一. 什么是Lambda
n7i;^=9mM 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
3+u11'0=t 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(;- T3u%V_ }\|$8~ Lfx&DK ! class filler
qXR>Z=K< {
5rRYv~+ public :
M&Sjo' ( . void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
h`-aO u } ;
C|5eV=f)P lsU|xOB MLtfi{;LH 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
jY-{hW+r 6AKH0t|4 u3(zixb Q@6OIE for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
P6&@fwJ< zGHP{a1O7 j!B+Q 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
;g?oU"Y M JOS,>;;F4 {1li3K&0s ><}FyK4C 二. 战前分析
&?f{. 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
cW4:eh 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
0(VAmb%{ GKu@8Ol-wu &Ey5 H?U! for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
-'QvUHL| /* --------------------------------------------- */
~J^Gzl vector < int *> vp( 10 );
!FX0Nx=oi transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
1q]V/V} /* --------------------------------------------- */
5, R\tJCK sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
}]$%aMxy T /* --------------------------------------------- */
kngkG|du int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
}26?bd@e` /* --------------------------------------------- */
\`}Rdr!p% for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
k"Y9Kc0XoU /* --------------------------------------------- */
U']DB h for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
|&eZ[Sy(=l *&9_+F8ly <e-9We." Qu,W3d 看了之后,我们可以思考一些问题:
Y!c
RzQ 1._1, _2是什么?
``kiAKMy 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。
h}k)7 2._1 = 1是在做什么?
lM`M70~ 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。
f=]+\0MQ 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。
Pc#8~t}2 Ox7v*[x' "aIiW VQ 三. 动工
td%]l1 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
JV(qTb W Fi vgOa 6d& dB @GDe{GG+ template < typename T >
)8VrGg? class assignment
@]P#]%^D2 {
3}e-qFlV8, T value;
Yf:xM>.% public :
};6[Byf assignment( const T & v) : value(v) {}
nAPSs]D template < typename T2 >
{R%v4#nk T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Kmc*z (Q } ;
~Mbo`:>(4v NBEcx>pma 1wP#?p)c 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
u>o<ua
p 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
s\y+ xa: Z
6KM%R 2eo]D?} R_ymTB}<t( class holder
^
cpQ*Fz {
7ZarXv
z public :
4scY8(1 template < typename T >
MkgeECMf assignment < T > operator = ( const T & t) const
mz$)80ly {
/\34o{ return assignment < T > (t);
EvSo|}JA[ }
t0h@i` } ;
nI7G"f[%r; Sm-gi|A #=C!Xx& 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:
^kJ(bBY .l5y+a' static holder _1;
.RFijr Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
VM=A#} uJ<nW%} for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
lVF}G[B 而不用手动写一个函数对象。
"#1KO1@G e/hA> f'&30lF ]S;^QZ 四. 问题分析
C#{s[l \] 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。
nAIV]9RAZ% 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。
29 {Ep 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
0,$eiY)u$ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
~2u~}v5m7 下面我们可以对这几个问题进行分析。
1AMxZ (e 9RA~#S|(T 五. 问题1:一致性
~,[-pZ< 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?|
:U;n?Zu
S 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Y~z3fd Ua0fs|t1v struct holder
'-C%?*ku {
sjl( //
+e
VWTRG template < typename T >
_~~:@fy T & operator ()( const T & r) const
wJ#fmQXKJ5 {
WqQAt{W/< return (T & )r;
&j=FxF9o }
n7-|\p!xP6 } ;
z
H$^.1 jZwv!-: 这样的话assignment也必须相应改动:
/g$cQ=c yF2|w=! template < typename Left, typename Right >
tg =ClZ- class assignment
Y' K+O {
t8SvU Left l;
]^aOYtKX Right r;
/zxLnT;
5 public :
dJyf.VJ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
X*f#S:kiNU template < typename T2 >
6zv-nMZc T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
6&,n\EXF } ;
me-Tv7WL .Uk ejx 同时,holder的operator=也需要改动:
|e{F;8 l
Ozi| template < typename T >
zgre&BV0q assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
obA}SF {
Cka&b return assignment < holder, T > ( * this , t);
.*N]SbU<8 }
t!}QG"ma #?=?<"*j 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。
yTt,/+I%gJ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
\l)Jb*t EFpV return l(rhs) = r;
$ZnLY uGb 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。
Pn?Ujjv 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
*B<Ig^c 7oUecyoj template < typename Tp >
kpF")0qr class constant_t
%LI[+#QE {
z}Y23W&sX const Tp t;
3B *b d public :
5Bwr\]%$P constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
/~sNx template < typename T >
!~sgFR8W const Tp & operator ()( const T & r) const
k55s-%Ayr {
OYnxEdo7 return t;
o>Fc.$ngZ }
RWyDX_z#< } ;
Vo1,{"k s?-@8.@ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
] oOSL=~c 下面就可以修改holder的operator=了
x?10^~R M1nH!A~o template < typename T >
V2Iqk]V%y assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
~!V5Ug_2 {
=f48[= return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
9E`WZo^. }
LWH(bs9U 8bf_W3 同时也要修改assignment的operator()
qDSZ:36 ENx1) ] template < typename T2 >
C8^h`B9z&I T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
r'|V z*/h 现在代码看起来就很一致了。
d6(R-k#B FYOQ}N
六. 问题2:链式操作
Bh`Y?S 现在让我们来看看如何处理链式操作。
F_^)zss 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。
0`WjM2So 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。
cy_'QS$W 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
K)ZW1d; 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
h?Y->!' 11"- taWj template < typename T >
/#<R struct result_1
sxG8jD {
+,;"?j6<p typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
)Cas0~ RM } ;
c<k=8P \@\r`=WgB 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
ajM3Uwnr a:q>7V|%$ template < typename T >
:| s struct ref
#'5C*RO {
egXHp<bqw typedef T & reference;
`EBI$;! } ;
g4eEkG`XTS template < typename T >
5{z muv: struct ref < T &>
\C{Dui)F {
, 0hk)Vvr3 typedef T & reference;
_DDknQP } ;
c[IT?6J4 `s )-
lI 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
|2L|Zp& o"kVA;5<G template < typename T >
`j#zwgUs typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
:D|5E>o( {
W?>C$_p C return l(t) = r(t);
[TW?sW^0 }
GgU8f0I 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。
KF .O>c87& 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
lRk) g)3HVAT 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
Vx
Vpl@ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
(^{tu89ab _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
'3i,^g0?t0 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
]2_b_ok 最后的布局是:
_ww>u""B~ Add
Za110oF / \
~M c'~:{O Divide 5
]NEr]sc-"F / \
cD%_+@GaU _1 3
S|jE1v"L 似乎一切都解决了?不。
L2sUh+'| 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。
o^efeI 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。
gTM*td(~^ 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:
+!~"ooQZh K]{x0A template < typename Right >
|#b]e|aP assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
+nIjW;RU Right & rt) const
< NRnE8: {
k#g` n3L return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
f,} (=
u }
/!i`K{ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
w=QlQ\ 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。
1u~CNHm 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。
sk%Xf, 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。
69"4/n7B? 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。
u\y$< 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
GXnrVI 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
;],Js1m ke)}JU^" template < class Action >
@zCp/fo3 class picker : public Action
?Tlt(%f {
u\AL`'v public :
7WMF8(j5 picker( const Action & act) : Action(act) {}
nb~592u // all the operator overloaded
U [R[VY7 } ;
Nd h Ql1J?9W Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
kf:Nub+h t 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
si,)!%b ?onEqH> template < typename Right >
5$?)f&M picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
rJM/.;Ag {
b|DiU} return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
v,L@nlD] }
T!jMh-8 3sK^
( Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
dFl8 'D 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。
uqsVq0H P!yOA_)as template < typename T > struct picker_maker
R*`=Bk0+ {
W9G1wU typedef picker < constant_t < T > > result;
E)iX`Xq|0{ } ;
xG1(vn83gq template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
ri1;i= W {
edL sn>\*# typedef picker < T > result;
Vo;0i$ } ;
tuslkOE# }rQ0*h 下面总的结构就有了:
JKF/z@Vbe\ 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。
"!9FJ Y 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。
U1)!X@F{ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
=&" a:l 至此链式操作完美实现。
7$JOIsM ET[>kn^# 3De(:c)@ 七. 问题3
s}<i[hY> 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。
|vPU]R>6
WjsmLb:5 template < typename T1, typename T2 >
6ltV}Wt- ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_oE 7< {
C({r1l4[D return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
4d8}g25C }
+&4@HHU{G &U_T1-UR2 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:
mM2DZ^"j( "!R*f $ template < typename T1, typename T2 >
aQj"FUL struct result_2
pHzl/b8 {
v[\GhVb typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
"#.L\p{Zy } ;
f%/6kz @;X#/dZe 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?
d-jZ 5nl( 这个差事就留给了holder自己。
AbL(F#{ }p>l,HD s[;1?+EI template < int Order >
"9IR| class holder;
X2mZ~RB(p template <>
pD]2.O class holder < 1 >
)S9}uOG# {
AHzm9U @ public :
mYFc53B template < typename T >
$wcTUl struct result_1
;o?o92d {
ui80}% typedef T & result;
JYnyo$m/ } ;
wAo6:) template < typename T1, typename T2 >
-XfGF<}r struct result_2
F8xu&Vk0: {
e8&7W3 m typedef T1 & result;
bQ-n<Lx } ;
`-g$
0lm7 template < typename T >
XPLm`Q|1#t typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
qu0q
LM {
i(4.7{* return (T & )r;
gNC'kCx0c }
z+c'-!e/ template < typename T1, typename T2 >
n5Mhp:zc, typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
EX@Cf!GjN {
|fY#2\)Yx return (T1 & )r1;
P6)d#M }
\Rw^&;\1 } ;
\j4!dOGZ d*$x|B|V template <>
@QDUz>_y class holder < 2 >
JyePI:B&)j {
L7"<a2J public :
C'PHbo: template < typename T >
lNMJcl3 struct result_1
2RdpVNx\y {
tILnD1q typedef T & result;
BkB9u&s^ } ;
X=? \A{Y template < typename T1, typename T2 >
| Pqs)Mb] struct result_2
ypNeTR$4 {
; hU9_e typedef T2 & result;
CoV@{Pi } ;
s>=$E~qq template < typename T >
rIX 40,` typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
!Pu7%nV. {
\==Mgy2J8 return (T & )r;
E O " }
GL^
j
|1 template < typename T1, typename T2 >
Uv(}x7e) typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
P0rdGf 5T {
$#_^uWN-M return (T2 & )r2;
iZ0.rcQj'o }
KP!7hJhw } ;
nyZ?m 'i;ofJ[.c o3`0x9{ 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
d>/4z#R}- 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
_I%mY!x\` 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
#2+hu^Q- 3*R(&O6} return l(i, j) = r(i, j);
;1k_J~Qei 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Is97>aid UJ`%uLR~ return ( int & )i;
sA
}X)aP return ( int & )j;
Cyud)BZvm 最后执行i = j;
G
}M! 可见,参数被正确的选择了。
\rCdsN 2H n&8N`!^o =|d5V% mK }'\M}YM E8o9ufj3 八. 中期总结
s%?<:9 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
7>gW2m 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Si|8xq$E; 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
ktv{-WG2_ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
fVZ_*'v th=45y"C hG3RZN#ejq <4;f?eu /sl#M TSsx^h8/ 九. 简化
"?YpF2pD 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。
'IER9%V$ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
wDs#1`uTq 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:
~5Rh7 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
7RgnL<t~:8 +-*/&|^等
P2)g%$ME 2. 返回引用。
UL" <V =,各种复合赋值等
T{T> S%17~ 3. 返回固定类型。
XB%`5wwd 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
n4
Y
]v 4. 原样返回。
}Z`@Z' operator,
4;w#mzd 5. 返回解引用的类型。
_xdttO^N operator*(单目)
;~s@_}& 6. 返回地址。
73M;-qnU operator&(单目)
*8 ] 7. 下表访问返回类型。
U9AtC.IG! operator[]
CjA}-ee 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
w2tkJcQ3 operator<<和operator>>
.sUL5` =k+i5:@] OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
H{;8i7% 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
y)Lyo'` ,qlFk|A| template < typename Left >
tWdP5vfp struct value_return
QpifO {
2K'}Vm+ template < typename T >
^[zF IO struct result_1
Pq(
)2B {
`RE1q)o}8M typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
dGc>EZSdj } ;
5xG/>fn !Jo.Un7 template < typename T1, typename T2 >
*Xd_=@L&B struct result_2
O0"&wvR+5 {
i)e)FhEY6 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
SiJX5ydz } ;
q}5&B=2pM } ;
[g*]u3s u"a$/ ;D<rGkry 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
k?=V?JWY Iyvl6 下面我们来剥离functor中的operator()
,#-^ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
9a_(_g>S /t?(IcP5 return l(t) op r(t)
6d/b*,4[ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
fmq^AnKd return op l(t)
FkT% -I return op l(t1, t2)
jfrUOl'l return l(t) op
'w7{8^Z2 return l(t1, t2) op
{EupB? return l(t)[r(t)]
8|,-P=%t return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
G,i%:my7 gM3gc; 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:
S[M\com' 单目: return f(l(t), r(t));
b;Im +9& return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
v]27+/a$c 双目: return f(l(t));
? 5
V-D8k return f(l(t1, t2));
`24:Eg6r 下面就是f的实现,以operator/为例
_'oy
C(:} <`m.Vbvm" struct meta_divide
dUJNr_ {
g@"6QAP template < typename T1, typename T2 >
O^gq\X4} static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
IA;KEGJ {
Qs{Qg<} return t1 / t2;
9P)<CD0 }
zR3Z(^]v } ;
_mL 9G5~r PX'I:B]x* 这个工作可以让宏来做:
(jYs_8; L=}UApK #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
+=@Z5eu template < typename T1, typename T2 > \
`ionMTZY static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
?-'Q-\j 以后可以直接用
tg5jS]O DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
\>/:@4oK 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
V2]S{!p}k (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
"WYcw\@U +CNRSq" I.e' 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
a^5`fA/L, E(U}$Zey template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
ddHIP`wb class unary_op : public Rettype
z?"5="D {
JT^E`<nn Left l;
c)E[K-u public :
I}v'n{5( unary_op( const Left & l) : l(l) {}
)3B5"b, rb\Ohv\ template < typename T >
?3z+|;t6C typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3]Lk}0atpL {
TzL40="F return FuncType::execute(l(t));
W@$p'IBwm }
(\/HGxv O\KAvoQ%s template < typename T1, typename T2 >
c)6Y.[). typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
q%:Jmi> {
pmW=l/6+V3 return FuncType::execute(l(t1, t2));
Ft.BfgJ$ }
Sc~kO4 } ;
sqZHk+<% A# M q=1SP@;\6 同样还可以申明一个binary_op
e<^4F%jSK kyo ,yD template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
V!U[N.&$ class binary_op : public Rettype
lIFU7g {
G[>-@9_b Left l;
/l$noaskX Right r;
Z|?XQ-R5 public :
V_W=MWs&+ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
(kuZS4Af My`%gP~%g template < typename T >
P/PS(` typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^&rbI,D {
z:G9Uu3H( return FuncType::execute(l(t), r(t));
0\~Zg }
=W|Q0|U : }IS=A template < typename T1, typename T2 >
.CpF0 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7:j #1N[p {
oV!9B -< return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
5~"=Fm<uD }
zm .2L } ;
86I* 3 z#;0n} u ?Xku8 1l 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
zn~m;0Xi 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
v1lj /A DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
P%lLKSA 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
T?ZMmUE 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
6e*b;{d 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
/(0d{ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
E37@BfpO3 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
I.<#t(io 下面是修改过的unary_op
;hZ@C!S: 5nn*)vK { template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Bm7GU`j" class unary_op
-?'CUm*Od {
"}EbA3 Left l;
f\^QV E{ ,O} public :
an2Tc*=~l( Vi|jkyC8 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
m #eD v* }00e@a template < typename T >
awK'XFk struct result_1
[Bh]\I' {
Ja&%J: typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
NE4fQi?3 } ;
W*m[t&; tVcs r template < typename T1, typename T2 >
mN*P2* struct result_2
HlSuhbi'@ {
;~bn@T- typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
)pLq^j } ;
>`uS NY"tO W Q&<QVK template < typename T1, typename T2 >
u@EM,o typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{EUH#': {
IXN4?=)I return OpClass::execute(lt(t1, t2));
M5V1j(URE }
g3XAs@ A!kyga6F5 template < typename T >
z&0V21"l typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
f.$o|R=v {
z)~!G~J] return OpClass::execute(lt(t));
Em;b,x*U }
]`XuE-Uh 4Dia#1$:J } ;
}BrE|'.j' f tPw6 QA(,K}z~^S 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
^IpiNY/%Q 好啦,现在才真正完美了。
1#<E]<='t 现在在picker里面就可以这么添加了:
}(K6 YL hI8C XG template < typename Right >
g4X,*H picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
0mh8. {
FudD return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
GvOAs-$ }
QO.gt*" 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。
$rEd5W&d! jZ!JXmVV eLny-.i,7 0Y2^}u@5 [BBKj)IK 十. bind
F/SsiUBS 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
Cpcd`y=IN 先来分析一下一段例子
0AKwZ'
&H E3skC%} |mmG
s int foo( int x, int y) { return x - y;}
0gD0}nH bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
q4iD59yd)S bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
g4~qcI=a 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
I)6Sbt JV^ 我们来写个简单的。
#L0I+ K,K\ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
N{t:%[ 对于函数对象类的版本:
i_Z5SMZ t`,IW{ template < typename Func >
n;-r
W;ZO struct functor_trait
_%vqBr* {
+[/r^C typedef typename Func::result_type result_type;
NCFV } ;
>}{-! 对于无参数函数的版本:
Td1ba ^J *v ^"4 template < typename Ret >
Sp,Q,Q4 struct functor_trait < Ret ( * )() >
%i>e {
|S:!+[ typedef Ret result_type;
EE6|9K> } ;
bTGK@~ 对于单参数函数的版本:
FraW6T}_ d$rUxqB. template < typename Ret, typename V1 >
o}+Uy struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
78CJ {
|u r~s$8y- typedef Ret result_type;
YB~t|m65 } ;
j(C
UYm 对于双参数函数的版本:
KR(} A" !muYn-4M template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
>Ryss@o struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
{IHK<aW {
aSkx#mV typedef Ret result_type;
cC^C7AAq^ } ;
;kW}'&Ug 等等。。。
F ssEs!# 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
#pQ"+X Df~p'N-$ template < typename Func >
(Q8?) struct func_return
|p -R9A*>h {
OsL%SKs| template < typename T >
Vnj/>e3 struct result_1
*X
l<aNNx {
$>ZP%~O
typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
s.^9HuM } ;
#2R%H.*t w<e;rKr template < typename T1, typename T2 >
=l4\4td9p struct result_2
iEVA[xy=D {
| 58!A] typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
YB
B$uGA } ;
8J3@VD. } ;
Tj21YK.mk ~]W[ {3 ; O| J`~Lk 最后一个单参数binder就很容易写出来了
u] U)d$| 9jR[:[
template < typename Func, typename aPicker >
8$v zpu class binder_1
/;NE]{K {
D5!K<G?-K Func fn;
%7>AcTN~ aPicker pk;
3V
Mh) public :
CQjZAv
4m~7 ~- h template < typename T >
Y3$PQwn
.P struct result_1
25a#eDbqi {
PIEW \i typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
rW~?0 } ;
sh(kRrdY3 *rn]/w8ZW template < typename T1, typename T2 >
}d~wDg<# struct result_2
3P#+)
F~ {
5`"*y iv typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
$FQcDo|[ } ;
7<1fKrN?GF AX!>l; binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
0^}'+t,lc 5+bFy.UW template < typename T >
Vv]$\`d# typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}or2 $\>m {
L+L"$ return fn(pk(t));
`Ixs7{&jU }
J7ktfyQ0W template < typename T1, typename T2 >
`xX4!^0Hm typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Xvu) {
P
0Efh?oZ return fn(pk(t1, t2));
Y$x"4=~ }
VXkAFgO } ;
KIKq9 * nEd
M_JPv u*26>. 一目了然不是么?
]CIQq1iY 最后实现bind
L8:]`MQ0 chO'Q+pw hg&w=l template < typename Func, typename aPicker >
Q)G!Y
(g\ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
4ypRyO {
Kunle~Ro return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
&$m=^ }
J&63Z xHv|ca.E 2个以上参数的bind可以同理实现。
x[PEn 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。
q8?=*1g ,TF<y#wed 十一. phoenix
#u8*CA9 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
7sud/*+F Sf'i{xye for_each(v.begin(), v.end(),
$-$5ta{s (
v~V;+S=gz do_
d<^_w!4X} [
[_
M6/ cout << _1 << " , "
-_2Dy1 ]
dd\bI_ .while_( -- _1),
.'5'0lR5 cout << var( " \n " )
8Wdkztp/S )
Ii~; d3. );
yX7CN5vVl }c`
?0FQ 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
(B>)2: T1 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
TRgY :R_ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
M8^.19q; 那么我们就照着这个思路来实现吧:
b&=]S( e86Aqehle 'bB>$E template < typename Cond, typename Actor >
Mx/h?}u; class do_while
$ yDW.pt {
|.b%rVu Cond cd;
tLS<0 Actor act;
E\R raPkQT public :
Z!wD~C"D73 template < typename T >
d[Rb:Yw struct result_1
R=\v3m {
]`zjRRd typedef int result_type;
b
A)b`1lI } ;
+"YTCzv;t 8?e do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
$zC6(C(l cs K>iN template < typename T >
=cdh'"XN typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%<aImR] {
*he7BUO do
_&W0e} 4 {
$Q8P@L)[ act(t);
k(zs>kiP }
GhqgRzX while (cd(t));
*-9# /Cp return 0 ;
=QrA0kQR }
Rr+qgt;f5 } ;
=LXvlt'Q34 13ipaz 4dW3'"R"L 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
yDd=&
T
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
4JGE2ArR 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
xJvLuzUD 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
HG3.~ 6X 下面就是产生这个functor的类:
sL)Rg(rkx 5{')GTdX> X!T|07#c template < typename Actor >
TkA9tFi class do_while_actor
\4OK!6LkI {
7 ,$ axvLw Actor act;
)*!1bgXQ public :
k?^%hO>[ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
mYX56,b}5 j: <t template < typename Cond >
q^u1z|'Z picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Lb!r(o>8Cb } ;
dO+kPC hgj CXl HKpD2M 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
PdR >;$1 最后,是那个do_
Qqp)@uM^ )nhfkW=e 6yN"
l
Q7 class do_while_invoker
%h0D)6j
{
Am#m>^!qb public :
BpH|/7 template < typename Actor >
LlU'_}> do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
'#H&:Htm;L {
{b(rm,% return do_while_actor < Actor > (act);
?LM:RADCm }
h>dxBN } do_;
]yo_wGiwY fb/qoZ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
aJI>FTdK 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
l x7Kw% 最后来说说怎么处理break和continue
h:f;mn?x 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。
3KtAK9PT 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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