一. 什么是Lambda
DmzK* O{ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
8Ld{Xg 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,
cW%QKdTQY0 ! Rr k \cJ?2^Eq Sd[%$)scC class filler
tNpBRk(} {
[ye!3h&] public :
pY@$N&+W void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
^#-d^ )f; } ;
*UL++/f _v=S4A#tF k*XI/k5Vc 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:
9~3;upWu! v *'anw&Z aia`mO] 24{Tl
q3 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
-DAkVFsN uBpnfIe @ ;T|`Y=7 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
5PF?Eq 0PdeK'7 80J87\) _A]8l52pt 二. 战前分析
}-` N^ 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。
1,Ams 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
l-^2>K[ s"OP[YEke/ gR5
EK$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
jGm`Qg{< /* --------------------------------------------- */
ky4;7RK vector < int *> vp( 10 );
HKB?G~ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
q|7i6jq\*R /* --------------------------------------------- */
zEM c) sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
~l {*XM /* --------------------------------------------- */
AS1#_fC int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
/;5U-<qf /* --------------------------------------------- */
{*yFTP"93 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
4Fu:ov
]M /* --------------------------------------------- */
h D5NX for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
^Pwtu |ty?Ah,vb y~ 2C2'7 %_P[
C}4 看了之后,我们可以思考一些问题:
8U8%XI EJ 1._1, _2是什么?
E5;6ks) 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。
bF2RP8?en 2._1 = 1是在做什么?
?Z^?A^; }$ 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。
DUrfC[jpv 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。
?.{SYaS YL?2gBT 5&
2([ 三. 动工
7Gh+EJJ3I 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
,r5'nDV=d ,|}}Ml QT8GP?F C4[) yJ template < typename T >
c/6 class assignment
X&LaAqlSG {
<6.aSOS T value;
7y?aw`Sw: public :
6
4,('+ assignment( const T & v) : value(v) {}
oMNt676 template < typename T2 >
@GVONluyU` T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
CE5A^,EsB } ;
hr@kU x $.+_f,tU 0#G@F5; < 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
42oW]b%P{; 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
.#q]{j@Ot ~:JoKm`vU !eu\ShI !{1;wC(b class holder
olv0w;s {
d6+$[4w public :
@D[tljc^ template < typename T >
v:F_!Q assignment < T > operator = ( const T & t) const
AAXlBY6Y- {
$,.XPK5Qu return assignment < T > (t);
]Y3NmL }
11^.oa+` } ;
IRknD3LX u~xfI[8C 88 &M8T'AP 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
]qd$rX T?g%I static holder _1;
c
8t Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Y&uwi:_g P @Jo[J< for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
%O|+`" 而不用手动写一个函数对象。
sRI0; ^7Rc\ >d3`\(v- WR"?j9y_q 四. 问题分析
g:fkM{"{ 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。
nl-y0xD9c 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。
M!wa } 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
@B`nM#X# 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
.fgVzDR|+ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
>~;=
j~ r!<)CT}D 五. 问题1:一致性
d iWi0@ 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?|
OZR{+YrB^ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
vbh 5 L9$`zc struct holder
ew.jsa`TrW {
`N}aV Ns //
@tIY%;Bgk template < typename T >
2C
Fgit T & operator ()( const T & r) const
V7"^.W* {
. 3'U(U return (T & )r;
#|"M }
(zX75QSKV } ;
*!.anbo@?z 8|{d1dy 这样的话assignment也必须相应改动:
ri/CLq^D dw>1Ut{"3 template < typename Left, typename Right >
P:>]a$Is class assignment
5S*aZ1t18 {
5m
yQBKE Left l;
Q_)$Ha{>H, Right r;
r>ag(^J\ public :
=[:pm) assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
iv
~<me0F template < typename T2 >
7O-fc1OTv T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
P~*'/!@ } ;
a$5P\_ x#XxD<y 同时,holder的operator=也需要改动:
$x*(D|\'< O+?vQ$z template < typename T >
3wMnTT"At assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
LP'wL6# {
`^HK-t4q return assignment < holder, T > ( * this , t);
]1 jhy2j }
*zwo="WA\t mndKUI}d 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。
CB0p2WS_ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
fXe$Ug|5a qg2Vmj<H return l(rhs) = r;
<Gna}ALkg 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
z22:O"UHa 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
(]` rri*^
20]p< template < typename Tp >
a%2K,.J class constant_t
s o7.$]aV {
w$Z%RF'p const Tp t;
"r~/E|Da< public :
kEp{L constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Ro_jfM template < typename T >
r&+w)U~ const Tp & operator ()( const T & r) const
R;zf x/ {
uO)vGzt3^x return t;
2;K2|G7 }
Jflm-Hhsf } ;
J|w%n5Y 0DFVB%JdI 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
DKF`
xuJP 下面就可以修改holder的operator=了
[$c"}=g[+ M0T z('~s template < typename T >
h'+F'1= assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
8#w%qij {
'6cXCO-_P return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
";;!c. !^ }
lPD&Doa y'!"GrbZ 同时也要修改assignment的operator()
uvAJJIae' ^zW=s$\Fo template < typename T2 >
=Qf{ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
?G<ISiABQC 现在代码看起来就很一致了。
~)VI`36X g4y&6!g
六. 问题2:链式操作
I_ AFHrj 现在让我们来看看如何处理链式操作。
(*_lLM@Cd 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。
LJ K0WWch 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。
,M~> t7+ 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。
dvM%" k 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
phQ{<wzwp s\< @v7A template < typename T >
FKPR;H8> struct result_1
OIIA^QyV {
J0imWluhQ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
tH~>uOZW } ;
6FN#X g p1\mjM 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:
/|lAxAm? B>4/[
YHr; template < typename T >
o70] F struct ref
*
F_KOf9p {
gWL`J=DiU typedef T & reference;
:G#+5 } } ;
5,4m_fBoW template < typename T >
{9@u:(<X9 struct ref < T &>
<xe_t=N {
+* j8[sz typedef T & reference;
,"F0#5 } ;
i5=~tS @t;726 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
M~n./wyC 1rS8+!9C template < typename T >
[k0/ZfFwV typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
vvu $8n {
tLxeq?Oo] return l(t) = r(t);
Wffz&pR8
}
&E1m{gB( 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
Y;'SD{On 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
WEJ-K<A( !iq|sXs 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
#G_'5{V _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
T|0+o+i _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
8.>himL +5 调用divide的对象返回一个add对象。
1w,34*- } 最后的布局是:
AF8:bk,R Add
eco&!R[G / \
CZ'm|^S Divide 5
I~6 o<HO / \
|fIyq}{7 _1 3
T"aE]4_ 似乎一切都解决了?不。
7>f"4r_r6< 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
u:f.;? 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
i]s%tEZ1 OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
-SfU.XlZl 8O$LY\G template < typename Right >
3m9b assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
L|}s Z\2! Right & rt) const
[[w | {
l^$'6q" return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
$:\`E56\ }
5KDCmw 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
)0]U"Nf ho XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
UG=]8YY!
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
Dx`-h# 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
0AdxV?6z 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
Fi;H 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
^8A[
^cgq 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
RKE"}|i+S vj344B template < class Action >
.c:h!-D; class picker : public Action
(Zd(?">i {
PEm2w#X%L public :
u1Slu%^e picker( const Action & act) : Action(act) {}
N>,`TsUwW // all the operator overloaded
d=n{Wn{C } ;
b$%Kv( E4>}O;m0 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。
!_QT{H 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:
77y+ik k& +gkJm template < typename Right >
_ziSH 3( picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
.c~z^6x {
8e3eQ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
K!.t}s.t }
E>f{j:M l)dE7$H Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
AWYlhH4c?t 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。
>;'0ymG.` P"l'? ` template < typename T > struct picker_maker
Je6wio-4 {
i>]PW|]
typedef picker < constant_t < T > > result;
`}KxzD } ;
w/(c}%v}= template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
)dqNN tS {
mJ=V<_ typedef picker < T > result;
lux
g1> } ;
@fJsRWvGq KYtCN+vsG 下面总的结构就有了:
-4sKB>b 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。
<R;wa@a> 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。
_^NaP picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
QnD8L.Dg 至此链式操作完美实现。
_@!vF,Wcf abm 3q!a- Um6}h@> 七. 问题3
d1/9
A-{ 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。
@ci..::5 BWy-R6br template < typename T1, typename T2 >
FRZ]E)9Z]b ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{_\cd.AuT {
oKCy,Ot< return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
/\b*
oPWJ }
W.kcN, !5C"`@}q> 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(dKb aEvbGo template < typename T1, typename T2 >
[}j a\!P struct result_2
+:-xV {
WV.hQX9P typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
$/D?Vw:] } ;
.ex;4( -! ^@O7d1&y 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?
#`
gu<xlW 这个差事就留给了holder自己。
Xi) ;dcNJ N+B!AK0. HXSryjF? template < int Order >
~{tO8
] class holder;
|xcC'1WU template <>
Qd
kus214 class holder < 1 >
QfAmGDaYQ {
v9-4yZU^WR public :
IPK1g3Z template < typename T >
7~XA92 struct result_1
vm_]X{80; {
t_w\k_
T typedef T & result;
-43>?m/a } ;
6>rz=yAM_ template < typename T1, typename T2 >
U364'O8_ struct result_2
m^!j)\sM5 {
7Tdx*1 U typedef T1 & result;
yzp# } ;
h7q{i|5 template < typename T >
5rB>)p05[ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
4RB%r {
gM>?w{!LBx return (T & )r;
'~K]=JP }
{qi# template < typename T1, typename T2 >
_7Y-gy#\a typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
=3QhGFd {
(b//YyqN return (T1 & )r1;
>pLJ ,Z }
)MF@'zRK } ;
BLt58LYGX qX5>[qf- template <>
[YULvWAJ class holder < 2 >
b)Da6fp {
7uL.=th' public :
SA}Dkt&, template < typename T >
= NZgbl struct result_1
*/aQ+%>jf {
$&Vba@v typedef T & result;
ZH;4e<gg } ;
MWA,3I\. template < typename T1, typename T2 >
sIf]e'@AC struct result_2
Z/G#3-5)p {
mz6]=]1w typedef T2 & result;
RVttk )Ny } ;
9X 4[Zk template < typename T >
@ewaj! typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
yP+<kv4 {
<ytzGDx return (T & )r;
zhs@YMY }
\^"Vqx template < typename T1, typename T2 >
vRC >=y*= typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
&lSNI5l {
,4t6Cq! return (T2 & )r2;
s0;a j<J }
?#
FYF\P } ;
`i
cs2po hQ<7k'V 4bA^Gq 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> >。
81:%Z&?vRl 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
AaA!U!B 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
"NLuAB.P Hq::F? return l(i, j) = r(i, j);
o}:x-Y 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
fm-m?= "[?DS return ( int & )i;
AJEbiP return ( int & )j;
igA?E56? 最后执行i = j;
NT5=%X] 可见,参数被正确的选择了。
I*.nwV< !;|#=A9 F*@2 ) iKrk?B< uM1$3< 八. 中期总结
#W)m({} 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
?g4Rk9<!i 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
V /2NIh 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
'[liZCg 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
CdRJ@Lf ?s$d("~ GxD`M2 KF+r25uy[+ ,b!D8{W"N V9$T=[ 九. 简化
|;~=^a3?q 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
)m;*d7l~p 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
JK<[]>O 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
}wiyEVAh{ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
*w4#D:g +-*/&|^等
S:j{R^$k 2. 返回引用。
%P s.r{%{ =,各种复合赋值等
C @<T(`o 3. 返回固定类型。
g@!U^mr*3 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
<`pNdy4 4. 原样返回。
G$TO'Ciu: operator,
p% mHxYP 5. 返回解引用的类型。
%p operator*(单目)
D(']k? 6. 返回地址。
bKsjbYuo operator&(单目)
a`xAk^w+ 7. 下表访问返回类型。
O$6&4p*F. operator[]
!hq*WtIk 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
bVU4H$k operator<<和operator>>
D#1R$4M= Og% Y._ 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。
&j1-Ouy 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Pp!4Ak4TT9 4xg)e`
*U template < typename Left >
e7"T37 struct value_return
pTq DPU {
!Ea >tQ| template < typename T >
^4$4x struct result_1
i \NV<I
{
1xS+r)_n@ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
:po6%}hn } ;
;:
_K,FU =U*D.p*%f template < typename T1, typename T2 >
i#b /.oa struct result_2
>Vt2@Ee {
rz_W]/G-P typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
*t| !xO } ;
gC2}?nq* } ;
IXtG
36O 8Y`g$2SZ^8 .kU^)H"l 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
$|g1 _;(G (CIcM3|9C 下面我们来剥离functor中的operator()
Wr b[\
?- 首先operator里面的代码全是下面的形式:
_-({MX[3k< kQbZ!yl>[ return l(t) op r(t)
}ZVond$y4 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
%k4Qx5`?d return op l(t)
WlQCP C return op l(t1, t2)
@;OsHudd return l(t) op
Hj
r'C?[ return l(t1, t2) op
=QVkY7 return l(t)[r(t)]
6 :|;O return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
`$JvWN,kB ?&wrz 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
&P9fM-]b
s 单目: return f(l(t), r(t));
kll!tT-N- return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
r craf4% 双目: return f(l(t));
KJQ8Yhq return f(l(t1, t2));
Ll; v[Y 下面就是f的实现,以operator/为例
RBf#5VjOG! %Ve@DF8G struct meta_divide
nu+K
N,3R" {
/xJD/"Y3& template < typename T1, typename T2 >
w*XM*yJHU static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
4Pc-A {
wJ2cAX;" return t1 / t2;
nE8z1hBUq }
"|Q.{(|kO1 } ;
E<+ G5j bdstxjJ` 这个工作可以让宏来做:
:5/Ue,~ag EF:ec9 . #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
BkB_?^Nv8 template < typename T1, typename T2 > \
M}[Q2v\ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
_f@,)n 以后可以直接用
sc+%v1Y#} DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
J@/4CSCR] 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
xwZ1Q,'C (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
\0 h>!u 18NnXqe-m ")MHP~ ? 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
VI4mEq,V 95#]6*#[4! template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
J8S$YRZ_ class unary_op : public Rettype
;&J>a8B$ {
>xo<i8<Miv Left l;
1 jB0gNe public :
dj(&"P unary_op( const Left & l) : l(l) {}
-(TC' .TA)|df
^ template < typename T >
4dFr~ { typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
79>x/jZka {
.Xp,|T return FuncType::execute(l(t));
ZPw4S2yw3. }
c\o_U9=n WMC^G2 n template < typename T1, typename T2 >
3G4WKg.^ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1W>/4l {
h?dSn:Y\? return FuncType::execute(l(t1, t2));
j}.gK6Yq* }
Uzvd*>mv } ;
YQ:$m5ai j;}-x1R %!Eh9C* 同样还可以申明一个binary_op
d)uuA;n ZVH 9je template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
wwdmz;0S class binary_op : public Rettype
P<R^eLZ<& {
gWU#NRRc Left l;
0(+<uo~6p1 Right r;
m33&obSP public :
i5le0lM binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Awfd0L;9 ru`7iqcz template < typename T >
DDmC3
typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
mr}o0@5av {
HqV55o5f' return FuncType::execute(l(t), r(t));
PH%t#a!j3/ }
*c4OhMU( QmSj6pB> template < typename T1, typename T2 >
Y_n/rD> typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
m_Hg!Lg {
ek5j;%~g1 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
_$T
!><)y }
qfT9g>EF } ;
c}OveR$'& +$ djX=3 ^n~Kr1}nj 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
*<cRQfA1 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
4ZUtK/i+r DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
~N9k8eT 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。
prS%lg>
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
/Hk})o_ 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。。。
yj_/:eX 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
2* `kkS 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)
P51c Ehf 下面是修改过的unary_op
FYik}wH] >yn?@ve@ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
5,XEN$^ class unary_op
*.w6 =} {
1 M!4hM
Q Left l;
f1SKOq O2 Y|<m public :
oVk!C a [MAPa unary_op( const Left & l) : l(l) {}
%6lGRq{/? uHquJQ4 template < typename T >
YYI0iM> struct result_1
-T+YMAFU_ {
uu]C;wl typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
k2->Z);X } ;
uYs45 G ,DHH5sDCn template < typename T1, typename T2 >
(&*Bl\YoX struct result_2
;FwUUKj {
pR0!bgC typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
`Qb!W45 } ;
)2E vZn ;/Y#ph[ template < typename T1, typename T2 >
kygj" @EX typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
T@vE@D {
B7C<;`5TiD return OpClass::execute(lt(t1, t2));
R7:u 8-dU1 }
i885T' &0*l:uw template < typename T >
)<J #RgE typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3?aM\z; {
'Sd+CXS return OpClass::execute(lt(t));
h{HpI
0q4 }
k:/Z6TLk3 ^`xS|Sq1D } ;
76[qFz o}waJN`yI 2@_3V_ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
vbd
;Je" 好啦,现在才真正完美了。
nY;Sk#9 现在在picker里面就可以这么添加了:
5<GeAW8ns] O
'#FVZ.g template < typename Right >
,%/F,O+# picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
e 0$m<5 {
B;Z _'.i,d return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
H]V(qq{ }
L1`^M 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。
\g]rOYW 3k_\xQ ffB<qf)?G d/T Fx 9gK1Gx: 十. bind
,?K5/3ss 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。
"6WJj3hN 先来分析一下一段例子
kN<;*jHV 8=f+`e }3
~*/30V int foo( int x, int y) { return x - y;}
ZrP
8/> bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
B[&l<*O-y bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
yIpgZ0:h 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。
GdScYAC
我们来写个简单的。
hms Aim9i 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
c-7Zk!LfD 对于函数对象类的版本:
&j'k9C2p kMzDmgoxNg template < typename Func >
*
kL>9 struct functor_trait
k_^
4NU {
p8s%bPjK typedef typename Func::result_type result_type;
}7%ol&<@ } ;
YuoErP=P 对于无参数函数的版本:
M?gZKdj $y<`Jy]+)~ template < typename Ret >
o=5hG9dj struct functor_trait < Ret ( * )() >
6>)KiigZ\ {
_Co
v >6_i typedef Ret result_type;
iRW5*-66f } ;
Ak`?,*LM 对于单参数函数的版本:
\8{Tj54NA 2l+'p[b0> template < typename Ret, typename V1 >
02^\np struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
K;`*n7=IA {
1-4[w
*u> typedef Ret result_type;
_{B2z[G} } ;
v+C D{Tc 对于双参数函数的版本:
~d3BVKP5 ^^xzaF template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
&&}c R:U, struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
=AHV{V~ {
E}36 typedef Ret result_type;
|~Awm" } ;
u91 等等。。。
Jx&+e,OST 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
x41 t=E]( H0Sm4 template < typename Func >
b?9'-hK< struct func_return
(d
<pxx {
-%VFC^'5 template < typename T >
ZkMHy1 struct result_1
(Zy=e?E, {
hL;??h,!_ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
1mEW]z } ;
O1]XoUH< 7` XECIh template < typename T1, typename T2 >
uxq#q1 struct result_2
M
8mNeh {
Z\?!&& typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ryd}-_LL } ;
`AdHyE } ;
d7kv
<YG h*
/ wz:w6q 最后一个单参数binder就很容易写出来了
}u5J<*:bZ 7w0=i Z>K template < typename Func, typename aPicker >
fG7-07 class binder_1
@[rlwwG, {
>R/^[([;] Func fn;
r^\Wo7q aPicker pk;
0wETv public :
8,m: .B$3y#TOb template < typename T >
Ujly\ix` struct result_1
%N<>3c<8P {
C|ou7g4'p typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
\ItAc2,Fl } ;
~1{~iB2G ~#zb template < typename T1, typename T2 >
0`WZ struct result_2
%cMayCaI!@ {
J=DD/Gp typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
^A;ec
h7I } ;
y|.dM.9V A<g5:\3 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
rHtX4;f+>< l%xeM!} template < typename T >
9l7 youZ] typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Q[Tbdc%1EG {
Nk>6:Ho{G return fn(pk(t));
ZOzyf/?. }
rmnnV[@o template < typename T1, typename T2 >
5YiBw|Z7 " typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
N<lf,zGw
{
"\1V^2kMr return fn(pk(t1, t2));
>LB x\/ }
h6Hop mWVx } ;
odq3@
ziO l_=kW!l gem+$TFq 一目了然不是么?
n<sA?T 最后实现bind
'8Lc}-M4 `JG7Pl/ih %u$dN9cw template < typename Func, typename aPicker >
]GHx<5Q:\ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
i0&]Ig|; {
[6Nzz]yy return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
3nkO+qQ }
'P)[=+O?t CQ%yki 2个以上参数的bind可以同理实现。
>qIZ 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
C;!h4l7L P~*v}A 十一. phoenix
<Xj
,>2m; Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Aq P\g k l_*:StyR+ for_each(v.begin(), v.end(),
CW#$% (
X7"hTD do_
|a[ :L [
e?b<-rL
cout << _1 << " , "
$L$GI~w/ ]
|=}v^o ZC .while_( -- _1),
<b;Oap3 cout << var( " \n " )
vro5G') )
D D
Crvl );
F30jr6F\ !HHbd|B_ 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:
i(>v~T,( 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
Z$a4@W9o operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
z15QFVm 那么我们就照着这个思路来实现吧:
O0<GFL$)& ZZl4| EC|b7 template < typename Cond, typename Actor >
Z})n%l8J]p class do_while
\ \~4$Ai[ {
6MRS0{ Cond cd;
6P I-"He Actor act;
GB_m&t
public :
a'|Dm7'4t template < typename T >
s97L/iH struct result_1
_`Sz}Yk {
#3u471bp typedef int result_type;
-x1O|q69 } ;
pV))g
e\ 4.mbW do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
C(*)7|
m A,s .<TG template < typename T >
x5Ee'G( typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
T)B1V,2j= {
8M'6Kcr do
{ e% {
l+V5dZ8W act(t);
"ae55ft// }
Jid :$T> while (cd(t));
5{|\h} return 0 ;
$pGk%8l% }
wen6" } ;
{*CLWs4 p^``hP:J
goT:\2 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
JZ=a 3)x" 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。
FR@ dBcJUU 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。
7u^6`P 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。
Gu_Rf&: 下面就是产生这个functor的类:
0IM#T=V D r $N{d 5OUe|mS template < typename Actor >
{\e wf_pFk class do_while_actor
/_554q {
Lsozl<@ Actor act;
%rRpUrnm public :
VU*{E do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
AH],>i3
*H
RxC template < typename Cond >
t hDE
1h picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
~dwl7Qc } ;
Q$9`QY*6"p jWW2&cBm\ p8^^Pva/ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
KXFa<^\o 最后,是那个do_
!<2*B^
':w6{b n%<.,(.(S class do_while_invoker
zj;y`ENj {
F<w/@.&m public :
&,&oTd. template < typename Actor >
a~~ "2LE` do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
m%E7V{t {
,O(XNA(C return do_while_actor < Actor > (act);
U%45qCU }
8`qw1dF } do_;
|R*fw(=W "v3u$-xN1 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
aV(*BE/@F 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
lv ^=g 最后来说说怎么处理break和continue
I/)dXk~ 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。
/HDX[R 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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