一. 什么是Lambda
=>evkaj 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
a8ouk7G 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,
jV%=YapF )S`[ gK f>4|>kS Kn= EDtg class filler
tu* uQ:Ipk {
PUZcb+%]h public :
v'Ehr**]+ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
6~2upy~e } ;
C8T0=o/-` p8@&(+z J` gG`? 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:
>qr/1mW [{GN#W|AGP SDE$ymPx /EP
zT7 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
f_xvX f: chKEGosbF "p|.[d 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
|j9aTv[` ~x<?Pj (EosLn
h0 JR15y3F 二. 战前分析
-@`Ah|m@} 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
.`*]nN{ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
K*b* ]hf{ 3#dz6+ C#yRop_d]o for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
FBB<1( {A /* --------------------------------------------- */
G}+@C] vector < int *> vp( 10 );
{I$iD transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
E"S#d&9 /* --------------------------------------------- */
|o9`h 9i sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
C,$o+q*)W9 /* --------------------------------------------- */
w%iwxo int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
2@
9? ~?r /* --------------------------------------------- */
G/(,,T}eG for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
%D:VcY9OC /* --------------------------------------------- */
_Y]Oloo(' for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Cojs;`3iF: t^zE^:06 ^dhx/e%s tvFe_*Ck 看了之后,我们可以思考一些问题:
MMpId
Uhr 1._1, _2是什么?
'7oCWHq[ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
ITqAy1m@C 2._1 = 1是在做什么?
GK1nGdT] 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
Y*\h?p[, Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
8IxIW0 ~xsJML m;>G]Sbe 三. 动工
<Lxp t 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
!o?&{"#+ An0N'yo"Z jN*wbqL {J,"iJKop template < typename T >
^0}wmxDq class assignment
jnztCNaX {
4:a ~Wlp[ T value;
a)=|{QR>W public :
(?^ F }] assignment( const T & v) : value(v) {}
^p9V5o template < typename T2 >
F!u)8>s+z{ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
IO
0nT } ;
hE`d@ UF-'( phf{b+'#X 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
'/6f2[%Y" 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
&I8DK).M+ `5wiXsNjLY w6X:39d 4^:dmeMZ` class holder
-.MJ3 {
oi,KA public :
1hi,&h template < typename T >
26k~Z} assignment < T > operator = ( const T & t) const
G!I5Er0pdy {
G7+ {O7 return assignment < T > (t);
w+*rbJ }
G/},lUzLg } ;
O-W[^r2e Q%?%zuU p!=8 Pq. 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
t1mG] u t4:LHF static holder _1;
Kg>B$fBx) Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
YlG#sBzl L xIKH
G for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
F02TM#Zi 而不用手动写一个函数对象。
O|=?!|`o @d|Sv1d% (2L,m C(B"@ 四. 问题分析
Q$]1juqg 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
GBRiU&D 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
/|UbYe, 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
oPa oQbR(A 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
vf<Dqy <M. 下面我们可以对这几个问题进行分析。
rKslgZhQ @}!?}QU 五. 问题1:一致性
Pp69|lxV=k 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
.*oL@iX 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
1D8S}=5& CPcUB4a%# struct holder
%@)q=*=y {
O NcLhwH //
_ eBNbO_J template < typename T >
.6
0yQ[aE T & operator ()( const T & r) const
NopfL {
{cLWum[SY return (T & )r;
Viw,YkC }
Je9Z:s[ } ;
2~g-k3 F-ofR]|)> 这样的话assignment也必须相应改动:
P{`fav l$c/!V[3 template < typename Left, typename Right >
iWr
#H class assignment
;Wk3>\nT- {
6]<yR>
' Left l;
+`Nu0y!rj Right r;
C\BKdx5; public :
yY49JZ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
h;r^9g template < typename T2 >
|P|2E~[r T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
&Fuk+Cu{ } ;
[qkW/qS g +gcH 同时,holder的operator=也需要改动:
uTrzC+\aU aCQ[Uc<B: template < typename T >
b3%a4Gg& assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Lwf[*n d {
uBg#zx return assignment < holder, T > ( * this , t);
W
wj+\ }
k$J!,!q "10\y{`v^ 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。
V62lN<M 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
(]I=';\ s Iaehe'B return l(rhs) = r;
>Sk%78={R 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。
<GQ=PrT|/ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
06.8m;{N 55<!H-zt template < typename Tp >
pMViq0 class constant_t
;WYzU`<g {
#sjGju"#_ const Tp t;
$kmY[FWu? public :
l"X,[ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
811QpYA template < typename T >
1?8M31 const Tp & operator ()( const T & r) const
T9r6,yY {
Y|hd!C-x return t;
T7/DH }
$;=?[Cn } ;
x]%,?Vd? Gkfzb>_V] 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
~/aCzx~ 下面就可以修改holder的operator=了
Oz]$zRu/0 +CSR! template < typename T >
M($GZ~ b%A assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
0Db=/sJ> {
HEa7!h[a' return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
zYdieE\- }
&%/T4$'+Y+ Q\xDAOEL 同时也要修改assignment的operator()
G
OG[^T 3bo
[34 template < typename T2 >
eUR+j?5I T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
N;!!*3a9= 现在代码看起来就很一致了。
8$iHd 7)RvBcM 六. 问题2:链式操作
OuWRLcJ! 现在让我们来看看如何处理链式操作。
"66#F 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
e!w2_6?3 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
N,VI55J:y> 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
&><b/,] 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
RK$( v6L]3O1 template < typename T >
ta x:9j|~ struct result_1
y[S9b(:+ {
r_tt~|s,> typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
r6aIW8 } ;
\xC#Zs[< i$6a0'@U 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
hV)
`e"r\s RwrRN+&s\ template < typename T >
q%vel.L]% struct ref
SsfC
m C {
N$:-q'hX typedef T & reference;
TA:#K } ;
Y;g\ @j template < typename T >
=kK%,Mr struct ref < T &>
_E6N*ORV {
zq ?xY`E typedef T & reference;
8$X3 J[_j } ;
10m|? 2 1+[9 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
h>!9N
dzG UYW'pV template < typename T >
mWn0"1C typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
plJUQk {
cb{"1z return l(t) = r(t);
\,v+ejhw }
2<w vO 9 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
%AWc`D
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
@" umY-1f ,69547#o 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
8=0I4\ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
:LdPqFXj _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
EUV8H}d5 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
&=:3/;c 最后的布局是:
oQo5y_o~ Add
pNmWBp|ER / \
Xi\c>eALO Divide 5
=WZ@{z9J / \
n:1Ijh
1 _1 3
e VQ-?DK 似乎一切都解决了?不。
"oF)u1_? 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
I6@"y0I 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
<Kl$ek8 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:
zE/\2F$ 8`]yp7ueS template < typename Right >
]0|A\bE\S assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
1_Av_X Right & rt) const
B/!/2x {
Nqz6_! return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
0bIgOLP }
n:k4t 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
+#< Z/ 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。
K"X"2c1o 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%9-5v
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。
}owl7G3 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。
YB2gxZ 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?
l5KO_"hy 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:
{I?)ODx7qC {[L('MH2| template < class Action >
apfr>L3 class picker : public Action
&CN(PZv {
h@(+(fVHrp public :
n}(A4^=4KQ picker( const Action & act) : Action(act) {}
K1]3zLnS // all the operator overloaded
1Ax;|.KQH } ;
GCfVH?Vx wArfnB& 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。
6f
?,v5 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:
.sFN[>) IvI..#EzG template < typename Right >
4fjwC,, picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
X:g#&e_ {
~<_WYSzS return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
~oT*@ }
jh`[Y7RJO uhp.Yv@c Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
zEukEA^9` 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。
{s*2d P) !=a]Awr\ template < typename T > struct picker_maker
8?YeaMIBB {
q(~|roKA( typedef picker < constant_t < T > > result;
jI H^ } ;
uI%7jA~@ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
BHZhdm@), {
;YW@ 3F-h typedef picker < T > result;
257$ ! } ;
7\R"RH- =oI6yf&8 Z 下面总的结构就有了:
n+YUG 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。
ecQ,DOX|b 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。
CgYX^h?Y9 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
WW&Wh<4 至此链式操作完美实现。
lmD[Cn n9`]}bnX G43r85LO 七. 问题3
aJA( UN45 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。
R<{Vgy ;z N1Qb template < typename T1, typename T2 >
>TBXT+ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
zR]!g|;f {
vZ.<OD4 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
< *;GJ{ }
P?P.QK %b4tyX:N0 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:
a'dlAda a_?b< template < typename T1, typename T2 >
R*6B@<p,i struct result_2
.5}Gt>4XM {
57gt"f typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
4K?
\5(b } ;
c:>&YGmhu iR88L&U> 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?
nb<o o:^ 这个差事就留给了holder自己。
jC{KI!kPt TO"Md["GI #d-zH:uq template < int Order >
eNVuw: Q+ class holder;
+`g&hO\W template <>
TB+k[UxB class holder < 1 >
U"+W)rUd {
G
:k'm^k public :
6pbCQ
q template < typename T >
E]GbLU;TH struct result_1
2{vAs {
"* F`,I3 typedef T & result;
~QxW^DGa7] } ;
B%MdJD> template < typename T1, typename T2 >
_6ck@ struct result_2
c1jRj=\ {
LCtVM70 typedef T1 & result;
_N^w5EBC] } ;
LbRQjwc]W template < typename T >
i$PO#} typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
PM#3N2?|E {
Sp:w _;{# return (T & )r;
4"(rZWv }
+qC[X~\ template < typename T1, typename T2 >
L~Peerby typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
F4==a8 {
Dm5 Uy^F} return (T1 & )r1;
bp=r]nO }
M\{\WyeX } ;
$/IFSB9 W&%,XwkQ template <>
|vl~B|", class holder < 2 >
Z_m<x! {
Y_+#|]=$B public :
p^<(.+P4 template < typename T >
4^bt~{} struct result_1
Bps%>P~. {
P@vUQ typedef T & result;
#O\as~- } ;
~i>DF`w$ template < typename T1, typename T2 >
!W@mW
5J| struct result_2
&s vg<UZ {
_
s3d$C?B typedef T2 & result;
4Zwbu } ;
xwof[BnEZ template < typename T >
N\g=9o|Q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
!uW*~u {
9 $$uk'}w! return (T & )r;
zHX\h[0f }
J*$%d1 template < typename T1, typename T2 >
|zpy!X 3 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
{eaR,d~X {
)c' 45bD return (T2 & )r2;
n2B%}LLa }
lsOv#X-bE } ;
s~A-qG> D~ Y6%9 _Ik?WA_; 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> >。
bAZoi0LR
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
kP&I}RY 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
e!*]y&W QTi@yT: return l(i, j) = r(i, j);
9Sxr9FLW~ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
6Qt(Yu*s [_(J8~va return ( int & )i;
@NRN#~S,_] return ( int & )j;
$5JeN{B 最后执行i = j;
|du%c`wl 可见,参数被正确的选择了。
B=a+cT )
bI.K[0^ )/;+aDk _)
x{TnK fOHbgnL> 八. 中期总结
&`l\Q\_[@ 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:
/x ?@Mn> 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
@9HRGxJ=} 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
(6ga*5< 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
)4=86>XJT OA&'T*)-A6 E .Xp\Dm71 H@1'El\9 $kTm"I x:MwM? 九. 简化
V&nB*U&s" 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
SZ9Oz-? 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
>^jBE'' 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:
$45|^.b 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
l'EO@D/M +-*/&|^等
]i.N'O<p 2. 返回引用。
QX<n^W =,各种复合赋值等
A,<5W } 3. 返回固定类型。
{wz)^A
sy 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
,^?g\&f( 4. 原样返回。
y2_rm operator,
@^UgdD,BS, 5. 返回解引用的类型。
mcd{:/^? operator*(单目)
wG[nwt0L 6. 返回地址。
f%o[eW# operator&(单目)
1DB{"8ov 7. 下表访问返回类型。
V
,p~,rC operator[]
^Qx?)(@ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
U 3a2wK operator<<和operator>>
q8d](MaX 1,+<|c)T? 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。
g D6S%O 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
aKriO }g/u.@E template < typename Left >
4)w,gp struct value_return
Z|n|gxe {
r&4Xf#QD6 template < typename T >
=;0-t\w! struct result_1
q!:dZES {
[n[dr@J7v typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
R BHDfm'~7 } ;
P!+Gwm{ z;1dMQ,# template < typename T1, typename T2 >
T$D(Y`zdn struct result_2
hE {";/}J {
I:TbZ*vi~ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
"Wg,]$IvU } ;
:1*E5pX0n } ;
$VHIU1JjZ -orRmn6} %@vF% 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
2X\Pw -H6[{WVW! 下面我们来剥离functor中的operator()
BwWSztJ+B 首先operator里面的代码全是下面的形式:
MTtx|L\4 ej-A=avd return l(t) op r(t)
wI|h9q1U return l(t1, t2) op r(t1, t2)
xkDK5&V return op l(t)
\PxT47[@e return op l(t1, t2)
N=\zx^w, return l(t) op
eTp|!T return l(t1, t2) op
}"T Q\v$ return l(t)[r(t)]
[ *Dj:A)V^ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
r5~W/eE @bA5uY! 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:
$@'BB=i 单目: return f(l(t), r(t));
X3}eq|r9 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
cOV9g)7^O 双目: return f(l(t));
c},pu[nL return f(l(t1, t2));
dHIk3j-! 下面就是f的实现,以operator/为例
Q)0KYKD+@ GmR3
a struct meta_divide
e El)wZ,A {
$,~Ily7w template < typename T1, typename T2 >
;-VZV p}Y static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
r"2lcNE {
X=#us7W} return t1 / t2;
_A C N }
1jd{AqHl } ;
v>wN
O q|<B9Jk 这个工作可以让宏来做:
}8 z:L< 'w=|uE {^ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
%N-aLw\ template < typename T1, typename T2 > \
:*KTpTa static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
)K{ s^]Jp 以后可以直接用
)9`HO?
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Hnt*,C.0 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
jXeE]A" (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。。。)
Csuasi3]1d V,rc&97 7zH2dqrj 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
b$DiDm rByth,| template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
h}@wPP{ class unary_op : public Rettype
YjDQ`f/ {
gFp3=s0~ Left l;
{ze69 h public :
a5#G48'X unary_op( const Left & l) : l(l) {}
hP+4{F*}- lq:q0>vyI template < typename T >
jM$bWtq2 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
qt@/ {
+4%~.,<_to return FuncType::execute(l(t));
L-w3A:jk }
!s-A`}
s+ ndLEIqOY template < typename T1, typename T2 >
,RR{Y- typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
A6=Z2i0w>X {
|,,#DSe return FuncType::execute(l(t1, t2));
gttsxOgktH }
h,Hr0^? } ;
:o!Kz`J f`Fj-<v Acw`ytV 同样还可以申明一个binary_op
u9@B& {*O%A
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
0FcDO5ia class binary_op : public Rettype
-]0:FKW {
CBd%}il Left l;
&tZIWV1& Right r;
v<v;Z R) public :
Nx.9)MjI binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Nl YFS?5 *:H,-@ template < typename T >
jz<}9Kze typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.rk5u4yK {
s8,YQ5- return FuncType::execute(l(t), r(t));
o)5zvnu7 }
twr{jdY9 /^xv1F{ template < typename T1, typename T2 >
ZFtR#r(~41 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?sQg{1"Zr {
nZB~l= return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Ij(<(y{?Q1 }
1TTS@\ } ;
+1T>Ob;hk f)_<Ih\/7_ LKvX~68 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
@LI;q 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
m[=SCH-; DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
W\>O$IX^e 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。
6 EqN>. 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
3yRvs;nWS 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。。。
B7uK:J:c*H 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
]z'L1vQl7 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)
:Ob4WU 下面是修改过的unary_op
o?}dHTk7 T@ESMPeU:X template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
k4$zM/ob class unary_op
q+9^rQ {
x,^-a Left l;
9R$$(zB 1; m~Pk]~j public :
~:JAWs$\V bji#ID2]% unary_op( const Left & l) : l(l) {}
HVA:|Z19 7=N%$]DKZ template < typename T >
4C?{p%3c struct result_1
M%_*vD {
!f(A9V typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
7kV$O(4 } ;
oA5Qk3b: 5b rM.. template < typename T1, typename T2 >
Kc[^Pu struct result_2
U=JK {
GImPPF typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
AT
I=&O` } ;
!X7z y9 =*'yGB[x) template < typename T1, typename T2 >
eWqS]cM# typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
fwt+$`n {
TFb7P/g return OpClass::execute(lt(t1, t2));
]7<$1ta }
B)7 :*Kj 8WDL.IO template < typename T >
s;P _LaIp) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}BS
EK<W {
UZt3Ua&J return OpClass::execute(lt(t));
WY|~E%k }
WrwbLl E mIf)=RW } ;
BsXF'x<U* P4"BX*x c),UO^EqV 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
pRjEuOc 好啦,现在才真正完美了。
;s,1/ kA 现在在picker里面就可以这么添加了:
HAE$Np|>a 0>j0L8#^p template < typename Right >
ds(X[7XGW
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
LiHJm- {
Mm8_EjMp return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
qDGx(d }
NblPVxS 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。
uD{-a$6z ;PMPXN'z6 %62|dhl6 ^4WZ%J#g A?HDY_u 十. bind
ksU& q%1 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
9u=]D> kb 先来分析一下一段例子
JT}"CuC x!I@cP#O ){/n7*#Th% int foo( int x, int y) { return x - y;}
Z5rL.a& bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
^'N!k{x bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
|7|'JTy 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
rk=w~IZJ3 我们来写个简单的。
OkQ<
Sc 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
?_{{iil 对于函数对象类的版本:
TQt[he$O d^?e*USh template < typename Func >
|oeg'T struct functor_trait
UBv#z&@[ {
H '5zl^8I typedef typename Func::result_type result_type;
g#{7qmM } ;
$n8&5< 对于无参数函数的版本:
Dp*:oMATx0 @QJPcF" template < typename Ret >
i`9}">7v~ struct functor_trait < Ret ( * )() >
&gV9h>Kc# {
`Q+O#l? typedef Ret result_type;
hHMp=8J7 } ;
X..M!3W 对于单参数函数的版本:
)sIzBC {nZP4jze template < typename Ret, typename V1 >
zwUZ*Se struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
S5m.oHJI* {
%[*_-% typedef Ret result_type;
e#6H[t
} ;
NB3+kf , 对于双参数函数的版本:
[Ketg C.=%8|Zy template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
}rVLWt struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
C]ho7qC {
qzY:>>d' typedef Ret result_type;
3 P\4K } ;
'u PI~l`g 等等。。。
JvT#Fxj k 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
{IB4%,qT P5XUzLV
L template < typename Func >
1(aib^!B struct func_return
MkZoHzg}c {
Xa}y.qH template < typename T >
yYJ +vs struct result_1
}+NlYD:qF {
29@m:=-}7 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
s*CBYzOm } ;
Ki:98a$ OpOR! template < typename T1, typename T2 >
5=<fJXf5y struct result_2
Jk<b#SZ[b {
v>hc\H1P typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
NCkrf]*F- } ;
l0!`>Xx[b } ;
!9C]Fs*`? B&3@b >4lA+1JYk 最后一个单参数binder就很容易写出来了
]C_$zbmi /#x0?d{5 template < typename Func, typename aPicker >
;cv\v(0 class binder_1
)1 0aDTlr {
OJ\j6owA Func fn;
a$11u.\q+ aPicker pk;
p|>/Hz1v public :
}z-)!8vF W}^>lM\8 template < typename T >
&~)1mnv. struct result_1
z\J#d 1e {
8
=3#S'n typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
o2y
#Yk } ;
SsL>K*t5 r)w]~)8 template < typename T1, typename T2 >
L~M6ca" struct result_2
}WNgKw {
]waCYrG<sY typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
<ot%>\C } ;
:; 3y^! FbPoyh binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
t-hN4WKH_A !\Q/~p'jS template < typename T >
g;nPF*( typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?P2d
9b {
`t#Ie* return fn(pk(t));
4y9n,~Qgw }
l0wvWv*k template < typename T1, typename T2 >
f;W>:`' typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
BjUz"69 {
y-7$HWn return fn(pk(t1, t2));
KMkX0+Ao }
~o/e0 } ;
J@9E20$ <Y#EiC. /I#SP/M&l 一目了然不是么?
%$(*.o!+8 最后实现bind
z:tu_5w!, k@C]~1 gl6 *bB= template < typename Func, typename aPicker >
Y4/ !b picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
?37Kc,o {
r`=!4vY2 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
z9*7fT }
JMYM}G -}<W|r 2个以上参数的bind可以同理实现。
cW, 6MAQo 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。
R$40cW3` L}U fd >* 十一. phoenix
D\GP+Ota Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Y]1b39O )e:u 6] for_each(v.begin(), v.end(),
uJHf6Ye (
>RT02Ey> do_
R<-( [
K5q9u-7 cout << _1 << " , "
}3mIj<I1; ]
]2B=@V t, .while_( -- _1),
E2{SKIUm cout << var( " \n " )
yn5yQ; )
&mp@;wI6@ );
1=%\4\ mH} 1Zy 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:
A
ptzBs/ 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
e?~6HP^%. operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
T#sKld 那么我们就照着这个思路来实现吧:
<P1sK/IZb i;B)@op.# s5ddGiZnBT template < typename Cond, typename Actor >
Cy##+u,C class do_while
$nbZ+~49 {
:<Y, f(c Cond cd;
w873: = Actor act;
9y"*H2$# public :
7w{>bYP template < typename T >
"8Y4;lbN.q struct result_1
lGZ^ 8 {
kC)ye"r typedef int result_type;
VDq?,4Kb } ;
7*r7Q' $n?@zd@53 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
LHz-/0[ HGpj(U:`c template < typename T >
"(rG5z3P typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
NrdbXPHceN {
.DSmy\FI5
do
{` Lem {
cvvba 60 act(t);
lf\]^yM # }
`PR)7}/< while (cd(t));
aJ1<X8 return 0 ;
n089tt=TE }
z@3t>k|K } ;
7Z/KXc[b =F5(k(Ds [,TuNd 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
lclSzC9 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。
a$SGFA}V 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
Yvu!Q 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
\j]i"LpWb 下面就是产生这个functor的类:
}?=$?3W gUB%6v G\I -&*
4~ template < typename Actor >
SablF2doa class do_while_actor
BV X6 {
&i,xod6$ Actor act;
gzthM8A public :
dk9'C do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
}Q?,O "-+5`!Y template < typename Cond >
hYMo5 ? picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
V!F#
e k: } ;
<m#ov G6 "$*&bC#dE B#_<? 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Vs)Pg\B? 最后,是那个do_
dtw4cG ((}T^ tN=B9bm3j class do_while_invoker
R(sPU>`MX {
?6F\cl0. public :
7Rf${Wv0 template < typename Actor >
l#_(suo64 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
wtCz%!OYB {
P"LbWZ6Nj return do_while_actor < Actor > (act);
6;g"`l51 }
)V<ML7_? } do_;
|<l
sv %o4ZD7@ ' 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Pwn3/+"%K 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
l.c*,9
最后来说说怎么处理break和continue
>weY_%a 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。
|#);^z_ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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