一. 什么是Lambda
r=cm(AHF 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
.qfU^AHA 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,
=jD9oMs E/{v6S{)Y 4OTrMT$y <6STw class filler
4sM9~zC5 {
%uQOAe55 public :
(4Ha'uqz void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
*OU&`\bmE } ;
fI"OzIJV VxqoE]Dh qL2Sv(A Z! 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
D^<5gRK? I/k/5 X ApSKJ D&|HS! for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
1`F25DhhY `+]e}*7$f XgPZcOzYB 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
PE&$2( d8N4@3 CkL ,wB)hp L
4Sa,ZL 二. 战前分析
[+(fN 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
c1}i|7/XSi 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
~aL&,0 \o<&s{6L ?O.'_YS for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
8umW> /* --------------------------------------------- */
Gr|IM,5P4 vector < int *> vp( 10 );
30<3DA_P transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Q4B(NYEu( /* --------------------------------------------- */
/"
6Gh' sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Nf1&UgX /* --------------------------------------------- */
' )~G2Ys int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
jm&PGZ#n=R /* --------------------------------------------- */
Z,:}H6Mj9 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
#]}]ZE /* --------------------------------------------- */
B]wfDUG for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
FKU)# Eo &.chqP(| ueu=$.^;g `(&GLv[i^2 看了之后,我们可以思考一些问题:
5D<"kT 1._1, _2是什么?
+O?`uV 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。
4cZlQ3OE. 2._1 = 1是在做什么?
,ek0)z. 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。
oA`G\Xh_E 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。
-5u. Ix3
PD`EtkUnv M|IgG:a;T 三. 动工
@q <d^]po 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
is6d:p LR%P\~ mt]50}eK ?(E?oJ)( template < typename T >
EE,C@d!*k7 class assignment
P%y$e0 {
6T-iBJT T value;
<I.{meDg public :
3 adF) mh assignment( const T & v) : value(v) {}
f,:2\b?. template < typename T2 >
6'\VPjt T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
wd<jh,Y } ;
Wf>=^ ~` O_^
uLp ^)S<Ha 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Je#vu`.\\ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
)@E'yHYO> TQsTL2a Z1sRLkR^ |6T"T P class holder
A}MF>.!}C {
=0mXTY1 public :
A"Sp7M[J template < typename T >
R~N'5#.*M assignment < T > operator = ( const T & t) const
4$Ud4< {
pL`)^BJ return assignment < T > (t);
z2god 1" }
91:TE8?Z } ;
)g[7XB/w yPT\9"/ 6;p"xC- 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:
*#c^.4$' cW?~]E'< static holder _1;
Qo])A6$IU Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
3im2
`n :Nl.< 6+ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
,N@N4<C] 而不用手动写一个函数对象。
BBHoD:l ;`rz ]7,* jGFDj"Y jOU1F1 四. 问题分析
;-d2~1$ 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。
y0\ = F 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。
h45RwQ5Z 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
cBDOA<]r, 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
!= u
S 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Z8q*XpUH Jk,}3Cr/ 五. 问题1:一致性
Hg`2-
Nl 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?|
T74."Lo# 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
L]QBh\ -14~f)%NQ* struct holder
mmBZ}V+&= {
L^{wxOf&6E //
{!37w[s~ template < typename T >
8Lh[>|~= T & operator ()( const T & r) const
-< }#ImTN {
jU_#-<'r return (T & )r;
L;'C5#GN }
1j\wvPLr } ;
=801nZJ S'(Hl}h!. 这样的话assignment也必须相应改动:
@+(a{%~7y :AM_C^j~
D template < typename Left, typename Right >
apd"p{ class assignment
=(Wl'iG {
5gH'CzU? Left l;
m"tke'a Right r;
%tZ[wwt public :
;7bY>zc(w assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
A\T9>z^k template < typename T2 >
7,,#f&jP T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
~_W>ND } ;
@j+X>TD 'Z`fZ5q 同时,holder的operator=也需要改动:
y>|AX/n 06fs,!Q@ template < typename T >
n%I9l] assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
~PiCA {
K])|
V return assignment < holder, T > ( * this , t);
X2to](\%X }
-`d(>ok *D;VZs0O 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。
\aB"D=P\ok 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
<n)R?P(or H <ugc return l(rhs) = r;
e3x;(@j 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。
73tWeZ8rvx 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
NK|m7( HQtUNtZ template < typename Tp >
o!}/&
'( class constant_t
{pM3f {
Uiu9o]n const Tp t;
V SUz+W public :
kq=tL@W`0} constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
ff<adl- template < typename T >
[nG[@)G~0M const Tp & operator ()( const T & r) const
_~_6qTv-d {
WDQw)EUl& return t;
kJ:zMVN }
l$eKV(CZ4 } ;
77o&$l,A| `%Uz0h F 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Z'|A>4\ 下面就可以修改holder的operator=了
QE%|8UFY ybgAyJ{J< template < typename T >
AAld2"r assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Oky9GC.a {
0fU^ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
X]AbBzy }
qr[+^*Ha DU.[Sp 同时也要修改assignment的operator()
R22P
ol %QKRl5RM- template < typename T2 >
"f3KE=cUm T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
?ne!LDlE| 现在代码看起来就很一致了。
wO3K2I]>0 Mv^G%zg2 六. 问题2:链式操作
?jRyw(Q 现在让我们来看看如何处理链式操作。
V0'_PR@; 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。
&yQM8J~ 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。
I0]"o#LjT 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。
}c-tvK1g 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
?L~Z]+- Lmw{ `R template < typename T >
\~`qE<Q/ struct result_1
0&|,HK {
"J (.dg]" typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
,1g*0W^ } ;
0A>Fl* 7+^4v(s 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:
g w`}eA$ <6)
w template < typename T >
'hw_ew struct ref
JdW:%,sv {
60St99@O typedef T & reference;
4Iou|
H } ;
2e @zd\ template < typename T >
$>mTPNF struct ref < T &>
8GD!]t# {
{|Pz9a-: typedef T & reference;
hr] :bR } ;
+
s snCr 58 Rmq/6s 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
W9ewj:4\0 ,"!P{c template < typename T >
Q&Ox\*sMK typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
*|DIG{ {
`nDgwp:b" return l(t) = r(t);
C6`<SW }
$k&}{c8P 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
wc5OK0| 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
VT&R1)c YOHYXhc{S 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
a>{b'X^LV _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
|. zotEh _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
HN*w(bROr +5 调用divide的对象返回一个add对象。
dQ4K^u 最后的布局是:
^"d!(npw Add
v|v^(P,o / \
\PB ~6 Divide 5
044*@a5f / \
{%;KkC8=R _1 3
Ck0R%| 似乎一切都解决了?不。
Z 7M%}V% 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
_,2P4 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
Nl^{w'X0h OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
#j{!&4M L('G1J} template < typename Right >
,~_)Cf#CB assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
cn4CK.? Right & rt) const
?"no~(EB {
@Pc]qu return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
=Xc[EUi<;g }
)2P4EEs[ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
6QOdd6_d XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
)A4WK+yD$z 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。
Y+#e| x 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。
7gV"pa 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。
*QF3l0& 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?
<k^P>Irb3t 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:
G/Xa`4"_ \
l+RX* template < class Action >
Pe !eID8 class picker : public Action
G'<J8;B*
t {
EMe6Z!k public :
MKdBqnM(F picker( const Action & act) : Action(act) {}
ZN2g( // all the operator overloaded
t_q`wKDE } ;
3?vasL QJ
ueU%| 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。
cmIAWFj-)e 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:
Hiz e
m! 7FVu[Qu template < typename Right >
J(\"\Z picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
u|=G#y;3 {
eYurg6Ob~ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
q)ygSOtj }
)-9G*3 KsGS s9 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
VX<ZB +R 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。
b+NF:-fO W.ud<OKP90 template < typename T > struct picker_maker
b\%=mN {
OH28H),} typedef picker < constant_t < T > > result;
7"r7F#D=G } ;
-P 5VE0 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
A`7uw|uO$ {
'r%`(Z{~ typedef picker < T > result;
N1KYV&'o } ;
SPIYB/C Lrr^obc 下面总的结构就有了:
2k[i7Rl \c 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。
2FO.!m 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。
_1c'~; picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
u!%]?MSc 至此链式操作完美实现。
*0y+=,"QU ?kew[oZ 5( lE$& 七. 问题3
9jiZtwRpk 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
,LXuU8sB &G@*/2A template < typename T1, typename T2 >
SMQuJ_ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
| zj$p~ {
9o P8| <+ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
J?-"]s`J }
F]W'spF, +V&b<y;?> 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:
;0}$zy1EZ /40Z-'Bl=( template < typename T1, typename T2 >
W;,.OoDc> struct result_2
pN&Dpz^ {
xkOyj`IS
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
o:#MP(h,N } ;
zp4Jd"XBX {t[j>_MYw 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?
?N#mD 这个差事就留给了holder自己。
!a3cEzs3 ]}F_nc2L fk P@e3
template < int Order >
fL"-K class holder;
&:8a[C2= template <>
[S":~3^B6 class holder < 1 >
>E?626* {
W)V"QrFK public :
[Y*p
I&f template < typename T >
Iq_cs
' struct result_1
$dci?7q {
!:`QX\Ux typedef T & result;
B{QY-F~ } ;
&oYX093di template < typename T1, typename T2 >
/g'F +{v struct result_2
hH{&k> {
@g""*T1:$ typedef T1 & result;
v%V$@MF } ;
^o|igyS9 template < typename T >
,g{`M]Ov typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
TH)gW {
J}KATpHs return (T & )r;
w*Sl }
FgQd7p template < typename T1, typename T2 >
/l0\SVwa> typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Ve7[U_" {
>t?;*K\x" return (T1 & )r1;
" 9 h]P^ }
vhZpYW8 } ;
d/- f] \x)T_]Gcm template <>
zXvAW7 class holder < 2 >
;-@^G
3C: {
.5|wy< public :
E@R7b(:* template < typename T >
HlPf struct result_1
N(]6pG= {
LwkZ (Tt
typedef T & result;
I8`@Srw8 } ;
MH`f!%c template < typename T1, typename T2 >
EdE,K1gD struct result_2
>I8R[@ {
?^2(|t9KU typedef T2 & result;
n'1pNL: } ;
28LjQ! template < typename T >
S!2M?}LU typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
%Ox*?l _ {
%z tCcgu* return (T & )r;
JpD<2Mz_|V }
lzfaW-nu template < typename T1, typename T2 >
zOCru2/ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
-JaC~v(0 {
tV@!jaj\ return (T2 & )r2;
7
\!t/< }
C*b!E: } ;
zy8W8h(? <:2El9l! $dgY#ST% 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> >。
R.!'&<Svq 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
-j`tBv) 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
5"c#OU :U0z; return l(i, j) = r(i, j);
HzF 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
B~V^?." 41^+T<+ return ( int & )i;
7<mY{!2iF? return ( int & )j;
h:<pEL 最后执行i = j;
!BP/# 可见,参数被正确的选择了。
"D2`=D!+ ,*Tf9=z !TVlsm G 2+A`\] zdzTJiY2[Z 八. 中期总结
4H]Go~< 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:
Im+<oZ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
TPt<(-}W 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
/^G1wz2 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
6OF&Q`*4 ib0M$Y1tIS `!kOyh:X CQW#o_\ {l%Of ,H2[["1DH 九. 简化
[: 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
81O`#DfZ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
5yI_uQR 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
4)!aYvaER 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
:,Q\!s! +-*/&|^等
ly7\H3 2. 返回引用。
"H" 4(3 =,各种复合赋值等
;x$,x- 3. 返回固定类型。
b\Y<1EV^[ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
ZO5_n 4. 原样返回。
.EM0R\q operator,
0WaC.C+2i 5. 返回解引用的类型。
B?`Gs^Y{z operator*(单目)
O[U^{~iM 6. 返回地址。
|`1lCyV\tE operator&(单目)
mQhI"3!f 7. 下表访问返回类型。
9i*t3W71] operator[]
a"EX<6" 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
|77.Lqqy, operator<<和operator>>
fr#Y<=Jo "G].hKgbk* 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。
)pJ}
$[6 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
/ Of*II& SpU+y|\[0 template < typename Left >
Wl/oun~o struct value_return
7+0Kg'^+n {
c3W9" template < typename T >
y4PR&^l?g struct result_1
eY)ugq>' {
pwtB{6)VH{ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
epI&R) ] } ;
@e8b'w3 rkugV&BhV template < typename T1, typename T2 >
)y4bb^;z struct result_2
ON.C%-T- {
3gV
17a typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
XZD9vFj1Z } ;
zePVB-@u } ;
2a|9D\ As
}:~Jy| FNL[6.!PV 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
dQT A^m {}kE=L5 下面我们来剥离functor中的operator()
tPB r{ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
_y*@Hj Mrysy)x return l(t) op r(t)
%N$,1=0* return l(t1, t2) op r(t1, t2)
D!Pv`wm return op l(t)
v W=$C return op l(t1, t2)
&TJMop Vn return l(t) op
n}/?nP\% return l(t1, t2) op
rp^=vfW return l(t)[r(t)]
~~>`WA\G5, return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
bnHQvCO3$ :>4pH 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:
]CHO5'%,$ 单目: return f(l(t), r(t));
1BK!<}yI{ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
h+=xG|1R[5 双目: return f(l(t));
v EppkS U1 return f(l(t1, t2));
-< D7 下面就是f的实现,以operator/为例
@{N2I$%6 `G7LM55 struct meta_divide
]^j:}#R {
wX5Yo{ template < typename T1, typename T2 >
2[!#Xf static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
hEUS&`K {
Z>hS&B return t1 / t2;
:/UO3 c( }
ko<u0SjF)u } ;
}MQNzaXY^ ere h! 这个工作可以让宏来做:
&\tD$g~"
7[z^0?Pygf #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
5:y\ejU template < typename T1, typename T2 > \
7X
4/6]* static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
s8BfOl- 以后可以直接用
&CBW>*B DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
>f+qImH 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
NZT2ni4 (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。。。)
p[oR4 HWr <L'!EcHm%] 4SRjF$Bsz 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
eb1WTK@ ?.Iau/ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
QA|87alh class unary_op : public Rettype
TQ`s&8"P {
UU\wP(f Left l;
4`E[WE:Q public :
t&|M@Ouet unary_op( const Left & l) : l(l) {}
~-2%^ovB j IO2uTM~ template < typename T >
]hE%Tk- typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5SV w71* {
c{.y9P6 return FuncType::execute(l(t));
ByyvRc,v }
mq#8[D *<r\:g template < typename T1, typename T2 >
P+ejyl, typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#h=pU/R {
a|}v?z\ return FuncType::execute(l(t1, t2));
@S?`!=M }
/Ne;Kdp } ;
$ljzw@k Nm{| {ovt
6C 同样还可以申明一个binary_op
b'AA*v,b /UWv}f
0 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
!O)je>A class binary_op : public Rettype
r?9D/|` {
S<*h1}V3/ Left l;
(:Y0^ Right r;
X|&v]mJ public :
,c]<Yu binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
IKo,P$
PE ( JMk0H3u template < typename T >
Gx)U~L$B typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=;L44.,g {
,I|3.4z return FuncType::execute(l(t), r(t));
bi{G
:xt }
o|7ztpr pu-X -j template < typename T1, typename T2 >
t[e`wj+qz typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
k2-+3zx {
P~}Yj@2 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
ZuLW%z. }
ol3].0Vc] } ;
N1D{ % !)r1zSY"g pNFVa<D 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
DhVO}g)2# 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
q%S^3C& DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
_a]0<Vm C0 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。
evSr?ys 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
} "QL"% 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。。。
Wf!u?nH.5 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
$y$E1A6h+ 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)
Z Jgy!)1n 下面是修改过的unary_op
\Gl>$5np `8 Ann~Z|k template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
PAD&sTjE* class unary_op
jjT)3
c:J[ {
qs$w9I Left l;
zp'Vn7 MSqW { public :
U{,:-R b?U2g?lN: unary_op( const Left & l) : l(l) {}
[iXk v\ 61SbBJ6[ template < typename T >
=w;~1i%.k struct result_1
o?
LJ,Z {
`G'Z,P-a typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
@@W-]SR } ;
SX)o0v+ =D3K})& template < typename T1, typename T2 >
2F&VG|" struct result_2
9Zj9e {
jp+s[rRc\{ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
4k_y;$4WN } ;
% <1&\5f<5 g0-~%A, template < typename T1, typename T2 >
<Z
j>} typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
w#
R0QF {
GT 5J` return OpClass::execute(lt(t1, t2));
*<ILSZ }
230ijq3YG i'YM9*yN template < typename T >
+/>XOY|Ie typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
P>nz8NRq {
!sVW0JS h return OpClass::execute(lt(t));
nPR*mbW }
cI\&&<>SlG Oil~QAd, } ;
oiRrpS\T. ' e:rL. $!goM~pZ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
,a34=, 好啦,现在才真正完美了。
"1wjh=@z 现在在picker里面就可以这么添加了:
.b|!FWHNS q[TGEgG template < typename Right >
D KRF#*[=d picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
(zml704dI) {
AA XQ+! return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
WRqpQEY }
N{&Hq4^c 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
m)ENj6A>yP +JejnG0 Ake$M^Bz ?_`X8Ok G'T:l("l 十. bind
jaL# 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。
/k.?x] Ab 先来分析一下一段例子
#_kV o3 '/F%
ff 2-dEie/{' int foo( int x, int y) { return x - y;}
ja&S^B^@ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
7r{159&= bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
|wM<n 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。
6<o2 0(? 我们来写个简单的。
8}Cp(z2 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
AhU 对于函数对象类的版本:
HhB&vi "IJ 9vXI template < typename Func >
tjJi| struct functor_trait
a v"dJm {
|t6 :4'] typedef typename Func::result_type result_type;
Hto+spW } ;
Gt$PBlq0 对于无参数函数的版本:
L2IY$+=M p5Wz.n.<' template < typename Ret >
b *Ca*! struct functor_trait < Ret ( * )() >
f{j`d&| {
]D<3yIGS typedef Ret result_type;
J'C% } ;
#k
t+
)> 对于单参数函数的版本:
QV>hQ]L XP(fWRT1 template < typename Ret, typename V1 >
!@T5]( zV struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
LMaY}m> {
MDauHtF, typedef Ret result_type;
h\/T b8 } ;
`s8!zy+ 对于双参数函数的版本:
i4\DSQJ G O[u template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
_F`RwBOjs struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
X\1.,]O > {
@r/f typedef Ret result_type;
cuQAXqXC@ } ;
lZJbQ=K{ 等等。。。
^=ar Kp,?5 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Vrt*,R& aa&\HDh * template < typename Func >
;4<!vVf e struct func_return
<"Yx}5n. {
$
S]l% template < typename T >
' 1D1y' struct result_1
do DpTwvh {
fl+2'~ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Yu:!l> } ;
s:*" b' !"SuE)WM template < typename T1, typename T2 >
]SL0Mn g8 struct result_2
[! YSW' {
SquuK1P= typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
-d*je{c| } ;
<xh";seL } ;
78kT}kgW -DWnDku8= CD pLV: 最后一个单参数binder就很容易写出来了
\@$V^;OP/ &5n0J template < typename Func, typename aPicker >
_)MbvF class binder_1
wZb77 {
Qq<+QL | Func fn;
eT@,QA(3 aPicker pk;
k? !'OHmBL public :
s!?T$@a= B`?5G\7L template < typename T >
v4VP7h6uD) struct result_1
z K6'wL!!I {
}TG=ZVi typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
=j~Xrytn } ;
sEx`9_oZ <nJ8%aY, template < typename T1, typename T2 >
]]50c struct result_2
'7UIzk| {
XX'mM v typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
lx&;?QQ } ;
\s_`ZEB G$E+qk
nJL binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
NU%<Ws= 9Bi{X_.9 template < typename T >
?y2v?h" typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1{?5/F \ + {
+J7xAyv_Oz return fn(pk(t));
%ql2 XAY }
Pvz\zRq template < typename T1, typename T2 >
Y(C-o[-N typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
V?N8 ,)j {
t&H3yV return fn(pk(t1, t2));
p_qJI@u8 }
5?-@}PL!Y } ;
{xCqz0 G'(8/os{ HBcL1wfS 一目了然不是么?
0l2@3}e 最后实现bind
fu{.Ir ~c${?uf "w:?WS template < typename Func, typename aPicker >
!c;BOCqa picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
M1J77LfS8 {
a$]i8AeG return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
jn+BH3e }
o$k9$H>Na u9D#5NvGs 2个以上参数的bind可以同理实现。
>_SqM! ^v 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
TgvBy siD/`T& 十一. phoenix
oETl?Vt Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
|%12Vr]J q1,jDJglZ for_each(v.begin(), v.end(),
XG01g3 (
%OAvhutS do_
UBM:.*wN [
%>EM ^Z cout << _1 << " , "
[)t1" ]
y28 e=i .while_( -- _1),
Rp_)LA cout << var( " \n " )
!+T29QYK8 )
wMU}EoGS? );
=k:yBswi lFbf9s:$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:
Jq_AR!} % 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
FwqaWEk operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
WO{ET 那么我们就照着这个思路来实现吧:
evGUl~</~ >6A8+= 48RSuH template < typename Cond, typename Actor >
[xH Hm5$ class do_while
6 B*,Mu4A {
%IK[d#HO Cond cd;
wOF";0EN Actor act;
t>JPK_b0 public :
Ih^ziDcW template < typename T >
Q<T+t0G\O- struct result_1
Uq^-km#a {
tWaM+W typedef int result_type;
VQ^}f/A } ;
>Qx
:l#B !30BR|K* do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
bL0>ul" ^n9)rsb template < typename T >
90UZ\{"> typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
CZw]@2/JuQ {
`XrF , do
:EV*8{:aLU {
<CGABlZ act(t);
zy'cf5k2 }
4x"9Wr=} while (cd(t));
&sg~owz return 0 ;
_ls i,kg? }
f]48>LRE8 } ;
PdSYFJM Z\>mAtm ?<STl-]& 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
SYwB
#| 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。
3NSX(gC% 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。
Z~v-@ 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。
jW;g{5X 下面就是产生这个functor的类:
<3!Q Xc tO+Lf2Ni+ ].HHTCD`c template < typename Actor >
D8f4X
w}= class do_while_actor
si#1sdR {
raJv$P Actor act;
l$ufW| public :
7~!F3WT{ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
nd,2EX<bE R3hyz~\x& template < typename Cond >
PauF)p picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
&n~v;M } ;
/&+*X)#v 8 t`lRWJ .qS(-7< 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
8 DPn5E#M1 最后,是那个do_
qyL!>kZr@ 1C+d&U 8:fq!m class do_while_invoker
U# U*^# {
`l0"4[? public :
U?=-V8#M| template < typename Actor >
1<;G
oC" do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
+d=w%r) {
3GPGwzX
| return do_while_actor < Actor > (act);
k\Z7Dg$\D }
8c%_R23 } do_;
~_a$5Y &vN^*:Q 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
#:s*Hy= 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
N"A`tc5& 最后来说说怎么处理break和continue
X=jHH=</ 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。
<op|yh3Jkk 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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