一. 什么是Lambda
m"T}em# 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
f S[-K?K 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,
rlaeqG Wqkzj^;"G /Kd7#@ kU+|QBA@ class filler
0-uw3U< {
}jUsv8`}8R public :
tYXE$i void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
l>MDCqV } ;
\ )=WA! )S
7+y6f&* FpiTQC7d 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:
x9,jXd 5Yhcnwdm! P`ou:M{8 a%e` for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
{nbT$3=Zt 4Wp5[(bg fz\Q>u'T 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
*68 TTBq( #]x3(}3W d)emTXB( +rJ6DZ 二. 战前分析
+4.s4&f) 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
PR
Mg6 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
`XhH{*Q"X !uQT4<g Bz<hP*.O for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
SfnQW}RGI /* --------------------------------------------- */
ly-(F2 vector < int *> vp( 10 );
2}A)5P*K transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
+bS\iw + /* --------------------------------------------- */
bDM },( sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
CtXbAcN2B /* --------------------------------------------- */
7-``J#9= int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
)"S%'myj /* --------------------------------------------- */
B=!!R]dxA for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
g#=<;X2 /* --------------------------------------------- */
:YI5O/gsk? for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
hhze5_$_ SHX`/ ^o{{kju
yf:Vhr 看了之后,我们可以思考一些问题:
1EXT^2!D 1._1, _2是什么?
H-PVV&r 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。
M
bWby' 2._1 = 1是在做什么?
&{V |%u}v 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。
E{<#h9=> 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。
} Bf@69 DjM*U52Yfj . vb##D 三. 动工
+6#$6 hG 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Nvgi&iBh8 hOwb
w$:\!FImx ^eh.Iml'@ template < typename T >
WT'-.UX m class assignment
k( :Bl {
1.du#w T value;
?6CLUu|7n public :
&DWSf`:Hx assignment( const T & v) : value(v) {}
itYoR-XJ template < typename T2 >
a;xeHbE T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
@Chl>s } ;
2Mt$Dah {Dpsr` & ^I!Z)/ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
UjI./"]O 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
p(n0(}eVC' EHwb?{ 1kvX#h&V ESCN/ocV class holder
uOA/r@7I}S {
8J3#(aBm public :
|Q/LC0? template < typename T >
CtCReH03 assignment < T > operator = ( const T & t) const
28"1ONs3 {
;\7`G!q return assignment < T > (t);
#&'S-XE+ }
4;6"I2;zfG } ;
*:CTIV5N0 )Z:-qH tx5bmF;b) 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
rN&fFI !V.]mI static holder _1;
}ppApJT Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
HIc;Lc8$ aH"d~Y^ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
?ES{t4" 而不用手动写一个函数对象。
vFe=AY<Rt| E:9RskI a?y ucA wo&IVy@s$ 四. 问题分析
K}cZK 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。
cIO/8D#zU 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。
zu}uW,XH- 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
K>'4^W5d, 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
N6[Z*5efR 下面我们可以对这几个问题进行分析。
lz`\Q6rZ >J9Qr#=H2 五. 问题1:一致性
\*MZ1Q*x 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?|
]4t1dVD 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Sqp91[, c^_+<C-F struct holder
!S<p"
{
yFAUD
ro //
<\~@l^lU template < typename T >
(1=@.srAzK T & operator ()( const T & r) const
Zdrniae
ah {
MTwzL<@$ return (T & )r;
9+(b7L }
i{}m 8K) } ;
"'DPb%o 6<z#*`U1 这样的话assignment也必须相应改动:
tuH#Cy C,ldi"| template < typename Left, typename Right >
&(<Gr0 class assignment
G$)q% b;Lz {
h/5V~ :) Left l;
iu=@h>C Right r;
JSFNn]z2P public :
qW3XA$g|j' assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
y@}WxSK*0 template < typename T2 >
Urw =a$ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
|s#,^SJ0 } ;
>]B_+r0m^ &|IO+'_ 同时,holder的operator=也需要改动:
N/C$8D34 /?>W\bP< template < typename T >
jz3f{~ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
2n"-~'3\ {
XcbEh return assignment < holder, T > ( * this , t);
e0C_ NFS+ }
#- L < v?d`fd 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
9AWP`~l` 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
6Po{tKU (Rs;+S return l(rhs) = r;
uKY1AC__ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
Nn0j}ZI)1 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
_+Z;pt$C 4U$M0 = template < typename Tp >
\"I418T K class constant_t
vqF=kB"P {
]:#W$9,WL const Tp t;
uC]c`Ue public :
>y!R}`&0^t constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
B<|Vm.D template < typename T >
OgK' ~j const Tp & operator ()( const T & r) const
B_@p@6z {
,7d#t4 return t;
`OZiN;*| }
3#uc+$[ } ;
| @B|o- VYK%0S9yH[ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
M?m@o1\;W 下面就可以修改holder的operator=了
V\c`O l:a#B
template < typename T >
l?X)]1 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
do.XMdit {
Qdy/KL1] return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
fG@]G9Z }
M"Y,kA|+ ;b|=osyT\ 同时也要修改assignment的operator()
T0o0_R CQ{pv3) template < typename T2 >
O^~nf% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
f?QP(+M5. 现在代码看起来就很一致了。
FbCuXS=+` 7a4Z~r27/ 六. 问题2:链式操作
#8WHIDS> 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Jg&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。
(s51GRC 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。
/RF&@NJE5 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。
?%T]V+40 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
,W$&OD /i"1e:cK template < typename T >
`@&WELFv{ struct result_1
)'/xNR {
i2)$%M& typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
S`h yRw } ;
~T=a]V S<I9`k G 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:
t&o&gb !#4b#l(e6 template < typename T >
^ b{~]I struct ref
.sZ"|j9m {
cmp@Ow"c typedef T & reference;
;YrmT9Jx6 } ;
/vLW{ % template < typename T >
C5TC@ w1* struct ref < T &>
Hr(%y&0 {
}(#;{_ typedef T & reference;
o}L\b,]) } ;
F{eI[A `Js"*[z 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
xeRoif\4c K*tomy template < typename T >
CeUC[cUQU typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
we33GMxHl` {
qKI)*o062 return l(t) = r(t);
nz/cs n }
1+Q@RiW 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。
\[]4rXZN0 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
4@9xq<<5 ,a":/ /[ 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
oUL4l=dj. _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
@lCyH(c% _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Ime"}*9 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Eu[/* t+l 最后的布局是:
$OaxetPH Add
dlioa Yc / \
Z)<lPg!YAR Divide 5
}(9ZME<( / \
^(Wu$\SA _1 3
Am"&ApK 似乎一切都解决了?不。
+?6@%mW' 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。
#1p\\Av 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。
,#j'~-5 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:
|Zdl[|kX ZQ_AqzT3D template < typename Right >
JD]uDuE assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
A(+%DZ Right & rt) const
IJD E{) {
&W*^&0AV return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
=OFx4#6a }
D"&Sd@a{ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
HbJ^L:/ 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。
kG`&Z9P 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。
%RzCJxT 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。
m%s:4Z%= 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。
wJh/tb=$o 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?
_7'5I A 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:
`7R-2
w<b? U|x#'jGo' template < class Action >
]D,\(| class picker : public Action
xL"O~jTS {
;*WG9Y(W public :
6i%Xf i picker( const Action & act) : Action(act) {}
\;JZt[ // all the operator overloaded
\jx3Fs:Q } ;
]88qjKL ~yJJ00% 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。
aP#/% 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:
pj7v{H + e0hY template < typename Right >
I
moxg+u
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
I{=Yuc {
m~uT8R#$ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
d0;?GQYn: }
JX{_,2*$ nkf7Fq} Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
'c# }^@G 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。
|#'n VN.; ?$l|];m)- template < typename T > struct picker_maker
rR
8 6D {
D"%> typedef picker < constant_t < T > > result;
Sb(OG 6 } ;
Hz)i.AA 4 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
ij;P5OA {
$m A2AI typedef picker < T > result;
ZB`d&!W> } ;
/aIGq/;Y+a &xUD( 下面总的结构就有了:
I&31jn_o
/ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
gtePo[ZH.P picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
b'Km-'MtH picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
9Vo*AK'&U 至此链式操作完美实现。
dqs~K7O^E u@CQ+pnf:( Hq!|r8@6 七. 问题3
2_y]MXG+% 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
e~d=e3mBp FRQ0t!b<M1 template < typename T1, typename T2 >
gY8$Rk
% ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
P-3f51 Q {
Eku9u return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
_^NyLI% }
Z&U:KrFH ex6R=97uA 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:
;S '?l0 W"GW[~
h template < typename T1, typename T2 >
Q$v00z]f* struct result_2
`j(._`8%a {
ft$RF typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
~UZ3 lN\E } ;
.Z
67 (zsv!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?
IWq#W(yM 这个差事就留给了holder自己。
sRA2O/yKCE ;81,1
Ie<~ E6ZkO/ template < int Order >
Kk6=61} A class holder;
X6r0+D5AvB template <>
o~)o/(>ox class holder < 1 >
@uldD"MJ<] {
1P*hC< public :
)*>wa%[-q template < typename T >
b5LToy: struct result_1
&i(Ip'r {
&29jg_'W typedef T & result;
V5z2.} 'o- } ;
U/^#nU., template < typename T1, typename T2 >
)Wr_*>xj struct result_2
}b&lHr'Uw {
Z|%h-~ typedef T1 & result;
XFvl } ;
YnRO>` template < typename T >
V<W;[#" typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Xt<1b {
k#Sr; " return (T & )r;
gS5MoW1 }
N=KtW?C template < typename T1, typename T2 >
7I
XWv- typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
$Gv@lZ@= {
$R/@8qnP
W return (T1 & )r1;
Cl<!S` }
{pIh/0 } ;
<1l%| ou <3}g template <>
:5,~CtF5 ` class holder < 2 >
#Az#_0= {
k`8O/J public :
QQ .?A(U7 template < typename T >
Q_0+N3 struct result_1
z7bJV/f {
E6TeZ%g typedef T & result;
R+Hu?Dv&F } ;
<-`.u` template < typename T1, typename T2 >
.iRKuBM/ struct result_2
]EX6Y {
J 7R(X typedef T2 & result;
$lJcC |* } ;
z/1$G" template < typename T >
i *.Y typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
v"o"W[ {
Y0 a[Lb0 return (T & )r;
dgkS5Q$/ }
)OV0YfO template < typename T1, typename T2 >
~~OFymQ%?q typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Z)`)9]* {
OB(oOPH return (T2 & )r2;
= UH3. }
8~C_ng-wn } ;
"=Br&FN{| 6e+'Y"v 7EE{*}?0E 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> >。
d2`g,~d 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
^~YT<cJ1h 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
*vD.\e~ $ZBYOA return l(i, j) = r(i, j);
5[
zN M 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
&W@2n&U.q gm-[x5O" return ( int & )i;
2IJK0w@ return ( int & )j;
^?VQ$o2 最后执行i = j;
Jbu2y'zE 可见,参数被正确的选择了。
9=>fx uAn}qrqE9 }<04\t? YZg#H)w% 'k,2*.A 八. 中期总结
f jx`|MJ 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:
I%3[aBz4 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
R/hIXO 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
,;`f* # 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
K;RH,o1 8<6H2~5< j7~FR{:j ?_NKyiu95 %!<Y >pv.,cj 九. 简化
vF27+/2+R 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。
BX >L7 n 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
;g|Vt}a&4 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:
npdljLN 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
1t
R^ +-*/&|^等
^m qEKy< 2. 返回引用。
'FErk~}/4s =,各种复合赋值等
y}?|+/ dN 3. 返回固定类型。
T`&zQQ6F' 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
;k <dp7^ 4. 原样返回。
bKQho31a'
operator,
[4z,hob 5. 返回解引用的类型。
2*:q$ c operator*(单目)
en<~_|J 6. 返回地址。
"_{NdV|a operator&(单目)
r_T)|||v 7. 下表访问返回类型。
aFnel8 operator[]
$^]K611w9 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
2Rk}ovtD[ operator<<和operator>>
s4|\cY`b- GK@OdurAR 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。
MEDh 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
}HgG<.H> q/i2o[f'n template < typename Left >
6D;N.wDZ struct value_return
4 PK}lc {
#D`@G8~( template < typename T >
owAO&"C struct result_1
um2a#6uo {
xcB\Y:
typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
iGyetFqKw } ;
~7]V^tG lTx_E#^s template < typename T1, typename T2 >
*6Wiq5M>. struct result_2
B~Sj#(WEa {
S6~y!J6Ok4 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
o@:"3s } ;
fQ<sq0'e\ } ;
}icCp)b>v yM_/_V|G TGCB=e 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
aacy5E 78&|^sq 下面我们来剥离functor中的operator()
) c@gRb~ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
&W<7!U:2m gQnr. return l(t) op r(t)
E]V,
@ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
OH`a3E{e return op l(t)
Rh="<'d return op l(t1, t2)
y=3 dGOFB return l(t) op
}k^uup*{ return l(t1, t2) op
8`4M4"lj return l(t)[r(t)]
!cW rB9 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
:qzg?\( $WA wMS, 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
}lZEdF9GhG 单目: return f(l(t), r(t));
CoN[Yf3\ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
"HOZ2_(o 双目: return f(l(t));
(J:+'u return f(l(t1, t2));
AWO)]rM 下面就是f的实现,以operator/为例
i
;FKnK (.J/Ql0Y struct meta_divide
T7[@ lMa? {
:5YIoC template < typename T1, typename T2 >
yV^Yp=f_ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
eg[EFI.h {
*!5CL' return t1 / t2;
q;{(o2g }
so-5%S } ;
aV;|2}q " pbMANZU[ 这个工作可以让宏来做:
15:9JVH3D 85<k'>~L #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
+){^HC\7h template < typename T1, typename T2 > \
/}:{(Go static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
L%/RD2LD 以后可以直接用
Q'<AV1< DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
, ZsZzZ# 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
6H#:rM (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
FXCBX:LnvU
x ;DoQx O& Y;/$w 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
9q;O`& )*KMU? template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
\@j3/!=,n% class unary_op : public Rettype
=ZARJ40L {
gL wNHS Left l;
,Q8h#0z r public :
]Ai!G7s8P unary_op( const Left & l) : l(l) {}
fH_Xm :% @<p9O0 template < typename T >
"(E%JAwZ^W typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
?D=%k8)Y {
S!~p/bB[+I return FuncType::execute(l(t));
FVoKNaK- }
z&A#d ?*U:=| template < typename T1, typename T2 >
g7]g0*gxXW typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2}#VB;B {
9h^TOZK) return FuncType::execute(l(t1, t2));
VD2o#.7*eu }
(7}Zh|@W } ;
4yR X{Bl| 9B1bq # ~ePtK~,dv 同样还可以申明一个binary_op
~ouRDO 2rX}A3%9^^ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
$
4A!Y class binary_op : public Rettype
wEbO|S+K1 {
_1HEGX\ Left l;
coc:$Sr% Right r;
~DK=&hCd! public :
uBBW2 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
dY]iAJ &Zm1(k6&K template < typename T >
%{";RfSVX% typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
w'!J {
yg@}j return FuncType::execute(l(t), r(t));
>U')ICD~ }
t)*A# +8V| template < typename T1, typename T2 >
1
,4V8gp typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Ix|^c268o< {
.1?7)k
v return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
JWs?az }
WevXQ-eKm } ;
=J&aN1Hgt O7tL,)Vv D
z5(v1I9A 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
>{kPa| 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
G@]|/kN1y DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
'O]Ja- 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
THmX=K4=? 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
0F<O \ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
[lC*|4t& 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
D n?P~% 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
[N/[7Q/y 下面是修改过的unary_op
uj-q@IKe O>Nop5#o template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
7 '@l?u/6 class unary_op
zSYWNmj& {
1b'1vp Left l;
9zkR)C jBEt!Azur public :
<)]B$~(a :!1B6Mc unary_op( const Left & l) : l(l) {}
>=2nAv/( h@z(yB
j:0 template < typename T >
A]{8= struct result_1
sDCa&"6+@ {
~`M GXd"o typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
m4nJ9<- } ;
h.QKbbDj zu}h3n5 template < typename T1, typename T2 >
3yXF|
yV struct result_2
sf?D4UdIH {
S {z%Q typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
'W$jHs } ;
[ WZ<d^L C|W_j&S65 template < typename T1, typename T2 >
lV$U!v:b typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(J<@e!@NE {
H U$:x"AW return OpClass::execute(lt(t1, t2));
?i(Tc! }
$K ,rVTU !hFb< template < typename T >
Ajq;\-: typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
rg_-gZl8&z {
; ZL<7tLDb return OpClass::execute(lt(t));
Cz?N[dhh }
"a`0s_F,^ Gr?"okaA } ;
uiE9#G v>)[NAY9 .rG Rdb 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
[4Glt>Nj> 好啦,现在才真正完美了。
V uJth
现在在picker里面就可以这么添加了:
tJ.LPgfZ Y: KB"H template < typename Right >
V>A@Sw picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
k'%c| kx8U {
:'I mz return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
52l| }
Q-O:L 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。
>eAlz4 BIbcm,YQ q'+XTal
@/anJrt 0gO2^m)W 十. bind
$hndb+6q 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
*M+:GH/5 先来分析一下一段例子
z ;y22 0>Ki([3 Q`AJR$L int foo( int x, int y) { return x - y;}
dWD9YIYf bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
;c:vzF~Q bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
\RMYaI^+; 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。
l+R-lsj 我们来写个简单的。
s;8J= \9W 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
i0p"q p 对于函数对象类的版本:
@%ChPjN NqhRJa63 template < typename Func >
\+Qx}bS{ struct functor_trait
OYG8%L {
(.%:Q0i1 typedef typename Func::result_type result_type;
1#]tCi` } ;
RU_=VB % 对于无参数函数的版本:
[^ 7^&/0 nF
A7@hsm template < typename Ret >
QE<63| struct functor_trait < Ret ( * )() >
JsfbY^wz {
v[m/>l2[P typedef Ret result_type;
6prN,*k5 } ;
JWMIZ{/M 对于单参数函数的版本:
`9S<E m>zUwGYEu template < typename Ret, typename V1 >
a5Xr"- struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
z?j~ 2K<4 {
l4R:_Z< typedef Ret result_type;
;EL!TzL:8 } ;
nV:.-JR 对于双参数函数的版本:
\vFkhm
Q9%N>h9 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
CmJ*oXyi struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
TrkoLJmB {
: ]CZS typedef Ret result_type;
^U~YG=!ww } ;
nfrC@Av 等等。。。
#Y`U8n2F 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
3@ay9!Xq %@H;6
template < typename Func >
A[oi?.D struct func_return
ub,Sj{Mq" {
&h4(lM template < typename T >
tV#x{DN struct result_1
'ky'GzX, {
mKxQU0 ` typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
-fG;`N5U } ;
lD
!^MqK ~2rZL template < typename T1, typename T2 >
5p= T*Y struct result_2
:j?Lil%R {
W J^r~*r typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
v>7=T8 } ;
#G9S[J=xe } ;
nW{7L ,pf<"^li zbi[r 最后一个单参数binder就很容易写出来了
3&3S*1b-H 'y;[
fwo7 template < typename Func, typename aPicker >
ZIpL4y
=_ class binder_1
M@s2T|bQw {
HRPTP+ Func fn;
e:!&y\'"9 aPicker pk;
3}LTEsdM public :
9Z
rWG ;wTl#\|w0 template < typename T >
=wI,H@ struct result_1
Wl::tgU {
jk 9K>4W typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
*Pw;;#\B } ;
0P%(4t$pd .xCO_7Rd template < typename T1, typename T2 >
d
t0?4 d struct result_2
}2V|B4 {
Ojie.+'SB typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
0'z$"(6D } ;
2x3&o|J rDUNA@r binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
'S@C,x%2, 5XA6IL|/l template < typename T >
~i6tcd typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7P=1+2V {
nmS3 return fn(pk(t));
6D3fkvcZ }
IqcPml{\ template < typename T1, typename T2 >
c%Kv"Z%f typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
QfT&y & {
+anNpy return fn(pk(t1, t2));
}c%QF }
##1[/D( } ;
j4+hWalm QjF.U8 p24sWDf 一目了然不是么?
Yz\z
Qj 最后实现bind
{ S4?L8 MDl V:F)m! template < typename Func, typename aPicker >
{u3^#kF picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
hY/SR'8 {
"2N3L8?k return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
) dwPD }
C&Ow*~ /|`;|0/2 2个以上参数的bind可以同理实现。
ZMy7z| 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。
V5qvH"^ s1:UCv-% 十一. phoenix
+cQ4u4 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
rsOon2| I zM =?,` for_each(v.begin(), v.end(),
E/Eny5 (
W446;)?5 do_
:7@"EW [
Yg<o 9x$ cout << _1 << " , "
dkLc"$(O ]
Pm#B'N#*N| .while_( -- _1),
dxUq5`#G, cout << var( " \n " )
ShF
][v1L )
-`&4>\o2Lx );
P/,7CfyPd LN" bGe 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
ov*zQP 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
v^HDR 3I operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
no)Spo' 那么我们就照着这个思路来实现吧:
>p}d:t/ KFCuv15w,3 _ZC4O&fL template < typename Cond, typename Actor >
.G?7t6A class do_while
-TjYQ {
:-Ho5DHg Cond cd;
ubj
~ULA Actor act;
2fFNJ public :
B`T|M$Ug template < typename T >
'g|%Ro/ struct result_1
DTlM} {
)wCA8 typedef int result_type;
tA3]6SIK@ } ;
0A9x9l9Wd 3k5Mty do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
~AS2$ va95/( template < typename T >
9K Ih}Q@P typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
de[c3!#1d {
*<Fz1~%* do
]Qkto4DQ5 {
ryW1OV6?_0 act(t);
`(_cR@\ }
jtS+y)2 while (cd(t));
c<y.Y0 return 0 ;
{5#P1jlT }
Olj]A]v} } ;
]6pxd \Q wI1[I {YcVeCq+N 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
oZA|IF8U0 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。
/21d%T:} 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。
9RE{,mos2v 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。
LJc
w-> 下面就是产生这个functor的类:
7B"J x^ wTf0O@``6H Mpk^e_9`< template < typename Actor >
^R,5T}J. class do_while_actor
&M6)-V4 {
,au64sH Actor act;
vk5pnCM^3 public :
OV7vwj/- do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
ojs&W]r0Z 8!VjXj" template < typename Cond >
"f!*%SR:
1 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
d;mQ=k
1 } ;
@7u4v%,wB "2HRuqf @Sq=#f/= 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
]N!SG@X+ 最后,是那个do_
)@]-bPnv @tEVgyN nd3]&occ class do_while_invoker
i#kRVua/ {
w?jmi~6 public :
'x+0
yd template < typename Actor >
6|T{BOW!d do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
2O<Sig= {
z9w@-]) return do_while_actor < Actor > (act);
2Mu-c:1 }
*VHBTO9 } do_;
@h>#cwhU f910drg7 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
xBgf)'W_Z 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
v bDw2 最后来说说怎么处理break和continue
lmH!I)5 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。
~gI%
具体实现手法这里就不罗嗦了。
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