一. 什么是Lambda
YGChVROG~ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
._x"b5C 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,
: ciwh -M]/Xv] iWW!'u$+I` }.|a0N 5 class filler
ZUB]qzmK {
?UflK public :
!$iwU3~< void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Z%.Ld2Q{ } ;
x?{l<mc lxXF8c>U L67yL( d6a 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:
H/x9w[\+[ QrmGrRH /P3Pv"r|8] :k.>H.8+~ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
JK^%V\m U/U_q-z] olo9YrHn 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
T[},6I|! A;C4>U Y O[1Q# ,bzgjw+R5 二. 战前分析
0[g5[?Vy 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。
^|rzqXW 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
9Y# vKb{> :WH0=Bieh w{;bvq%lY for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
2V9"{F? /* --------------------------------------------- */
!h1|B7N vector < int *> vp( 10 );
=}0>S3a.7 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
\@ZD.d# /* --------------------------------------------- */
q,Nqv[va sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
P6^\*xkMr /* --------------------------------------------- */
='eQh\T) int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
wjID*s[ /* --------------------------------------------- */
[e. `M{(TB for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
2+(SR.oGq /* --------------------------------------------- */
fEK%)Z:0 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
)J\
JAUj $Ovq}Rexc :Z;kMrU 8.`5"9Vh 看了之后,我们可以思考一些问题:
p_g8d&]V 1._1, _2是什么?
\@6w;tyi 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$97"$#u 2._1 = 1是在做什么?
!qs~j=;y3 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。
= p2AK\ 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。
:NwFJc P]4u`& Y5IQhV. 三. 动工
)lx;u.$4 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
|oOA;JC)( .#e?[xxk J72kjj&C 8+_e= _3R template < typename T >
_B==S4^/yU class assignment
[QT
H ~ {
UUgc> T value;
^j_t{h)W(0 public :
bb`DyUy ^+ assignment( const T & v) : value(v) {}
QN~9O^ template < typename T2 >
h7\16j T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
pvqbk2BO } ;
Q@l.p-:^U 2;ogkPv ' W2,Uw1\:1 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
wAF#N1-k 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
r$d'[ZcX 6CWm;%B#G {1wjIo"ptg @JD!.3 class holder
7bam`)n {
%Zu+=IZ public :
!Ie={BpzbZ template < typename T >
SC0_ h(zb, assignment < T > operator = ( const T & t) const
K&vqk/JW1 {
%LdFS~ return assignment < T > (t);
H 4W4#\M }
f'M7x6W } ;
3:P "6mN 9d,2d5Y !='&#@7u 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:
XM*%n8q7#N RZKczZGZg static holder _1;
L)Ru]X` Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
|f&=9% &uTK@ G+ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
7;:Uv= 而不用手动写一个函数对象。
ApAHa]Ccp 2Yd;#i) {{4Sgb {W# VUB 四. 问题分析
<Okl.Iz> 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。
ji|tc9#6 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。
T
.L>PL?= 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
mOi 8W,2 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
{BJn9B 下面我们可以对这几个问题进行分析。
J{5&L &4 M)CE%/P 五. 问题1:一致性
j%s:d(H` 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?|
Kkds^v6 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
ob.=QQQs
w!^{Q'/,Q struct holder
PP)-g0^@ {
!tofO|E5 //
.Cf`D tK template < typename T >
nqyB,vv0 T & operator ()( const T & r) const
H#j Z'I {
&ffd#2f`@ return (T & )r;
q--;5"=S }
2r&T. } ;
;v1&Rs 6>B_ojj: 这样的话assignment也必须相应改动:
|;_uN q9 1
9C=' TMS template < typename Left, typename Right >
VM[Vhk[ class assignment
%CiZ>`5n# {
<O?UC/$)7 Left l;
H-.8{8 Right r;
VlQaT7Q public :
n~NOqvT < assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
a5xp[TlXn. template < typename T2 >
`[Xff24(eb T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
A5> ,e| } ;
/"<o""<] -F| C6m! 同时,holder的operator=也需要改动:
42: 6=\ ;4 ON template < typename T >
gNG_,+=! assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
=9JKg4I6 {
5 J9,/M0 return assignment < holder, T > ( * this , t);
sC.aT(meJ }
wfxg@<WR Z>H
y+Q4 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。
.3.oan*i 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
gf8DhiB ESl</"<J return l(rhs) = r;
#\]:lr{>?4 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。
}XiV$[xHd 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
.UuCTH;6` IPhV|7 template < typename Tp >
amn\#_( class constant_t
*g<D p2` {
n_/_Y>{M0 const Tp t;
]D;X"2I2'b public :
ED={OZD8 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
C&vUZa[p template < typename T >
(0T6kD const Tp & operator ()( const T & r) const
VY5/C;0^h {
KPOr8=Rc return t;
f|f9[h' }
QM
}TPE } ;
9_z u* ,5_Hen=PI 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
5@6%/='I q 下面就可以修改holder的operator=了
./009p {\Eqo4A5} template < typename T >
#FBq8iJ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
<Yk#MeiEp {
<y}`PmIM I return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Qf|=xV,F }
OXs-gC{b c.u$NnDU6 同时也要修改assignment的operator()
wYrb P11 W~J>Srt template < typename T2 >
-4&SYCw T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
f"j"ZM{~U 现在代码看起来就很一致了。
:i&ZMH,O 4_E{ 六. 问题2:链式操作
^hhJ6E_W 现在让我们来看看如何处理链式操作。
.'q0*Pe 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。
32r2<QrX 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。
ESl-k2 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。
u2SnL$A7 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
#l6L7u0~wC (CRY$+d template < typename T >
S(c ,Sinc struct result_1
*.UM[Wo {
,&;#$ b5 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
?]'Rz\70 } ;
El~x$X* F8J;L](Dq 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
,{ C "-'w,g template < typename T >
Efm37Kv5l struct ref
Q3M;'m {
J2BW>T!tuw typedef T & reference;
MjAF&bD^ } ;
06 kjJ4 template < typename T >
`[<j5(T struct ref < T &>
Qo!/]\ {
ckXJ9> typedef T & reference;
d3fF|Wp1 } ;
MVW2%6 7T]}<aK<c[ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
dsKEWZ
= z:hY{/- template < typename T >
ZqHh$QBD
9 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
.D^=vuxt~ {
jJc?/1 jv return l(t) = r(t);
Ng?n}$g* }
EROf%oaz= 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
T [
`t?, 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Q7X6OFl? ?8g[0/ 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
T#.5F7$u _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
\$o!M1j _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
uFM]4v3 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
h2 2-vX 最后的布局是:
T-)Ur/qp Add
@;iW)a_M / \
KJ]:0'T Divide 5
\Gh]$sp / \
N@$g"w _1 3
o*2TH2 似乎一切都解决了?不。
[-)N}rL> 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。
(Yz EsY 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。
`p@YV( 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:
~yH<,e tN&x6O+@ template < typename Right >
.]+oE$,! assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Y%v?ROql Right & rt) const
`)`J {
Yyq:5V! return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
DBuvbq- }
KJPCO0" 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
\$Xo5f< XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
12\h| S~ 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
S) /(~ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
Om%{fq& 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
eHCLENLmB 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
jTbJL 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
_RT3Fk *ip2|2G$ template < class Action >
8=rD'* class picker : public Action
e_Na_l] {
EQDsbG0x public :
X/ picker( const Action & act) : Action(act) {}
YGP.LR7 // all the operator overloaded
TAbd[:2{F } ;
CeD O:J=, c:0nOP 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。
) -+u8# 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:
{_0m0
8 =B9Ama template < typename Right >
`+_UG^aeW picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
-lr)z=}) {
eMk?#&a) return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
6eSc`t& }
8_8r{a<xW 8X":,s! Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
`mTpL^f 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。
xSFY8 V)M+dhl template < typename T > struct picker_maker
Q}p+/-U\ {
}D_h*9 typedef picker < constant_t < T > > result;
~|e?@3_G } ;
3+mC96wN template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
OOy]:t4 / {
~Zbr7zVn typedef picker < T > result;
J0BA@jH5 } ;
t\J5np QiB^U^f 下面总的结构就有了:
q:4 51 C 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。
x8i;uH\8 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。
iaAVGgA9+ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
gUf-1#g4\` 至此链式操作完美实现。
8?ldD q_eGY&M cn&\q.!fh 七. 问题3
]~g6#@l 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。
!+tz<9BBY m\>531& template < typename T1, typename T2 >
U)~?/s{v ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
zPWX%1Qr {
MP/6AAt7=| return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
T#'+w@Q9{9 }
J-t5kU;L{ #9aB3C 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:
1&A@Zo5| W99MA5P template < typename T1, typename T2 >
07WZ w1(; struct result_2
a+!#cQl {
x/*ndH typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
T|o[! @:, } ;
+b_g,RNs! 7=yC*]BH-= 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?
Q2sX7
cE 这个差事就留给了holder自己。
qLkn a Rg3 Lo ? UELni,$ template < int Order >
nN!/ class holder;
i$HA@S template <>
P6,~0v(S class holder < 1 >
r|t;# {
t2Dx$vT*& public :
jE!<]
template < typename T >
Fy!uxT-\ struct result_1
Ws'OJ1 {
`6:;*#jO, typedef T & result;
FSZQ2*n5 } ;
t]?u<KD< template < typename T1, typename T2 >
+JoE[; struct result_2
ZS51QB {
"L^Klk?Vn typedef T1 & result;
>vE1,JD)w } ;
yi`Z(j; template < typename T >
pp{Za@j typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
smEKQHB {
rW$ )f return (T & )r;
E-,/@4k }
~Xi_bTAyAW template < typename T1, typename T2 >
:A%|'HxH3 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
G0p|44_~t {
&9bsTm return (T1 & )r1;
k2Yh?OH }
k$`~,LJ p } ;
HMsTm}d `OzcL template <>
ax{+7 k class holder < 2 >
<eRE;8C- {
s'\PU1{ public :
6u>${} template < typename T >
bQG2tDvu[ struct result_1
D 3m4:z {
\tf \fa typedef T & result;
&oJ= } ;
KKm&~^c template < typename T1, typename T2 >
wYnsd7@I struct result_2
J@RhbsZn {
/mLOh2T typedef T2 & result;
P/;sZo } ;
:wiQ^ea template < typename T >
zbsdK typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
y/t{*a
{
PLDg'4DMg return (T & )r;
vto^[a6? }
>?iL_YTX template < typename T1, typename T2 >
"N'tmzifh typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
f\CJ |tKX {
L\d"|87lX return (T2 & )r2;
S]3K5Z| }
R2kR } ;
^Glmg}>q ?f!w:zp 4B>N[#-0= 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> >。
8>" vAEf 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
X`kTbIZ| 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
3|4jS"t{f ta`}}I return l(i, j) = r(i, j);
0M^7#), 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
_[ml<HW] f0rM 4"1 return ( int & )i;
^_FB .y% return ( int & )j;
^|yw)N]Q/ 最后执行i = j;
;Z]i$Vi_r 可见,参数被正确的选择了。
TVVL1wZ 9\9:)q w"Gci~]bXU tU2 8l. /wplP+w2 八. 中期总结
G gmv(! 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
xa+=9=<AQ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
R;+vE'&CO 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
??&Q"6Oe 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
&2-dZK &DoYz[q !{'C.sb?~ aO:wedfl G'b*.\= }F3}-5![ 九. 简化
ciRn"X=l 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
KQ0Zy 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
(]*
Ro 8 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
?&ie;t<7 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
l{tpFu9v +-*/&|^等
*x[ZN\$`Y 2. 返回引用。
Jq0aDf
f =,各种复合赋值等
H4C ]%Q 3. 返回固定类型。
+]I7]
各种逻辑/比较操作符(返回bool)
;&mefaFlWp 4. 原样返回。
_*\:UBZx6 operator,
Fc{M
N" 5. 返回解引用的类型。
)C^ZzmB operator*(单目)
) #G5XS+) 6. 返回地址。
' S%?&4 operator&(单目)
%M"rc4Xd 7. 下表访问返回类型。
V$U#'G>m operator[]
om6'%nXhn 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
A")F7F31c operator<<和operator>>
t[HfaW1W jK`b6:#(, 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。
Z$qLY<aV 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
xUT]6T0dB hSQ*_# template < typename Left >
a<%Ivqni struct value_return
X@l>mAk {
9H^$cM9C template < typename T >
a2J01B struct result_1
3>60_:+Zb {
D#VUx9kugv typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
VK>ZH^- } ;
klkshlk d h-)tWJ c template < typename T1, typename T2 >
*F:f\9 struct result_2
SUv(MA& {
XcN"orAo typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
tzH~[n, } ;
alr'If@7 } ;
.gZ1}2GF= yU ?TdM\ hnOo T? V 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
0\W6X;? ?@n,
9! 下面我们来剥离functor中的operator()
b+b]., 首先operator里面的代码全是下面的形式:
:SBB3G)| h=<x%sie return l(t) op r(t)
mdzUL
d5J return l(t1, t2) op r(t1, t2)
W(~7e?fO return op l(t)
C/34K( return op l(t1, t2)
. W ~&d_n return l(t) op
Z=c&</9e return l(t1, t2) op
),DLrGOl return l(t)[r(t)]
{tE9m@[AF return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
=;HC7TUM& Ql 2zC9C 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:
[g<rzhC~= 单目: return f(l(t), r(t));
}
O:Y?Wq^ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
ks3ydHe` 双目: return f(l(t));
n-djAhy return f(l(t1, t2));
H3Ws$vl9n 下面就是f的实现,以operator/为例
yRd [$p hj4!* c struct meta_divide
5~,usA* {
utSW> template < typename T1, typename T2 >
2~ [ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
<V}
ec1 {
,,}&
Q%5 return t1 / t2;
l~mC$>f }
eMHBY6<~= } ;
GXk]u Pp{Re|. 这个工作可以让宏来做:
KE$I!$zO _bsAF^ ; #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
~<Eu
@8+_ template < typename T1, typename T2 > \
t=(d, kf static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
CdZS"I 以后可以直接用
g
\;,NW^ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
SN#Cnu} 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
o5h*sQ9 (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。。。)
,8Eg/ fYgEiap rt8"U<~ 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
NuEcTww uT#4"G9A[ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
y=HM]EH> class unary_op : public Rettype
rq(9w*MW: {
bukdyo;l Left l;
s:/Wz39SY3 public :
#[odjSb unary_op( const Left & l) : l(l) {}
$j(laD#AR ]H {g/C{j
template < typename T >
QgF2f/;! typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#MyF 1E {
8wH1x
. return FuncType::execute(l(t));
^n%9Tu }
\281X kac-@ template < typename T1, typename T2 >
i;l0)q typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/#Gm`BT {
~pt#'65}: return FuncType::execute(l(t1, t2));
xoe/I[P]U }
+T8h jOkC } ;
z*ly`-! D~Rv"Hh Tebu?bj 同样还可以申明一个binary_op
'/U% -/@ VX6M4<8 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
'hNRIM1 class binary_op : public Rettype
V*,6_-^l {
*KYh_i Left l;
uY;7&Lw
y1 Right r;
K3;~|U-l public :
Xs Ey8V binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
c&"OhzzJK' ET\>cxSp template < typename T >
M`D`-vv typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4p6\8eytq. {
Hfo/\\ return FuncType::execute(l(t), r(t));
eW\C@>Ke }
bbG!Fg=qQ? SdXAL template < typename T1, typename T2 >
Ue&I]/?;$ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|Duf
3u {
cv7.=*Kb; return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
-~NjZ=vPh }
j
V'~> } ;
3kW%,d*_ (nnIRN<}$ /4>|6l= 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
yD yMI 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
t~V?p'a0ys DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
u`gY/]y! 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。
Uqd2{fji=# 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
~Q2,~9Dkc 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。。。
h[& \OD,P 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
L"It0C 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)
[P3
Z"& 下面是修改过的unary_op
@$7l Tqm)- |[ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
H=@S+4_bK class unary_op
S<o\.&J {
\E8CC>Jd Left l;
S{S.H?{F
8,&pX ga public :
1$v1:6 |>v8yS5 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
seS) `@n i:sb_U+M template < typename T >
eMOnzW|h struct result_1
}kF*I@:g {
mNQ*YCq. typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
5;[h&jH } ;
^$;5ZkQy !=p^@N7 template < typename T1, typename T2 >
.B_a3K4'{^ struct result_2
YPmgR]=6 {
:^ J'_ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
EMw
biGV } ;
fctVJ{? V_P,~! template < typename T1, typename T2 >
/_ RrNzqy typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
t}>"nr0 {
t@+z r3 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
4>Y\Y$3 }
Rf#t|MW*# osPrr QoH template < typename T >
:rnj>U6<> typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
s}Q*zy {
v]U0@#/p return OpClass::execute(lt(t));
TIVrbO\!o }
nA.~} q/dja } ;
m<GJ1)%3i ~IS3i'bh _<7e5VR 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
;#n+$Q#: 好啦,现在才真正完美了。
KB a
现在在picker里面就可以这么添加了:
+7$zL;ph=n e)kVS}e? template < typename Right >
[' cq picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
(k<__W c_t {
(T8dh| return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
dL|*#e }
N6uKFQL:{ 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。
4L/8Hj#g (E<QA /u pDbP.O 3sz?49tX &DX 十. bind
i4\m/&of3y 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。
[8rl{~9E 先来分析一下一段例子
x>MY_?a Y5\=5r/ &BkdC,o int foo( int x, int y) { return x - y;}
gB}UzEj^< bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
)" H r3 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
}NF7"tOL 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。
#RVN7-x 我们来写个简单的。
vF.Ml 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
.Eg[[K_iD 对于函数对象类的版本:
"V:E BR O_[]+5.TX template < typename Func >
$v~I n struct functor_trait
#(o( p {
r|JZU typedef typename Func::result_type result_type;
RtScv } ;
Nh+ZSV4WJ: 对于无参数函数的版本:
zH1:kko F'3-*>]P template < typename Ret >
D",~? struct functor_trait < Ret ( * )() >
BZs?tbf {
\"AzT{l!; typedef Ret result_type;
)d"s6i } ;
` EgO&;1D) 对于单参数函数的版本:
kz?m `~1 FX:'38-fk template < typename Ret, typename V1 >
K0z@gWGE struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
mFeoeI,Jv {
U(u$5 typedef Ret result_type;
V0a)9\x(\ } ;
*pKj6x 对于双参数函数的版本:
@DK;i_i 0OPpA Ll template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
[XDr-5Dm struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
#`b5kqQm {
k5TPzm=y{ typedef Ret result_type;
X7{ h/^ } ;
;sfk@ec 等等。。。
E|5lm 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
["
nDw<U 4Q5c' template < typename Func >
rhvTV(Bz struct func_return
Hpq?I-g<^ {
d}_%xkC template < typename T >
nk-V{'] struct result_1
[SA$d`B/ {
\<4Hp_2? typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
fk } ;
e+7x &-+ {Wh7>*p{3 template < typename T1, typename T2 >
7(1UXtT struct result_2
"
H;iAv {
+Rb0:r>kU typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
aIW W[xZ } ;
v#o<.
Ig } ;
$ H2HVJ (&ABfm/t d vTsbs/6 最后一个单参数binder就很容易写出来了
P1Chmg xXm:S{I template < typename Func, typename aPicker >
{ehAF=C class binder_1
Ri&?uCCM {
kG70j{gf Func fn;
[t}$W*hY
aPicker pk;
[Csv/ public :
%9P)Okq 268H!'!\ template < typename T >
sPUn"7 struct result_1
cri.kr9Y {
s
u)AIvF{ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
k| Ye[GM* } ;
hY-;Vh0J SFRQpQ06 template < typename T1, typename T2 >
pu9ub. struct result_2
Bh*7uNM {
Lr}>Md typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
xBW{Wyh } ;
[!CIBK99 ZJeTx.Gi6 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
v9K{oB ~[d |:] template < typename T >
FsyM{LT typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
H<bK9k)E {
q*B(ZG return fn(pk(t));
h.D*Y3=< }
.ECT template < typename T1, typename T2 >
j,BiWgj$8 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!;ipLC;e} {
"8|a4Y+F return fn(pk(t1, t2));
P-~kxb9aa }
=f*Wj\ } ;
WPzq?yK 8>y!=+9_ ?E88y 一目了然不是么?
t,m},c(B: 最后实现bind
gNoQ[xFx32 uY'77,G_J i9%cpPrg8 template < typename Func, typename aPicker >
S0uEz;cE picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
!p#+I= {
F4%vEn\! return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
5v@-.p }
K=`;D ;`P}\Q{ 2个以上参数的bind可以同理实现。
d:V6.7>, 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。
/o)o7$6Q L&s|<<L 十一. phoenix
"2~%-;c Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
RN"O/b}qQ %W[#60 for_each(v.begin(), v.end(),
O3>m,v (
WFBVAD do_
]@D#<[5\ [
%Z#s9QC cout << _1 << " , "
39+6ZTqx ]
g.re`m|Aj .while_( -- _1),
w2/3\3p cout << var( " \n " )
^&mJDRe )
0Zq jq0O# );
#=* y7w JM?X]l 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
hn@T ]k 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
JO `KNI operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
cii]-%J}c 那么我们就照着这个思路来实现吧:
M
XX:i klKd ! u{_jweZ template < typename Cond, typename Actor >
QIg.r\>o class do_while
;}BDEBl {
NLLLt Cond cd;
E3a^)S{ Actor act;
Pb(XR+ public :
UD@u hL template < typename T >
c+^#(OB struct result_1
_CDl9pP36# {
@Pt,N
qj: typedef int result_type;
=oPc\VYW } ;
IV5B5Q'D jbU=D:| do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
>P/Nb]C 1 ynjDin< template < typename T >
T1&^IO-F7$ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3Wl,T5}{ {
]$VYzE2e do
j.FW*iX1C {
?tJyQT act(t);
2W_p)8t>b }
:{ }]$+|)\ while (cd(t));
S|pMX87R return 0 ;
\~:Uj~ }
AUk,sCxd } ;
3i c6!T#t"
EGKj1_ml aj71oki) 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
GWU"zWli]z 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。
^^-uq)A 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。
W_ = 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。
SX4"HadV> 下面就是产生这个functor的类:
P})Iwk|Z %bp8VR sY 7K|:
7e( template < typename Actor >
F {g^4 class do_while_actor
{4@+
2)l {
*nPB+@f Actor act;
d\R]> public :
fW,,@2P do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
b&l/)DU &%ZiI@O- template < typename Cond >
*XCid_{( picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
,bQbj7 } ;
h5:>o m\}8N
u EP|OKXRltA 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
%L\buwjy$ 最后,是那个do_
*r&q;ER J9kmIMq-C FHu
-'; class do_while_invoker
c~1X/,biA {
nS53mLU) public :
c:R`]4o template < typename Actor >
Dj~]] do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Y~</vz+H {
y$]gmg return do_while_actor < Actor > (act);
4a&*?=GG }
"0nT:!BZ } do_;
bvuoo/ @Y~R*^n"} 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
yJheni 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
fn1G^a= 最后来说说怎么处理break和continue
!&3iZQGWv 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
~is$Onf99# 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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