一. 什么是Lambda
& ['L7 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
jE=m4_Ntn 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,
Z"qJil} <lNNT6[/r O} (sn `(gQw~|z class filler
X
@pm !c# {
f$9|qfW'$ public :
kr@!j@j$ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
V;^N:I\js } ;
Om;aE1sW CrSBN~ 2b,edJVt? 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:
sdiWQv =HJ7tele 3aBE[ }s:3_9mE for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
zb4{nzX= GmE`YW mP/#hwzB&q 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
e igVT4 2+?W{yAEi ;MK|l,aIQ ~7PiIky. 二. 战前分析
l'M/et{: 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。
|(2#KMEWa 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
2y|n!p
T xf8[&? ~c]
q:pU2 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
P;-.\VRu /* --------------------------------------------- */
Z!Z{Gm3 vector < int *> vp( 10 );
Oo-4WqRJ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
&j ;91wEn /* --------------------------------------------- */
"KS"[i!3j sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
mPqKk /* --------------------------------------------- */
K"|~D0Qgo int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
HmkxE /* --------------------------------------------- */
:VWN/m for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
q*,HN(&l? /* --------------------------------------------- */
7cWeB5e?O for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
!Q<3TfC jcvq:i{ +'iqGg- dZ8ldpf8 看了之后,我们可以思考一些问题:
K7.ayM 0 1._1, _2是什么?
=R 4]Kf 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。
|pbetA4& 2._1 = 1是在做什么?
GA`
bWl 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。
auX(d -m 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。
9z{g3m70@ S.`hl/ b/JjA 三. 动工
o0F,!} 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
V2AsZc0U( E(_k#X k%\y,b* y`5
? template < typename T >
,UC|[-J class assignment
fVa z'R {
BFP@Yn~k T value;
%Ie,J5g5 public :
^+-]V9?+ assignment( const T & v) : value(v) {}
cTn(Tv9s template < typename T2 >
7fzH(H T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
trjeGSt& } ;
!};Ll=dz R/fE@d2~In 8''1H<f 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
tJQZRZViu 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
,'t&L] xhCQRw bivo7_ $s]&92 class holder
>Di`zw~ {
|; mET
public :
VKu_l template < typename T >
<^Y#q assignment < T > operator = ( const T & t) const
`1Md1e:J {
2XV|( return assignment < T > (t);
"\rO}(gC;` }
5T9[a } ;
`mYp?NjR_ =w8 0y' BILZ XMf 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
y?3u6q++ xO%yjG= static holder _1;
pNuU{:9 B0 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
qJK9C`T%
mI:D for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
3m21n7F4* 而不用手动写一个函数对象。
0$Zh4Y 1|G5 W: *!Gb_!98 -;HZ!Lf 四. 问题分析
rTJU)4I^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。
'Cz]p~oF 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。
DIvxut 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
dvY3=~' 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
kDE:KV<"c 下面我们可以对这几个问题进行分析。
,O^kZ}b 2JeEmG9 五. 问题1:一致性
A] o3MoSt 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?|
%4#ChlXB 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
IsFL"Vx (tzAUrC struct holder
+:c}LCI9< {
_jxysFl= //
3z#fFP@E template < typename T >
RJN
LcIm T & operator ()( const T & r) const
z|S4\Ae {
4`r-*Lx return (T & )r;
lfwBUb }
eD^(*a>( } ;
H66~!J0;a jt9@aN.mJN 这样的话assignment也必须相应改动:
uIJ
zz4 Lr"`OzDz template < typename Left, typename Right >
N$ 2Iz class assignment
w%6 L" {
q'biTn]2 Left l;
sP8_Y, Right r;
9w\C
vO&R public :
Ye>+ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
B|;?#okx template < typename T2 >
:?#wWF. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
jwwst\f } ;
,/Y$%.Rp oT}Sh4Wt. 同时,holder的operator=也需要改动:
+gb"}
cN {?IUf~< template < typename T >
Y3'dV) assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
|X~vsM0 {
lstnxi%x return assignment < holder, T > ( * this , t);
EixAmG }
7{f{SIB GIUyW 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。
$I\lJ8 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
M;@/697G
t;[?Q\ return l(rhs) = r;
*eUxarI 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
8.' THLI 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
T\T>\&nY+| Ymg,NkiP0 template < typename Tp >
.OF2O} class constant_t
Mj |"+( {
-/6Ms%O const Tp t;
{_J1m&/ public :
Y2y =
P constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
JB!KOzw template < typename T >
=$vy_UN const Tp & operator ()( const T & r) const
Dt+uf5o( {
dxWG+S return t;
Pill |4 c< }
TbhsOf! } ;
AjO|@6 CK} _xq2b 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
k.#[h@Pm 下面就可以修改holder的operator=了
[Z+E_Lbz n0'"/zyc template < typename T >
K;(t@GL? assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
3=kw{r[2lM {
!tv+,l&L return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
?rububDT{ }
P;lDri 2lBfc 同时也要修改assignment的operator()
QU^?a~r Q!}LtR$ template < typename T2 >
H-Or T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
)u_[cEJHO 现在代码看起来就很一致了。
BYsQu.N q#1CmKt4R 六. 问题2:链式操作
&GLe4zEh 现在让我们来看看如何处理链式操作。
eop7=!`-~~ 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。
{}v<2bS 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。
AG<TY<nqL 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。
++M%PF [
{ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
's6hCs&|NV 1
gx(L*y, template < typename T >
ZuQ\Pyx struct result_1
m^ [VM&% {
u}IQ)Ma typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
}{m.\O } ;
)qV&sru.$ TP&&' 4?D1 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:
@)p?!3{" >>HC| template < typename T >
,*'aH z struct ref
9jTm g% {
AwO'%+Bv typedef T & reference;
qz/d6-0" } ;
rA#Ji~ template < typename T >
14;lB.$p struct ref < T &>
[I7([l1Wvd {
9\D 0mjn=l typedef T & reference;
,2_!hm/ } ;
)MJy x$\w^h\F 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
'2.11cM3 xK C{P{: template < typename T >
TdH~sz typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
b9@VD)J0E {
>n^[-SWJCT return l(t) = r(t);
[E/}-m6g }
hz_F^gF 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。
_ 0Ced&i 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
esVZ2_eL [O"8Tzr 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
N`%f+eT( _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
vswBK-w(Z _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
!~~j&+hK\ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
mjz<,s`D 最后的布局是:
nzK"eNDN. Add
6C|]Fm / \
.JkF{&=B Divide 5
nmrYB w> / \
&,B91H*# _1 3
_z3YB 似乎一切都解决了?不。
^ M4-O~ 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>}2&'I 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。
v
lsS 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:
d(-$ {
c cWA$O*A template < typename Right >
JKsdPW<? assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
`e!hT@Xxa Right & rt) const
^BFD -p {
|ozlaj return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
[o,S.!W8 }
*jF VYg 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
BsX#
~ 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。
HBFuA.", 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。
yNb
:zoT 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。
dn1Tu6f;| 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。
E |A,NPf%I 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?
/:}z*a 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:
zjrr*iw fii\&p7z template < class Action >
Pyx$$cj class picker : public Action
cs%NsnZ {
$Di2BA4Di public :
!r8Jo{(pb picker( const Action & act) : Action(act) {}
[n_H9$ // all the operator overloaded
D?w-uR%Y } ;
=/Dp* ,A>i)brc 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。
-0)So 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:
JqdNO:8 d.7Xvx0Yww template < typename Right >
)^&)f!f picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
cg,_nG]i {
Yb|zE return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
)pVxp]EI }
KcB?[ Ccocv>=Q&J Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
w^*jhvV%kW 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。
Xm`K@hJ@ f-\l<o( template < typename T > struct picker_maker
o4kNDXP#S {
Mdh(Mp(w typedef picker < constant_t < T > > result;
Lh &L5p7 } ;
*TuoC5 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
_W:
S>ij( {
b)u9#%Q typedef picker < T > result;
OD"eB? } ;
K@{jY\AZNx (D8'qx-M 下面总的结构就有了:
na
FZ<'t>& 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。
p Nu13o~ 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。
$Mx.8FC + picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
P|.KMtG 至此链式操作完美实现。
\Mlj
7.u] r/Pg,si y|KDh'Y 七. 问题3
0;TMwE 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
xiRTp:> j.CC.[$g template < typename T1, typename T2 >
?=IbiT ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&TbnZnv {
g{$&j*Q9 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
v *:m|wl }
kXX RMR 1'_OM h*; 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
q#\eL~k '~ ]b;nA template < typename T1, typename T2 >
<R{\pz2w struct result_2
`hlyN]L {
C-6+ZIk4 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
m Xw1%w[* } ;
N=+Up\h dbZPt~S'$ 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?
\iVYhl 这个差事就留给了holder自己。
?qK:P &2\.6rb. V,M8RYOnC! template < int Order >
j#p3c class holder;
SyYa_=En template <>
-`?V8OwY] class holder < 1 >
\O/=g6w|t} {
hG;u8|uT^i public :
AARhGx|L< template < typename T >
jY?%LY@5I struct result_1
b'{D4/ {
"{0kg'fU typedef T & result;
Z=H
fOC } ;
E{Q^ZSV3B template < typename T1, typename T2 >
Sdt
@"6 struct result_2
RZ.5:v6 {
5g&'n typedef T1 & result;
er<~dqZ}] } ;
QnGJ4F template < typename T >
iCEX|Tj; typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
|F=^Cu, {
"M*\,IH return (T & )r;
uIPR*9~6o }
>3Y&jsh< template < typename T1, typename T2 >
n_+Iw,a'm typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
0+H"$2/ {
O0I/^ return (T1 & )r1;
`150$*K&B }
PRUGUHY } ;
[p(C:rH 6Rt pB\hq template <>
A6Qi^TI class holder < 2 >
PQs9@]w[ {
& 3a+6!L[ public :
>]`x~cE.5 template < typename T >
F`N*{at struct result_1
KG?]MVXA {
r#j*vO ' typedef T & result;
\E30.>%, } ;
j?,$*Fi template < typename T1, typename T2 >
["7}u^z@<+ struct result_2
:`|,a( {
GQQ!3LwP\O typedef T2 & result;
WV% KoM,% } ;
{J]|mxo template < typename T >
#-`lLI:w0 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
x{- caOH {
ppYz~ {"r return (T & )r;
(/M c$V }
%|I|Mc template < typename T1, typename T2 >
nZ*P:K t: typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
G1l( {
WAEKvM4*i0 return (T2 & )r2;
Q&J,"Vxw }
Z*)<E) } ;
8+u8piG Dn[1BWM/7 ,y >Na{@Y 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> >。
0v_8YsZ!`$ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
d.Z]R&X08 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
8%4`Yj= A>?fbY2n return l(i, j) = r(i, j);
Hj!)S&y,$ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
QJ>>&`{, DHAWUS6 return ( int & )i;
|}`5<a!6U return ( int & )j;
Vo%d;>!G\; 最后执行i = j;
qj1z>,\ 可见,参数被正确的选择了。
nqBuC cC4T3]4l' @K9T )p] R+K[/AA ]Q3Gj@6 八. 中期总结
- -G1H 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:
,B2-'O 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
.H"hRYPC? 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
+RkYW*|$S 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
'!R,)5l0h {9Y'v b5DrwX{Ff yShHFlO= FT~^$)8= L3AwL)I 九. 简化
'T[zh#v>S 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。
V5B-S.i@ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
o(P:f)B 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:
Nj0)/)<r+ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
=@2V#X]M* +-*/&|^等
]D%k)<YK 2. 返回引用。
Wv"tAseu =,各种复合赋值等
GcR`{ 3hO 3. 返回固定类型。
??Zmj:8E' 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
D.(G 9H 4. 原样返回。
yUO|3ONT operator,
7g)3\C 5. 返回解引用的类型。
u7?juI#Cl operator*(单目)
%7msAvbk 6. 返回地址。
` a>vPW operator&(单目)
>Mw &Tw}o 7. 下表访问返回类型。
_m],(J=,z operator[]
#-T.@a1X 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Nz*sD^SJa operator<<和operator>>
It4z9Gh aLi_Hrb9 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。
/\rq$W_ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
,:4DN&< jJZsBOW[8 template < typename Left >
m>ycN struct value_return
IY6_JGe_w {
~lqGnNhh7 template < typename T >
0j(jJAE. struct result_1
rxj@NwAno {
J4"swPf typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
xn@0pL3B~ } ;
o^Yspp ]<gCq/V # template < typename T1, typename T2 >
VONAw3k7! struct result_2
y?n2`l7f {
`t0f L\T typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
i 1I>RK } ;
2BDan^:-Av } ;
Ia`JIc^e M~Qj'VVL }b+QYSt 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Pzp+I} t-i6 FS- 下面我们来剥离functor中的operator()
.^lbLN^2 首先operator里面的代码全是下面的形式:
M+;P?|a 8i;)|z7 return l(t) op r(t)
!?o$-+a| return l(t1, t2) op r(t1, t2)
vX0"S return op l(t)
@f{_=~+ return op l(t1, t2)
1@^Ek8C return l(t) op
RP,:[}mPl return l(t1, t2) op
ZBmXaP[9 return l(t)[r(t)]
F|?'9s*;6G return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
`{U%[$<[W ,.jHV 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:
*Z`XG_ s5 单目: return f(l(t), r(t));
x} &a{; return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
0<@KDlF 双目: return f(l(t));
7q!yCU return f(l(t1, t2));
$iqi:vY 下面就是f的实现,以operator/为例
Z-SwJtWk qX{X4b$ struct meta_divide
px|>v8 {
pSQCT template < typename T1, typename T2 >
a1G9wC:e static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
v0`qMBr1y {
tyuk{*Me: return t1 / t2;
e" Eqi- }
C~{NKMeC/m } ;
/e|[SITe 6!+X.+ 这个工作可以让宏来做:
/z1p/RiX lMBX!9z #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
i)7n c template < typename T1, typename T2 > \
jQ_dw\
{0 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
RQ^m6)BTo 以后可以直接用
r+{d!CHq} DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
"[*S?QO(L 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
mA(nyF (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。。。)
EWb(uWC8h 6[*;M ;GE26Ymqly 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
%1\v7Xw{9 .!yWF?T8 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
\fK47oV class unary_op : public Rettype
=`qRu {
'y4zBLY Left l;
s~=KhP~ public :
,<@,gZru unary_op( const Left & l) : l(l) {}
y]}b?R~p= q.=^iz&m template < typename T >
tYs8)\{ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`FA)om {
kS B return FuncType::execute(l(t));
5vD3K!\u }
xw PI |7 &|> template < typename T1, typename T2 >
I&L.;~ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Dv<wge` {
)|y#OZHR return FuncType::execute(l(t1, t2));
Hf VHI1f }
)@}A
r } ;
9wL!D3e
{Q [IiwN qZ[~ C,o: 同样还可以申明一个binary_op
"\}b!gl$8 b,#`n template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
w#*/ y?"D class binary_op : public Rettype
m_a^RB( {
\UQ9MX _ Left l;
bqSMDK Right r;
B@-|b public :
9khjwt binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
'gCJ[ ce cZqfz template < typename T >
3 m6$YWO typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
mge#YV:: {
]k[x9,IU\y return FuncType::execute(l(t), r(t));
6N"m?g*Z
d }
FJ{=2]x| G.E[6G3 template < typename T1, typename T2 >
;; :">@5 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_ w/_(k {
>-b&v $ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
DKX/W+#a }
4Rx~s7l } ;
nE_Cuc>K\ >?z:2@Q)B Tr~sieL 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
xA92C 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
:$Q`>k7A DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
@K\o4\ 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。
"# !D|[h0 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
D&/I1=\( 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
W RF.[R" 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
"Ht'{ & 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
P1MvtI4gm 下面是修改过的unary_op
J96uyS* %)?`{O~ h template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
&:<, c12 class unary_op
GF*>~_Yr {
UbO4%YHt Left l;
b]T@gJ4H= e4DMO*6 public :
802H$P^ps \8e2?(@"k unary_op( const Left & l) : l(l) {}
A{N\) D SvmVI template < typename T >
HJIC<U struct result_1
,!Q]q^{C:W {
O#)jr-vXdV typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
wPX*%0] } ;
Br!9x{q* V^TbP. template < typename T1, typename T2 >
4jX3lq| struct result_2
d1c0l{JV3
{
a7#?h%wf typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
RO.U(T } ;
&l m# Qs%B'9") template < typename T1, typename T2 >
"u492^ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Y]Vq\]m\ {
V%*b@zv return OpClass::execute(lt(t1, t2));
\vRd} }
bWmw3w Z.1>
kZ template < typename T >
q9]IIv typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6~xBi(m` {
9AQxNbs return OpClass::execute(lt(t));
Hr^3`@}#1 }
,6{iT,~@8 D=+NxR[ } ;
D d,2;#_ r@kP* x#*QfE/E(@ 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
x`%JI=q 好啦,现在才真正完美了。
BUsV|e\ 现在在picker里面就可以这么添加了:
.4-,_`T? nB5zNyY4 template < typename Right >
=5x&8i picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
Kr-G{b_Pp {
}D;WN@], return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Ef)yQ }
ypdT&5Mqb! 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。
hgj <>H| Qdf=XG5 2=iH$v Vsnuy8~k B*3Y!! 十. bind
\ck+GW4& 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
4 %W: 先来分析一下一段例子
n, i'Dhzk sN6N >{ nNt1C int foo( int x, int y) { return x - y;}
_iV]_\0W2 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
rXfy!rD_P_ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
r^,<(pbd 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
alq%H}FF 我们来写个简单的。
Ch \&GzQ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
RQB
4s^t 对于函数对象类的版本:
2*iIjw3g 9f+>ix,ek* template < typename Func >
OTDg5:> struct functor_trait
umi5Wb< {
QPtGdd typedef typename Func::result_type result_type;
]X Z-o>+, } ;
{gbn/{ 对于无参数函数的版本:
:GpDg jhbonuV_ template < typename Ret >
xg_Df, struct functor_trait < Ret ( * )() >
sZGj"_-Hzu {
c(;a=n(E# typedef Ret result_type;
jh2t9SI~ } ;
>9e(.6&2XZ 对于单参数函数的版本:
1K,1X(0rL8 }v:jncp template < typename Ret, typename V1 >
W6 H,6v struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
R218(8S {
*}k;L74| typedef Ret result_type;
\.YS%"Vz } ;
LI2&&Mw 对于双参数函数的版本:
Urr#N <Rh6r}f template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
B(xN Gs struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
&nBa=Enf {
MUfG?r\t typedef Ret result_type;
_4^R9Bt } ;
FFdBtB 等等。。。
\%^%wXfp 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
M9zfT!- "BX! template < typename Func >
Z R/#V7Pj struct func_return
!,V{zTR {
8JmFi template < typename T >
u#}[ZoI struct result_1
s(X;Eha {
a5a($D typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
y~()|L[ } ;
Sb~MQ_ 23~Sjr
template < typename T1, typename T2 >
>4t+:Ut: struct result_2
>jD[X5Y {
Y ')x/H typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
=s<( P1|" } ;
Yw#2uh } ;
YnLErJ [jmd 8#vc(04( 最后一个单参数binder就很容易写出来了
XQw>EZdj_N uu`G 2[t template < typename Func, typename aPicker >
nqLA}u4IM class binder_1
9-MUX^?u {
I_RsYw Func fn;
IIbYfPiO aPicker pk;
ynbuN x* public :
w K}T`*k <>Hj
;q5p template < typename T >
i-6Z"b{ struct result_1
1YH+d0UGn {
t<#h$}=:Vt typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
55z]&5N } ;
)rC6*eR o_~eg8 template < typename T1, typename T2 >
P
Y struct result_2
S_Wrw z {
;n
7/O5M| typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
: 2EDjW } ;
9gmW&{6q dUhY\v oQ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
!4X
f~P Fx2bwut.K template < typename T >
h5^Z2:# typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
va0{>Dc+ {
S Em Q@1 return fn(pk(t));
xsD($_ }
ax<?GjpM template < typename T1, typename T2 >
+8Rg F typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
):[7E(F= {
B&n<M]7 return fn(pk(t1, t2));
A|<jX} }
xjKR R? } ;
uc){+'[ c"B{/;A 9[.8cg* 一目了然不是么?
zo4qG+>o 最后实现bind
A\HxDIU PoxK{Y YTUZoW2 template < typename Func, typename aPicker >
sTn<#l6 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
-;^j:L{ {
OCBgR4I return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
~f$|HP} }
\1^^\G>H5 hEKf6# 2个以上参数的bind可以同理实现。
YS/Yd[ e 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。
.\)U@L~ )b)-ZS7 十一. phoenix
tMf}
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
H9YW A#EDkU,
for_each(v.begin(), v.end(),
@~^5l (
>7jbgHB do_
<G|(|E1 [
/|C* cout << _1 << " , "
9]f!'d!5 ]
%A1o.{H .while_( -- _1),
|}BLF cout << var( " \n " )
xhVO3LW' )
kmP]SO?tx );
^c- QbkLdM,S* 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:
J8uLJ 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
6jE| operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
1OCeN%4]Qk 那么我们就照着这个思路来实现吧:
}wr{W:j Ve}(s?hU5 f$e[u
Er template < typename Cond, typename Actor >
[ 9 {*94M class do_while
oHd FMD@ {
Mo?~_|} Cond cd;
EofymAi% Actor act;
$q6BP'7 public :
.}t~'*D template < typename T >
LlX{#R struct result_1
x$5) ^ud? {
+b0eE) typedef int result_type;
n.'8A(,r3 } ;
}()5"QB WIC/AL' do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
(eI5_`'VC <*16(!k0 template < typename T >
F
U_jGwD typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
be]bZ
1f {
I4/8 _)b^ do
+T|JK7 {
.k,1f*% act(t);
R;s?$;I }
[~-9i&Z while (cd(t));
sF!($k;! return 0 ;
U
9_9l7&r }
>80;8\ } ;
E7t+E)=8 77C'*tt1] t2/#&J] 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
u$DHVRrF< 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。
7mI:|G 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。
f[<m<I 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。
x2OaPlG,&V 下面就是产生这个functor的类:
F"&~*m^+ G,?hp>lj 'Y*E<6: template < typename Actor >
3LAIl913 class do_while_actor
pWy=W&0~qf {
!nqUBa Actor act;
$@z5kwx:P public :
-}nxJH ) do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
}SX,^|eN S{]x template < typename Cond >
AJh w picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
61SlVec*o8 } ;
wN@oYFoL ^N7e76VwR s3~lT. 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
{K+icTL3 最后,是那个do_
#xho[\ PH1p2Je )Q1"\\2j0 class do_while_invoker
l n{e1':$" {
I9/W;#
*~ public :
-&NN51-d\j template < typename Actor >
YM1'L\^ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
hlV=qfc {
T ?$:'XJ return do_while_actor < Actor > (act);
2Z-ljD& }
0xxg|;h.,g } do_;
Cbg!:Cws w$+&3t 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
OBMTgZHxv 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
4i6q{BeHn 最后来说说怎么处理break和continue
q)Lu_6 mg 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。
XlV0* }S 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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