JsT?3 现在代码看起来就很一致了。
#8;|_RU {8M=[4_`l 六. 问题2:链式操作
s{q)m@ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Z<a6U 3 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。
4)=LOGW 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。
=J.)xDx* 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-0`$! 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
@+",f] `Rj<qz^7 template < typename T >
mi|O)6>8n struct result_1
RMB?H)p+ {
9GS<d.#Nvc typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Cna@3)_ } ;
gF%lwq 8F0+\40 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
,hK0F3?H> 8VvoPlo template < typename T >
:oF\?e
struct ref
]*{QVn( {
#bPio typedef T & reference;
g~d}?B\<@ } ;
Egt;Bj#% template < typename T >
`gqBJi struct ref < T &>
5EIhCbA {
ErF;5ec typedef T & reference;
`>RJ*_aKEI } ;
HzB&+c?Z /LhAQpUQT5 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
/_rAy 9bjjo;A template < typename T >
i;^
e6A> typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
LBtVK, ? {
M;W{A)0i1 return l(t) = r(t);
Kp"mV=RG2T }
!@-j!Ub 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
oaI7j=Gp 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
NFGC.< Ns9cx 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
1?HUXN#, _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
eif<aG5 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
w5jH#ja +5 调用divide的对象返回一个add对象。
'j$iS W& 最后的布局是:
io
cr Add
h 88iZK / \
f(DGC2R
< Divide 5
A<iF37. / \
V_U$JKJ1= _1 3
q
/|<>s 似乎一切都解决了?不。
yY*OAC 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
H;s0|KRgJ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
uc%75TJ@ OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
-;T>4B= 2uw%0r3Vi6 template < typename Right >
Z5Ao3O@ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
;^:~xJFx| Right & rt) const
N`y!Km
{
,KkENp_ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
wpY%"x#-+= }
.CI]8O"3y 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
'jcDfv(v< XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
<(d^2-0 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
5<4njo?k 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
{#q<0l 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
.D^k0V 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
2U>1-p&dn 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
iUA2/ A >;o^qi_$ template < class Action >
*P:`{ZV7=W class picker : public Action
FHM^x2 {
$ sEe0 public :
.)})8csl.d picker( const Action & act) : Action(act) {}
j]J2,J // all the operator overloaded
qfppJ8L } ;
s;}';# 0"u*K n 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。
qChS} Q 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:
J~ v<Z/gm 4'+/R%jk" template < typename Right >
_@sqCf%| picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
OjMDxG
w {
7r"!&P*, return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
/lttJJDU }
8c+i+gp! EPI mh Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
t> &$_CSWK 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。
ceVej' ;^}cZ template < typename T > struct picker_maker
lZ^XZjwoM {
CJjma=XH typedef picker < constant_t < T > > result;
/c/!13| } ;
H|F>BjXn5 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
\R&`bAd k {
K]@6&H-b| typedef picker < T > result;
k4pvp5}% } ;
H)
q9.Jg ZH_ J+ 下面总的结构就有了:
}K"=sE 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。
A &w)@DOe 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。
E3,Z(dpX! picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
w
\0=L=J 至此链式操作完美实现。
(U!WD`Ym E_WiQ?p
0plRsZ} 七. 问题3
I"sKlMD 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。
l:Ci'= ]t0?,q.$7 template < typename T1, typename T2 >
N
Ja]UZx ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{ +
[rJ_ {
sdS<-!
%u4 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
,PRM(n - }
=h&DW5QC X@x:
F|/P 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
pl fz)x3 X~GZI*P template < typename T1, typename T2 >
FjiLc=RXXz struct result_2
}}t"^m s {
BT d$n!'$n typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
]N1$ioC# } ;
+t.T+`
EG 56?U4wj7{ 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?
a;*&q/{o 这个差事就留给了holder自己。
$6fHY\i#R \jq1F9, MrOW&7 template < int Order >
.&r]
?O class holder;
n0Ze9W+< template <>
h]@Xucc class holder < 1 >
@!%<JZEz3 {
e
yTYg public :
W'gCFX template < typename T >
pPQ]#v struct result_1
cty~dzX^ {
9Od
Kh\F ( typedef T & result;
f=/ S]o4/3 } ;
8qS)j1.! template < typename T1, typename T2 >
1%EY!14G+ struct result_2
?_<ZCH {
&e,xN; typedef T1 & result;
qf24l&} } ;
WHE*NWz>q template < typename T >
?A62VV51CN typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
G-"#3{~2 {
*#UDMoz< return (T & )r;
lzS"NHs<g( }
kf "cd1 template < typename T1, typename T2 >
'ARQ7 Q[` typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
r)X?H {
%5F=!(w return (T1 & )r1;
*WX6C("M }
b;soMilz } ;
%HYC-TF# )-
2^Jvc template <>
5^*
d4[&+ class holder < 2 >
X/gh>MJJ< {
",Q \A I public :
!EpP-bq'* template < typename T >
Grjm9tbX} struct result_1
CUxSmN2[ {
#+Vvf typedef T & result;
JvHJ*E } ;
>b{%j8uM template < typename T1, typename T2 >
;Kkn7&'F struct result_2
:4Q_\'P {
BIcE3}dS8 typedef T2 & result;
b GwLfU } ;
/tt template < typename T >
aK1|b=gVj typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
P\N`E?lJL {
g-*@I`k[ return (T & )r;
3QV|@5L`[ }
AFMAgf{bD template < typename T1, typename T2 >
aYPzN<"% typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
\n<N>j@3 {
IK%j+UB return (T2 & )r2;
i$og
v2J }
.4KXe"~E } ;
~=0zZTG 4|++0=#D$ /5yWvra 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> >。
N{Is2Ia 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
5,?9#n\E, 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
kv(N/G /1MO]u\ return l(i, j) = r(i, j);
-u{k 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Q'Q+mt8u5 |n6nRE wW return ( int & )i;
vaK$j!%FE return ( int & )j;
rm"bplLZA 最后执行i = j;
W*U\79H 可见,参数被正确的选择了。
AeUwih.
4 FirmzB Il5 A E7>jkHB 7Bmt^J5i&t C'5i>; 八. 中期总结
:Z=A,G 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
MWhFNfS8= 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
IL>Gi`Y& 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
{SROg;vA 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
vn,L),"= TSuHY0.cp 'iL['4~. l|N1u=Z MR+ndB< })"9TfC 九. 简化
}B0V$ 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。
=AR'Pad 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
9*,5R,# 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:
ld2\/9+n 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
2I>C A[qp +-*/&|^等
%W`pTvF 2. 返回引用。
>_&+gn${ =,各种复合赋值等
40q8,M 3. 返回固定类型。
`^w5/v# 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
NO9Jre 4. 原样返回。
;o8cfD .z operator,
Xb;CY9& 5. 返回解引用的类型。
zo]7# operator*(单目)
/{qr~7k,oQ 6. 返回地址。
NTVG'3o operator&(单目)
^(&:=r.PC 7. 下表访问返回类型。
o.k#|q operator[]
"$Rl9(} 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
lWOB!l operator<<和operator>>
M}@^8 0 ]NsT0M 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。
l<qxr.X 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
]p#Zdm1EL KN+*_L- template < typename Left >
TXy*- <#vR struct value_return
eUBk^C]\ {
6= 9 template < typename T >
JQbI^ef_; struct result_1
+F67g00T| {
OjZ+gl} typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
v3aiX } ;
r*,]=M W `CHgTkv template < typename T1, typename T2 >
}b,a*4pN struct result_2
Grw_SVa^ {
0>.'w\,87B typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
)EcF[aO } ;
Hj2P|;2S } ;
y0=BL a2YdkdjT >GZF\ER 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
?mF-zA'4] mXa1SZnE 下面我们来剥离functor中的operator()
du47la 3 首先operator里面的代码全是下面的形式:
tpCEWdn5 u,'c:RMV return l(t) op r(t)
flmcY7ZV return l(t1, t2) op r(t1, t2)
VSP[G ,J. return op l(t)
3-_4p8OK return op l(t1, t2)
kW/ksz0) return l(t) op
$]%k
<|X return l(t1, t2) op
vmmu[v return l(t)[r(t)]
Wje7fv return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
l sUQ7%f 1 bv L 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
9`vse>,-hg 单目: return f(l(t), r(t));
2@A7i<p return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
;N4mR6 双目: return f(l(t));
wV(_=LF return f(l(t1, t2));
n}._Nb
5 下面就是f的实现,以operator/为例
9Uk9TG 5 V#sANi?mpo struct meta_divide
+/UInAM {
Ya,>E@oc template < typename T1, typename T2 >
\W$>EH static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
n){\KIU/O {
&,K;F' return t1 / t2;
]Q)TqwYF }
3EzI~Zsx } ;
L-=^GNh '3<YZWS 这个工作可以让宏来做:
i44KTC"sB ,cj34W`FWq #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
{qh`8 template < typename T1, typename T2 > \
LfK <%(: static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
e4?}#6RF 以后可以直接用
z{AfR2L DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
6:h!gY 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
KL -8Aj~ (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。。。)
C0kwI*) ."=Bx2 BfhOe~+i 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
1FY^_dvH F v(zql template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
7eu7ie6 class unary_op : public Rettype
EI/_=.d {
g:OVAA Left l;
xx41Qw>\W public :
_YbHnb unary_op( const Left & l) : l(l) {}
hQX|wWh /~AajLxu3W template < typename T >
P:CwC"z>sS typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L18Olu {
McA, return FuncType::execute(l(t));
WI~';dK2] }
w`i3B@w |E!xt6B template < typename T1, typename T2 >
a:@Eg;aN*O typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
a*vi&$@`Z1 {
Y}F+4 return FuncType::execute(l(t1, t2));
Z;Tjjws }
4J_18.JHP } ;
h`jtmhoz ,wnF]K2D0 i\,#Z! 同样还可以申明一个binary_op
<;_X=s`f, 9/Q5(P template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
`bivAL class binary_op : public Rettype
v`nodI {
iiO4.@nT Left l;
;l~gA |A Right r;
w'cZ\<N[ public :
|%TH|?kB binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
-KOE2f VIynlvy template < typename T >
!_zmm$bR
typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L+d_+:w {
Y$%Ze]~ return FuncType::execute(l(t), r(t));
4xg%OH }
9n44 *sZ `_z8DA}E template < typename T1, typename T2 >
/S P^fB*y typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.K:>`~<) {
E[e '' return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
`)K1[& }
?$8OVq.w, } ;
K{"(|~=U .7cQKdvcC Rz%+E0 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
'N'EC`R 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Z?1.Y7Npr DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
-YRF^72+ 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
C3WqUf<8`{ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
kjjO<x?&* 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
IDwneFO 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
QiB:K Pz[ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
/ 1E6U6 下面是修改过的unary_op
"4i(5|whp? S,qsCnz template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
_[IN9ZC 2G class unary_op
6?(*:}Q {
}&EPH}V2n Left l;
CA:t](xqQ @K2q*d public :
:8\z 0 ~?S/0]?c unary_op( const Left & l) : l(l) {}
i!sKL%z} h<.&,6R template < typename T >
>a@-OJ.yOk struct result_1
XG_lyx%:E {
; v>2z!M typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
c00a;=ji } ;
w_4`Wsn IQY\L@" template < typename T1, typename T2 >
ob-z-iDz struct result_2
YV 2T$#7u {
JtvAi\52$ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
&P,8)YA } ;
wVV'9pw} If2f7{b template < typename T1, typename T2 >
mI9~\k&9 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
M>8#is(pV {
oM
Q+= return OpClass::execute(lt(t1, t2));
*|ubH?71%Y }
I}$Y[Jve B0nkHm.Sj template < typename T >
Ws.F=kS>h typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
I@7^H48\ {
&F)P3= return OpClass::execute(lt(t));
WXaLKiA*( }
')+'m1N ]KLjQpd } ;
lP\7=9rh^x c9r, <TR9 d5UdRX]* 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
9xN4\y6F 好啦,现在才真正完美了。
1Ep!U#Del 现在在picker里面就可以这么添加了:
U''/y\Z mGwBbY+5n template < typename Right >
-05#/-Z= picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
dI{)^ {
K'Bq@6@C g return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
h@@2vs2 }
W=%}~7* 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
d1vC-n
N iO>2#p8$NR +{4ziqYj $5s?m\!jZz 0,E*9y} 十. bind
gb(a` 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
UuzT*Y> 先来分析一下一段例子
Ae;>
@k/|= m fg{% .1 tNG0ft%a int foo( int x, int y) { return x - y;}
rAM{< bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
MCjf$pZN] bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
_cQTQ 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。
jV#{8 8 我们来写个简单的。
(O"Wa 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
o{37}if 对于函数对象类的版本:
Myg
&H(~ hL+)XJu^J template < typename Func >
)Gh"(]-< struct functor_trait
v&(PM{3o {
}L'BzSU@G typedef typename Func::result_type result_type;
Z9E[RD } ;
~bf-uHx 对于无参数函数的版本:
=hjff/
X sy0|=E*;8" template < typename Ret >
PB(mUD2"r struct functor_trait < Ret ( * )() >
|B./5 ,nSS {
xf_NHKZ) typedef Ret result_type;
0 P3^#j } ;
s["8QCd"r 对于单参数函数的版本:
4l <%Q2 d
*!) wt template < typename Ret, typename V1 >
j;WZ[g#t struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
/2Y t\=S= {
dmgoVF_qR typedef Ret result_type;
G\@uj>Z } ;
>WVos 4 对于双参数函数的版本:
< HlS0J9 6F(;=iY8 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
7y""#-}V[r struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
N \1
EWi {
5
<X.1T1 typedef Ret result_type;
k2(B{x}L } ;
;G|5kvE> 等等。。。
,qz$6oxh\ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
...|S]a |:7O template < typename Func >
IlJ!jq struct func_return
nYhI0q {
W|XW2`3p template < typename T >
7O',X Y struct result_1
8eCC
=Az: {
JPJ&k(P typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
IH(]RHTp% } ;
4^/MDM@ jNd."[IrO template < typename T1, typename T2 >
cv})^E$x struct result_2
&66-0d+Sh {
!YYI{BJ7:N typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
He @d~9M } ;
#&u9z5ywM } ;
~4IkQ|, o/I'Qi$v- 2uujA*
^ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
Kx==vq%39 >c
%*:a template < typename Func, typename aPicker >
qS1byqq78l class binder_1
o/??w:' {
xF.n=z Func fn;
"ld4v+o8l aPicker pk;
9ozN$: public :
G0*>S`:4 |h}/#qhR template < typename T >
lKKg n{R struct result_1
"jS@ug {
%xv } typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
j
N":9+F } ;
&m<:&h& b di$\\ Ah template < typename T1, typename T2 >
2%o@ ?Rp struct result_2
h\dq]yOl {
lrrNyaFn typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
3msb"|DG } ;
hq+j8w}<- Esx"nex binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
^k{b8-)W< r Z)?uqa template < typename T >
Lmh4ezrdH typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
jMFLd {
G)5R
iRcs return fn(pk(t));
sKDsps^$ }
d7(g=JK< template < typename T1, typename T2 >
uknX py)) typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&gGh%:`B {
0G?*i_u\ return fn(pk(t1, t2));
+h*-9 }
EH1GdlhA } ;
@s7ZfV?? rx[l7F
q <KB V 一目了然不是么?
wN}@%D-[v 最后实现bind
lJlyfN <yt|!p-tS #7(?B{i template < typename Func, typename aPicker >
"wqN,}bj\ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Uphme8SX {
':fq/k3;& return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
VDy2!0 }
Kd,8PV*_ K9G1>* 2个以上参数的bind可以同理实现。
ZH<:g6 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。
oyfY>^bs 9Kl:3C 十一. phoenix
$F&m('aB8
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
m+m2<|%x Pk{eGG<F$ for_each(v.begin(), v.end(),
)O}q{4,} (
$f>h_8cla do_
41^ =z[k [
XWd;-%`< cout << _1 << " , "
{~*^jS']5 ]
Ij w{g% .while_( -- _1),
@*>kOZ(3 cout << var( " \n " )
}X|*+< )
t,P_&0X );
mc
FSWmq YmwUl> @{ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
}.DE521u 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
PPpq"c operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
B
r`a;yT 那么我们就照着这个思路来实现吧:
(D5sJ$&E@\ cVb&Jzd b aO^Z template < typename Cond, typename Actor >
UA0j# class do_while
O-uno{Fd* {
(g HCu
Cond cd;
^osXM` Actor act;
$:l>g)c public :
A.YXK%A% template < typename T >
E&z`BPd struct result_1
&hnI0m=X {
@y ImR+^.7 typedef int result_type;
S&JsDPzSd } ;
! )x2
W[VbFsI&b do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
od=x?uBVd dilom#2l template < typename T >
<@448,9& typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_/c1b>kcso {
ko-,l6E do
; <NK {
-ZVCb@% act(t);
B=d
:r }
mxPzB#t4 while (cd(t));
KHO@"+ return 0 ;
q}xYme4 }
.Ld{QPa } ;
;n\$'"K&; ;07>ZH% T1~G{@" 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
E:$EK_?:t 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。
1fOH$33 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。
-s6k't 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。
7B@1[ 下面就是产生这个functor的类:
;udV"7C ~[@gu,Wb V zTHW5B template < typename Actor >
! 'qY class do_while_actor
%iq8dAW% {
\#(tI3 Actor act;
&02I-lD4+ public :
G^%FP!'D? do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
0d|DIT#>? =F<bAZ template < typename Cond >
7TU(~]Z picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
S*3*Q l* } ;
&l8eljg )W,.xP [:BD9V 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
\8<ZPqt9 最后,是那个do_
H_nIlku V] 0T P# UTS.o#d class do_while_invoker
_c $F?9: {
'c/S$_r public :
k}&7!G@T template < typename Actor >
fMm.V=/+ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
=pk5'hBAi {
p6c&vEsNj return do_while_actor < Actor > (act);
1DRih>+# }
Kt5k_9 } do_;
, G2(l dTrz7ayH 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
[,0[\NC 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Kl/n>qEt 最后来说说怎么处理break和continue
UbDpSfub 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。
-]. a0 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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