一. 什么是Lambda
Wp
|qv 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
_X6@.sM/2 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,
TSEv^u)3 j`o_Stbg <Crbc$!OeX F*, e,s class filler
GL^84[f-T
{
#1z/rUh`Cr public :
I"hlLP void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
yW)&jZb"( } ;
99YgQ Y]HO S%p.|! Ds<~JfVl 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
+I>V9%%vW_ }HKt{k&$ Mjj5~by: 1Uaj}=@M for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
; "K"S[ sq45fRAi "|^-Yk\U 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
[a[.tR38e b uu /Nz$ ,vh$G 7D N87)rhXSo, 二. 战前分析
_wp_y-" 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
EZee
kxs 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
TZ+- >CG =H_vRd 7@NV|Idtd for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
/Pyj|!C3`q /* --------------------------------------------- */
.dO8I/lhV vector < int *> vp( 10 );
NW4tQ;ad transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
]I[\Io 1 /* --------------------------------------------- */
H2JKQm_ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
[q!/YL3% /* --------------------------------------------- */
Gpf9uj% int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
kc7,F2=F /* --------------------------------------------- */
Kk\TW1w3 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
n|N?[)^k /* --------------------------------------------- */
8svN*`[ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
oB$c-!& L:_GpZ_ mFgrT /iw$\F |8 看了之后,我们可以思考一些问题:
35KRJY# 1._1, _2是什么?
R^?9V=Y<T 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
hCPyCq] 2._1 = 1是在做什么?
R
KXhD PA 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
yBl9 a-2A Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
|r+w(TG WS6;ad;| BS|$-i5L 三. 动工
V)Sw\tS6g 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
7SJbrOL4Q- )&s9QBo{b I&wJK'GM` <f9a%`d template < typename T >
ey@{Ng# class assignment
TFG0~"4Cz {
7tP
qez# T value;
HJ+Q7) public :
v83@J~ assignment( const T & v) : value(v) {}
' +f(9/ template < typename T2 >
X6Q\NJ"B T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
H{4_,2h=m } ;
QJF_ " "DC L
Z ,v#O{ma 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
}B ?_>0 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
4Ifz-t/ `rest_vu u\q(v D. Vj[hT~{f class holder
'mTQ=1 {
):]5WHYg public :
vyvb-oz;u template < typename T >
~5>k_\G8 assignment < T > operator = ( const T & t) const
D4O^5?F)| {
)8`i%2i= return assignment < T > (t);
v|R#[vtFd }
Gzc`5n{" } ;
`4-N@h
RpwDOG eX$RD9
H 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:
T,9pd;k AD~_n^ static holder _1;
B8~bx%)3T Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
zyB>peAp6j 4YgO1}%G for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
~wQ M
?h 而不用手动写一个函数对象。
'Ll'8 ps S.; ahce Z.b?Jzj &N*l ?7( 四. 问题分析
c"diNbm[ 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。
! NJGW 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。
TDX~?>P 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
+45.fo 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
+y^'\KN 下面我们可以对这几个问题进行分析。
#x6EZnG ct@3] 五. 问题1:一致性
Fh4Exl@6 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?|
n )PqA* 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
aA]wFZ K+|0~/0 struct holder
(QS 0 {
zeD=-3 //
r72zWpF!Ss template < typename T >
b%].D(qBy T & operator ()( const T & r) const
1}~ZsrF {
oDWNOw return (T & )r;
3X#Cep20a }
8p#V4liE } ;
n-{.7 ?u5jXJ0L 这样的话assignment也必须相应改动:
dKY#Tl] -^JPY)\R template < typename Left, typename Right >
kZ= 2#. class assignment
RG 9iTA' {
i (`Q{l Left l;
^O& y;5 Right r;
MaLH2?je^n public :
uANpqT}! assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
`neo.] template < typename T2 >
0J6* U[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
&\
K } ;
?:6w6GwAA P('bnDU 同时,holder的operator=也需要改动:
+R_s(2vz a1EQ.u
template < typename T >
w~3z); assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
1.5R`vKn] {
:jJ0 +Q return assignment < holder, T > ( * this , t);
,u9>c*Ss\ }
Z`#XB2, <B'PB"R3y 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。
+UiJWO 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
=
toU?:. 2J (nJT" return l(rhs) = r;
)6%a9&~H 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。
}@~+%_; 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
]TN/n%\ ]MC5 uKn template < typename Tp >
yH9&HFDp class constant_t
^\r{72!y {
4?]s%2U6 const Tp t;
-wVuM.n(Z public :
FH{p1_kZ= constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
{{AZW template < typename T >
hxt;sQAo{ const Tp & operator ()( const T & r) const
c<sq0('` {
8T8]g M return t;
C=bQ2t=Z }
U;M! jj } ;
Gz4LjMQ
&
&_-3>8gU 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Sbeq%Iwm. 下面就可以修改holder的operator=了
:\C/mT3xL) Qn.3B template < typename T >
^>^h|$ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
"N)InPR- {
Gzwb<e
y return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
.*Bd'\:F/q }
~%h&ELSw >U(E
\`9D 同时也要修改assignment的operator()
!%B-y9\ Y~w1_>b template < typename T2 >
6R*eJICN T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
N,.awA{ 现在代码看起来就很一致了。
.HRd6O; -J0OtrZ 六. 问题2:链式操作
B5+$VQ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
9i
D&y)$" 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。
D&pp
< 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。
sXtt$HID= 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
"'XYW\bI 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
{1+meE m}]QP\ template < typename T >
MHGaf`7ro struct result_1
,c
0]r;u! {
5bd4]1gj typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
VV sE]7P ] } ;
%cJdVDW`L q29d= 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
;9q$eK%d /O`R9+; template < typename T >
MO|Pv j~[ struct ref
,@I\'os {
GIfs]zVr` typedef T & reference;
KFy|,@NI } ;
PZ#aq~>w template < typename T >
mo,"3YW struct ref < T &>
a54S,}| {
na
0Zb typedef T & reference;
mX, @yCI } ;
qQ1D }c@ R^]a<g, 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
~f( #S*Ic kWs:7jiiu template < typename T >
iRqLLMrn typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
cVYu(ssC4 {
d*=qqe
H return l(t) = r(t);
02)Ybp6y }
+UX}
"m~W 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。
vl?fCO 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
54/ZGaonz j^eMi 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
kBY#=e). _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
t;:Yf _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
vE)d0l" +5 调用divide的对象返回一个add对象。
L(X}37 最后的布局是:
lQ"t#b+ Add
P ?96; / \
7HL23Vrk Divide 5
L X #. / \
*Wcq'S _1 3
aC<fzUD;
似乎一切都解决了?不。
jpOcug`f 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。
YG)7+94 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。
,u!_mV 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:
W)Y:2P<. uC6e2py<[ template < typename Right >
F5M{`:/ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
~H"-km"@ Right & rt) const
woN
d7`C}7 {
Hq>rK` return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
O* )BJOPa }
75A60Uw 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
pK'D(t 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。
23opaX5V= 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。
@V@<j)3P 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。
6;Mv)|FJF 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。
3E>]6 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?
IxY!.d_s|~ 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:
7t78=wpLc E/D@;Ym18 template < class Action >
3wfJ!z-E8 class picker : public Action
U.<a d {
c:s[vghH^# public :
6\%#=GG picker( const Action & act) : Action(act) {}
&yqk96z // all the operator overloaded
z ^y -A? } ;
GkKoc v FY]Et=p 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。
~dLe9-_9 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:
?3i<^@? 5"+;}E|q template < typename Right >
|Z$)t%' picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
qSaCl6[Do {
E.^u:0:P return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
k\ZU%"^J }
$]?M[sL\N7 dQ#oY|a Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
lg
1r] 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
u:,B&}j :%U
lNk template < typename T > struct picker_maker
-NDB.~E^DJ {
%*Yb
J_j7 typedef picker < constant_t < T > > result;
tcI Z
2H% } ;
+Lo,* template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
uiWo<}t}{ {
I#W J";kqB typedef picker < T > result;
wqyF"^It" } ;
s##XC^;p[ KnK\X>: 下面总的结构就有了:
b'RBel;W functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
}q?q)cG picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
!{ORFd picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
={{q_G\WD 至此链式操作完美实现。
4=|oOIhgb yW i?2
Cn>t"#zs!~ 七. 问题3
|]?7r?=J9v 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
#Q|ACNpYM <,9rXjeRl template < typename T1, typename T2 >
]_4HtcL4 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'9AYE"7Ydk {
+.X3&|@k return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
,@Elw>^ }
!ed0 yQC8 Gt8 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
jW}hLjlN CR-2>,*a9 template < typename T1, typename T2 >
cn'rBY struct result_2
XZ/cREz^s {
:}o{<U typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
*bi;mQ } ;
(T",6 xBSG iF"kR]ZL 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
FXid=&T@0D 这个差事就留给了holder自己。
quFNPdP q]y{
4"=5 SqoO"(1x template < int Order >
eW[](lGWM class holder;
)U{IQE;T# template <>
AQ,%5MeqJ class holder < 1 >
w X.]O!^X~ {
L0ZAF2O public :
&=lhKt template < typename T >
` )~CT struct result_1
N2C f( {
<ol?9tm typedef T & result;
+^%0/0e } ;
@$?*UI6y template < typename T1, typename T2 >
{.r9l struct result_2
H8!lSRq {
H7Pw>Ta ; typedef T1 & result;
Wk]E6yz6 } ;
j8ac8J,}c
template < typename T >
uecjR8\e typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
[ _&z+ {
2c5)pIVEy return (T & )r;
[Y6ZcO/-i }
x|3G}[= template < typename T1, typename T2 >
^]$rh.7& typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
~|`jIqU {
G\*`%B_ n return (T1 & )r1;
44UN*_qG
}
n5?7iU&JIo } ;
'Y>@t6E4 ,^qHl+' template <>
N\zUQ
J class holder < 2 >
sQT<I]e {
RIF*9= ,S public :
L>,xG.oG template < typename T >
M =GF@C;b struct result_1
wPpern05 {
3:gF4(. typedef T & result;
0y/P } ;
iM{cr&0 template < typename T1, typename T2 >
<;NxmO<%\ struct result_2
:Y&h'FGZm {
F=$U.K~1? typedef T2 & result;
<J!?eH9f } ;
. Kk'N template < typename T >
E}|IU Pm typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
a.SxMF {
e41r!od return (T & )r;
}yM!o`90 }
=M34
HPG template < typename T1, typename T2 >
+\MGlsMK@. typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
YHo*IX')C? {
AXpyia7nU return (T2 & )r2;
P? LpI`f }
uq@_DPA7 } ;
NKRH>2, $(pVE}J ] U[4r9V 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
oo!JAv}~ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
[L>AU;
: 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
/3d6Og ?,*KA Gg% return l(i, j) = r(i, j);
ef
-PlGn 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
qjLFgsd [u/W h+ return ( int & )i;
fMRMQR=6B return ( int & )j;
(Bu-o((N@0 最后执行i = j;
i8`0- 可见,参数被正确的选择了。
stlkt>9 DX8pd5U @%$<,$= CrEC@5j K=;oZYNd 八. 中期总结
9AZpvQ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
oF(|NS^ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
UN`O*(k[ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
rs:a^W5t 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
SR {KL#NC Blv@u ? -<aN$O DsGtc<l% R8fB
8 ) LT)G"U~ 九. 简化
]08
~"p 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。
:O{
ZZ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
A$o ?_ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
&13#/ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
,c[f/sT\ +-*/&|^等
5U%a$.yr 2. 返回引用。
9Zpd=m8dU =,各种复合赋值等
" IC0v9 3. 返回固定类型。
<I^Tug\M+ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
0o-KjX?kP 4. 原样返回。
qX!P:M operator,
.06[*S 5. 返回解引用的类型。
w:o,mzuXK operator*(单目)
vrvOPLiQ 6. 返回地址。
f;%\4TH? operator&(单目)
#N `Z)}Jm 7. 下表访问返回类型。
@ (LEuYq} operator[]
8hm|9 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
5j-?Uf operator<<和operator>>
bupDnTF :LBRyBV 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。
p*"H&xA@ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
E=8$*YUW(g [78^:q-/0 template < typename Left >
uOprA`3 struct value_return
j43-YdCJ {
@j?)uJ0Q template < typename T >
,.&y-? struct result_1
jsnk*>j {
ayoqitXD? typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
84u%_4/ } ;
4Rev7Mc hQ}B?'> template < typename T1, typename T2 >
N?krlR struct result_2
@F0+t; {
U<mFwJ C] typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
,xsFBNCC } ;
)%]`uj>*[ } ;
w#\*{EN l<=Y.P_2 pcjb;&< 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
5t~p99#? 'J"m`a8no 下面我们来剥离functor中的operator()
7>>6c7e 首先operator里面的代码全是下面的形式:
dUL3UY3 k874t D return l(t) op r(t)
7! "OF return l(t1, t2) op r(t1, t2)
q\a'pp9d return op l(t)
_qQB.Dzo: return op l(t1, t2)
/4PV<[
:_ return l(t) op
>@9>bI+Q return l(t1, t2) op
cq
\()uF'c return l(t)[r(t)]
p8a\> { return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
@80Z@Pj Pn|*(sTl 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:
beCTOmC 单目: return f(l(t), r(t));
;OynkZs) return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
*%wfR7G[B 双目: return f(l(t));
Km9Y_`? return f(l(t1, t2));
yYM_ 下面就是f的实现,以operator/为例
2dUVHu= + 'CSIC8M<j struct meta_divide
(R)( %I1Oz {
O4i5fVy{ template < typename T1, typename T2 >
}+Ne)B E static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
jLu`DKB {
K}p!W"!o return t1 / t2;
&E&e5(&$ }
!R.*Vn[
} ;
V"{+cPBO) uNSbAw3 这个工作可以让宏来做:
dJ}E,rW} $Q cr #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
B1!b@0^ template < typename T1, typename T2 > \
0kdPr:B Q0 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
N?mTAF'M 以后可以直接用
o<r|YRzQl DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
kxp, ZP 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
g1s\6%g (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
N-4k
9l1 * vMNv _H+|Ic 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
5VG[FY6Pl #A '|O\RGP template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
U,w J8 class unary_op : public Rettype
s]z-d!G
{
SsE8;IGH Left l;
39(]UO6^; public :
"\9!9U#! unary_op( const Left & l) : l(l) {}
d!i#@XZ^ -0/5! template < typename T >
}t^N|I typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
k[p7)ec {
oSOO5dk:z return FuncType::execute(l(t));
xF4>D!T%8 }
tgP x!5U Y]SX2kk(2 template < typename T1, typename T2 >
~Yw`w2 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ZFAi 9M {
sm~{fg return FuncType::execute(l(t1, t2));
~;*SW[4 }
SXW8p>1Jw } ;
(!@
Q\P mu?6Phj boJ 同样还可以申明一个binary_op
`N69xAiy Ikn)XZU^ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
V{j>09u class binary_op : public Rettype
?!:$Z4G {
'9Hah Left l;
IP]"D" Right r;
8 N5ga public :
Q8kdX6NMd& binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
^gK8
u]> Rt[zZv template < typename T >
t'@qb~sf typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!u0qF!/W {
lo%:$2*'p return FuncType::execute(l(t), r(t));
nK"XyZ& }
u&!QP4$"z 2$MIA?A"Y template < typename T1, typename T2 >
f;u<r? >Z typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Gqz<;y {
;gC.fpu return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
#=G[~m\ }
.UUY9@ } ;
$~[k?D Ie[8Iot?bn tCJ+OU5/ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
4\.1phe$a 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
4nfpPNt DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
d&dp#)._8 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。
&3Q!'pJJ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Z*}5M4 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。。。
rl0sN5n 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
~e,D`Lv 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)
i9qn_/<c 下面是修改过的unary_op
=-r[ s%t& yH'vhtop template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
r
pv`% class unary_op
G8y:f%I!b {
I?l%RdGW Left l;
Jv|uI1V =lzRx%tm public :
ZZ<uiN$ 5w\>Whbd unary_op( const Left & l) : l(l) {}
;<JyA3i^V, nty^De% template < typename T >
meHnT9a^ struct result_1
XF`,mV4 {
PfaBzi9?f typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
N6"b
OxJ( } ;
f
xWW"B*A 0'giAA template < typename T1, typename T2 >
%V>Ss9;/8 struct result_2
NDJIaX:] {
iBq|] typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
PhHBmMGL } ;
=
h
_>OA `kn 'RZR template < typename T1, typename T2 >
7gL N7_2 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
L8&$o2+07r {
'.sS"QdN return OpClass::execute(lt(t1, t2));
y|BRAk&n }
8E m X "Dc6kn^}3 template < typename T >
*?zyF@K{% typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%6\e_y% {
BI'} return OpClass::execute(lt(t));
`uO(#au,U }
IA\CBwiLj Mpfdl65 } ;
T ~9)0A"] QBg~b{h nhfHY-l}7 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
%Ts6M,Fpp 好啦,现在才真正完美了。
7IrbwAGZ3 现在在picker里面就可以这么添加了:
y#4f^J!V 'l%b5: template < typename Right >
vo9DmW picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
%_rdO(
{
@l7~Zn return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
HA?<j|M }
Hh_Yd) 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。
d-=RS]j;j J YA )T-C/ 3 He#5d!cf:M xz-z"
8d 十. bind
uQwKnD?F+e 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。
Xknp*(9 先来分析一下一段例子
<5R`E( F~;G[6} 7oj
^(R, int foo( int x, int y) { return x - y;}
G:W4<w bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
u&q RK>wLa bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
.?L&k|wX- 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。
HN/ %(y 我们来写个简单的。
v"y0D 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
0b)^#+ 对于函数对象类的版本:
FT*OF 3 ,_STt) template < typename Func >
{XT3M{`rWL struct functor_trait
&n_aMZ; {
?;s}GpEY: typedef typename Func::result_type result_type;
njbEw4nX } ;
hJrcy!P<a 对于无参数函数的版本:
B0_[bQoc1 Ck71N3~W template < typename Ret >
s*"Yi~ struct functor_trait < Ret ( * )() >
O~E6"vQ {
[D8u.8q typedef Ret result_type;
Q}pnb3J>T } ;
' }G!D 对于单参数函数的版本:
W'3&\} [I4:R_\ template < typename Ret, typename V1 >
[(Z sQK struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
So&an ! {
zh5$$*\
typedef Ret result_type;
J^}w,r*= } ;
o5!"dxR 对于双参数函数的版本:
Q_ zGs6 *h+@a template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
Pm2T!0 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
.T*K4m{b0 {
:6~DOvY typedef Ret result_type;
O}4(v # } ;
e,Ih7-=Er, 等等。。。
fs8nYgv|Q 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
KC+C?]~M qTbY'V5A template < typename Func >
1ga-8&! struct func_return
]:lqbg[J {
1`t4wD$/ template < typename T >
mcbr3P struct result_1
m!{}Y]FZn {
I)wjTTM5 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
5|&:l8= } ;
]zGgx07d X bF; template < typename T1, typename T2 >
$~h\8 struct result_2
x"hZOgFZ {
+-b:XeHSZ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
fZoV\a6Kj } ;
Dj=OUo[[d } ;
2h<{~; .rfufx9Sw {fkW0VB; 最后一个单参数binder就很容易写出来了
K\Oz
~,z (C<~:Y?% template < typename Func, typename aPicker >
%+PWcCmn class binder_1
J.
]~J|K {
:K%{?y Func fn;
9fk@C /$ aPicker pk;
#[.vfG public :
'qGKS:8 Y2&>;ym! template < typename T >
)&G
uZ struct result_1
h/h`?vWu {
DP2 ^(d< typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
MQL1 />j; } ;
,2Y PD4 fz%I'+! template < typename T1, typename T2 >
E)eRi"a46 struct result_2
'4gi*8Y {
YkRv~bc1] typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
}E=:k&IDPB } ;
SU0K#: LnQm2uF binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
"CYh"4]@rD l djypEa} template < typename T >
T [mo
PD5 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
f/spJ<B).4 {
EJ$- return fn(pk(t));
=bJj;bc'5 }
#;Yn8'a~ template < typename T1, typename T2 >
u{0'"jVJ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>KjyxJ7 {
%
K$om|]p return fn(pk(t1, t2));
w7b?ve3- }
\Mk;Y } ;
't2dP,u<- \3P.G S{l Vp = 一目了然不是么?
1}#(4tw) 最后实现bind
>>lT-w hg}Rh
:e-&,K template < typename Func, typename aPicker >
EleK*l picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
> QwZt {
p fj%AP: return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
d*%-r2K }
yZf+*j/a7 (<ybst6+I 2个以上参数的bind可以同理实现。
?b',kN,( 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。
az7<@vSXi /0(2PVf
y 十一. phoenix
GO@pwq< Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
l~.}#$P] 1jdv<\U for_each(v.begin(), v.end(),
,E]u[7A (
Wsb=SM7; do_
5oz[Njq4 [
1tvgM
!. cout << _1 << " , "
c5_?jKpl ]
>G`=8Ku .while_( -- _1),
(k?,+jnR cout << var( " \n " )
4l! ^"=rh )
3c5=>'^F );
xyO]Evg ygm4A j> 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
g%z?O[CN 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
r>+Hwj0> operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
O=os ,'" 那么我们就照着这个思路来实现吧:
F(E3U'G r!eCfV7 9moenkL template < typename Cond, typename Actor >
}8E//$J class do_while
?}*A/-Hx0U {
'T54k Cond cd;
Y21,!$4gb Actor act;
Q1qf'u public :
8Rq+eOP=S template < typename T >
<fX]`57Dc` struct result_1
}{*((@GY} {
Wx}+Vq<q typedef int result_type;
*#j+,q!X } ;
~8'4/wh+8 K~nk:}3Ui do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
w yO@oi
Vn XAuB .)| template < typename T >
.+XGbs]kCi typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"rz|sbj {
9 F~U%
>GX do
EZkg0FhkZ {
q|J3]F !n act(t);
x1)G!i }
^ri?eKy.-g while (cd(t));
)i&9)_ro return 0 ;
v#/Uq?us }
9WQC\/w } ;
E?|"?R,,, 5#JGNxO )I<p<HQD 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
J&~nD(&TY 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
eWO^n>Y 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
j3QpY9A 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
/#J)EH4p 下面就是产生这个functor的类:
|RQ19m@ <a *X&P =Haqr*PDx template < typename Actor >
3=xb%Upw class do_while_actor
}'{39vc . {
}zVPdBRfm Actor act;
ADRjCk}I public :
VHXvm* do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
BsVUEF ,N "m3:HS template < typename Cond >
ShanwaCDqv picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
nf!RB-orF } ;
Y>-|`2Z
po_||NIY 4%O*2JAw 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
lp5`Kw\ 最后,是那个do_
jh.W$.Oq juuBLv JDVMq=ui class do_while_invoker
"H>L!v {
;J pdnV public :
UD[S>{
template < typename Actor >
mg)lr&-b do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
1E!0N`E {
-}k'a{sj= return do_while_actor < Actor > (act);
<by}/lF0 }
o[*</A
} } do_;
'2=u<a B O4FW/)gq 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
'>>
IMF 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
%7BVJJp2 最后来说说怎么处理break和continue
QZk:G+$ 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。
]H7_bix 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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