一. 什么是Lambda
|RX#5Q>z 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
D#;7S'C 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,
)Z7Vm2a dlu*s(O" ?qh-#,O9B "{q#)N class filler
#{i*9' {
waMF~#PJlt public :
}7 N6nZj` void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
= Xgo}g1 } ;
"Q?+T:D8| .. `I<2 DiJLWXs 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:
N
J3;[qJ VotC YJ DiFLat]X 9+ 'i(q
z for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Lqgrt]L_" -TUJ"ep]QJ L\Se , 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
Dqy`7?Kn (0-Ol9[ \}Q=q$) #2tmi1
ya 二. 战前分析
_w^,j" 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
%>Kba M1b 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
pMfb(D" wQxI({k@ 1@]&iZ] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
?f?5Kye /* --------------------------------------------- */
C'6I< YX vector < int *> vp( 10 );
'$ei3 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
qBEp |V /* --------------------------------------------- */
sd%j&Su#4 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
(7 I|lf
e /* --------------------------------------------- */
xSY"Ru int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
?sN{U\ /* --------------------------------------------- */
`v*HH}aDO for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Wjb_H
(D /* --------------------------------------------- */
R)NSJ-A!2 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
$n<a`PdH h"FI]jK|} $1f2'_`8~ BgQEd@cN 看了之后,我们可以思考一些问题:
g'.OzD 1._1, _2是什么?
;1k&}v& 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。
E&U_1D9=L< 2._1 = 1是在做什么?
>kXscbRL7 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。
7;jD>wp9D 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。
"O34 E?ql. \|=6<ZY: oe<i\uX8z 三. 动工
[LoQYDku 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
HP# SR';E (W}F\P l=DF)#>w AtQ.H-8r template < typename T >
IO)B3,g class assignment
9q'9i9/3d {
10SI&O T value;
?I+L public :
8dE0y P assignment( const T & v) : value(v) {}
^exU]5nvz template < typename T2 >
us.#|~i<h T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
C4+DZ<pE } ;
gN/<g8 z,,"yVk`, >|taU8^|G} 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
JFT$1^n 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
}c/p;< wGyVmC aTcz5g0" 3FBL CD3 class holder
!se1W5ke# {
&'uP?r9c$ public :
;cMQ0e template < typename T >
'1mk;% assignment < T > operator = ( const T & t) const
O= S[n {
VLXA6+ return assignment < T > (t);
MK1\ }
k]m ~DVS } ;
:nx+(xgw L
FWp}#% OZ&/&?!XE 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:
~$J;yo~ u8-6s+
O static holder _1;
c
p"K ?) Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
b A+_/1C $Q*R/MY for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
7zu\tCWb 而不用手动写一个函数对象。
]8A*uyi `~XksyT }e\"VhAl/ j
iKHx_9P 四. 问题分析
o/Ismg-p 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。
'z|Da &d P 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。
\U:OQ.e 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
g5y+F]'I 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Z^kE]Ir#EV 下面我们可以对这几个问题进行分析。
M@[W"f
Wq 6KddHyFz 五. 问题1:一致性
y3~`qq 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?|
f@i#Znkf*? 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Ark]>4x> qPDNDkjDD struct holder
Xb"i/gfxt {
lHM+<Z //
p/Pus;*s template < typename T >
aC1z.?!U T & operator ()( const T & r) const
`2f/4]fY {
Z9vMz3^N return (T & )r;
$@PruY3[ }
;\K]~ } ;
$;^|]/- WARiw[
这样的话assignment也必须相应改动:
s#^0[ Rt tVG;A&\,6 template < typename Left, typename Right >
i-|N6J class assignment
?UsCSJ1V {
z~t0l Left l;
z|pt)Xl Right r;
z/\OtYz public :
Mt.Cj;h@^[ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
TAG@Ab template < typename T2 >
wV )\M]@ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Ph^1Ko"2 } ;
B_[efM<R$ /@\`Ibe 同时,holder的operator=也需要改动:
"z9C@T 2;gvo*k template < typename T >
'KH+e#?Ar assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
4X^$"lM {
d88A.Z3w return assignment < holder, T > ( * this , t);
9~hW8{# }
8&JB_%Gb y i$+rPF1 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。
|enLv12Gm 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
x,C8):\t`B LK} g<!o( return l(rhs) = r;
6Z|h>H5a 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。
f2e;N[D 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
D$>!vD' t=B1yvE" template < typename Tp >
I8XP`Ccq class constant_t
^6 wWv&G[8 {
lie,A const Tp t;
,zgz7 public :
Ch]d\G M constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
+zh\W9 template < typename T >
UVux[qX< const Tp & operator ()( const T & r) const
4EM+ Ye {
ao)';[%9s return t;
Gwk$<6E }
Krae^z9R } ;
Ao\P|K9MyL %,WH*") 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
DgT]Nty@b 下面就可以修改holder的operator=了
5Npxs&Ea a,w|r#x] template < typename T >
;`oK5 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
fg LY{ {
NVRzthg%c_ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
^]sb=Amw }
e,|gr"$/ -J3~j kf 同时也要修改assignment的operator()
*H!BThft4 'LMj.#A<g template < typename T2 >
f-18nF7{ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
H=@KlSC^ 现在代码看起来就很一致了。
3YMqp~4 N>(w+h+ 六. 问题2:链式操作
glLVT
i 现在让我们来看看如何处理链式操作。
W{-g?)Tou 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
lqfTF 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
U)G.Bst 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
)
A:h 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
b-
- tl@H V;ea Q template < typename T >
opH!sa@U struct result_1
*;@wPT {
3RaW\cWzg typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
_^W;J/He } ;
U;W9`JT<.f nF'YG+;|@ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
P!]uJ8bi ,]EhDW6 template < typename T >
M z&/.A struct ref
l:'#pZ4T {
0!,uo\` typedef T & reference;
/<) Vd } ;
KRL.TLgq) template < typename T >
X&WP.n) struct ref < T &>
Z5Lmg {
fHd[8{;P: typedef T & reference;
%rrA]\C' } ;
HF0G=U}i
2yJ{B 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
2VRGTx :EOai%i template < typename T >
Jw _>I typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
9^F3r]bH {
qHZDo[ return l(t) = r(t);
s|WwBT }
dGp7EB` 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
_Z(t**Zh6y 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
1dLc/,| RiQ]AsTtl 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
(6$P/k8 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
6C2~0b _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
j Mn,N9Mf +5 调用divide的对象返回一个add对象。
yMWh#[phH 最后的布局是:
}`gOfj)?i Add
Imv#7{ndq / \
@$jV"Y Divide 5
cTGd< / \
%g@?.YxjT _1 3
~)f^y!PMQ 似乎一切都解决了?不。
./ {79 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
U5kKT.M 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
{3x>kRaKci OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
l
L;5*@
Nbr$G=U template < typename Right >
:e7\z assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
o,WjM[e Right & rt) const
9" q-Bb {
,40OCd! return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
],SQD3~9 }
Ysu\CZGX 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
CFh9@Nx 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。
jh oA6I 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。
fz^j3'!\ 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。
I6
?(@, 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。
_f0AV;S:vd 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?
/:F^*] 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:
%]Z4b;W[Y '{AB{)1 template < class Action >
~uc7R/3ss class picker : public Action
pA*C|g
{
w*6b%h%ww public :
74M 9z picker( const Action & act) : Action(act) {}
.f_
A% // all the operator overloaded
\<pr28
} ;
y;ElSt;S c9nR&m8(+ 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。
'O(=Pz 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:
Gt.'_hf Js wNHn. template < typename Right >
sm-[=d%@L picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
83c2y;|8 {
QP%_2m>yhl return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
r+ bGZ }
M?lh1Yu" }R}+8 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
#Kb /tOp1 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。
>SI'Q7k M,fL(b;2 template < typename T > struct picker_maker
=3X>Ur {
M<Wi:r: typedef picker < constant_t < T > > result;
#`u}#( } ;
gko=5|c,@ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
$!_
X9)e {
6&x\!+]F8 typedef picker < T > result;
'<o3x$6
* } ;
dQ8RrD=$& U:TkO=/>: 下面总的结构就有了:
V8/d27\ 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。
-US:a8` 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。
vntJe^IaFd picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
AU\=n,K7 至此链式操作完美实现。
*Y(59J2 Y$L`
G -LiGO #U 七. 问题3
Jb"FY:/Qv+ 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
eS!]..%y 6o^>q&e}% template < typename T1, typename T2 >
-{0Pq.v ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
M )ET1ZM {
,4H? + |! return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
WhW}ZS'r }
bJ_rU35s> hH`x*:Qja 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
iI<c .u)KP*_ template < typename T1, typename T2 >
|Ml~Pmpp struct result_2
fv7VDo8vb {
LWM<[8wJ4 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
ya&=UoI } ;
WkuCnT NIQ}A-b 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
XKTDBaON 这个差事就留给了holder自己。
{}$rN@OM$ "\@J0|ppb A1p~K*[[ template < int Order >
%f'pAc|# class holder;
f![] :L template <>
\>5sW8P]H` class holder < 1 >
;$iT]S {
:i!fPN n public :
#1%@R<` template < typename T >
X]y8-}Qf struct result_1
5}G_2<G {
STnM Bz7 typedef T & result;
aE'nW_f } ;
6>)fNCe` template < typename T1, typename T2 >
+DRt2a# struct result_2
j9k:!|(2' {
G%s O{k7 typedef T1 & result;
6vK`J"d{~D } ;
=CFjG)L template < typename T >
R%3yxnM* typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
oSrA4g {
fZ-"._9UyH return (T & )r;
f4p*!e }
0Ye/ template < typename T1, typename T2 >
0hoMf=bb$ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
{LiJ=Ebt {
c6F?#@? return (T1 & )r1;
=u2~=t=LV }
l?)>"^ } ;
Wq3PN^ KRxJ2 template <>
?>+uO0*S class holder < 2 >
={xRNNUj_ {
"#E
Z public :
#+o$Tg template < typename T >
LhAN( [ struct result_1
1vq2`lWpx {
p1'q{E+o* typedef T & result;
vT#R>0@mi } ;
q%G[tXw template < typename T1, typename T2 >
;[ QIHA! struct result_2
C+/EPPi {
dlo`](5m typedef T2 & result;
+(DzE
H | } ;
,u|>%@h template < typename T >
z/91v#}. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
6H0kY/quL| {
zmQQ/7K return (T & )r;
8(n>99VVK }
'ij+MU1 template < typename T1, typename T2 >
}$<v typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Z><+4
' {
`pfgx^qG return (T2 & )r2;
x9F* $G }
n}Z%-w$K# } ;
P\dfxR;8% BW;@Gq@N pbG-uH^ 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> >。
N|mggz 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
}N9PV/a 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
%S^ke`MhF EJ
{vJZO return l(i, j) = r(i, j);
pImq<Z 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
U`)
";WN #*:1C h]B return ( int & )i;
<q'?[aKvR return ( int & )j;
YN)qMI_`A 最后执行i = j;
Bj{J&{ 可见,参数被正确的选择了。
z>+CMH5L) F
lVG, Z |m\7/&@< "
:e
<a? w)<.v+u.Y 八. 中期总结
=,*/Ph& 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:
15_"U+O(/ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
@B0fRG y 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
@8\0@[] 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
v3[ZPc;; Ew]&~:$Ki <>KQ8: +mG"m hF T=w0T-[f j7);N 九. 简化
[|$C2Dhw= 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。
DPY+{5q2 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
r!w4Br0 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:
IHW s<U 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
[6K[P3UZx +-*/&|^等
|9i[*] 2. 返回引用。
9k93:#{WE =,各种复合赋值等
M%jR`qVFg. 3. 返回固定类型。
X%I@4 B7Ts 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
-c8h!.Q$ 4. 原样返回。
uWMSn operator,
.HTRvE`X 5. 返回解引用的类型。
-AL^ operator*(单目)
D
Q4O 6. 返回地址。
7&etnQJ{ operator&(单目)
CNV^,`FX 7. 下表访问返回类型。
{y{O ze operator[]
on
hLhrZ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
mb_6f:Qh3 operator<<和operator>>
DIYR8l}x "&qAV'U 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。
w[vccARQ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
n2o)K;wW+ b$Ei>%'/"; template < typename Left >
y:zNf?6& struct value_return
B !x6N" {
BQ,749^S template < typename T >
f^}n# struct result_1
OGH,K'l {
'4GN%xi typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
BC#`S&R } ;
:V6t5I'_ ?;w`hA3ei template < typename T1, typename T2 >
\u6.*w5TI struct result_2
q(46v`u {
^0{t typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
%Ze7d& } ;
WOgkv(5KN } ;
Nj?Q{ztS Ei2M~/ #$ka.Pj 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
HOPl0fY$L VeEa17g& 下面我们来剥离functor中的operator()
,<7HLV 首先operator里面的代码全是下面的形式:
\ %xku: a$iDn_{ return l(t) op r(t)
D0_CDdW%7 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
5%K|dYv^^ return op l(t)
!Qsjn return op l(t1, t2)
3:w_49~:~ return l(t) op
|A|K); return l(t1, t2) op
)yz)Fw|& return l(t)[r(t)]
Bs '=YK$ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
]2&RN@
tJ7tZ~Ak 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:
Z" l].\=
F 单目: return f(l(t), r(t));
0}`
-<( return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
`Y!8,(5# 双目: return f(l(t));
=(R3-['QIb return f(l(t1, t2));
i$.! 8AV6 下面就是f的实现,以operator/为例
]l=CiG4!M r0OP !u struct meta_divide
D\-DsT.H {
.f[z_%ar template < typename T1, typename T2 >
Gf!c static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
I~HA
ad,k {
Yp3 y%n return t1 / t2;
Te3 ?z }
y(a>Y! dgU } ;
Ag{)?5/d_ 0XC3O 8q 这个工作可以让宏来做:
,1t|QvO 2/F8kVx{ #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
+~1FKLu template < typename T1, typename T2 > \
A58P$#)? static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
IW}Wt{'m 以后可以直接用
@eESKg(, DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
jW^]N$> 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
.Y!dO@$: (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。。。)
]R^xO;g' I4<_y5 ZBH^0 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
x*X{*?5@ 8X? EB6=c template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
~XXNzz]? class unary_op : public Rettype
JCB3 BZg7& {
_$vbb#QXZG Left l;
4B[uF/[ public :
#N"QTD|i unary_op( const Left & l) : l(l) {}
mYk~ ]a- |~v2~
template < typename T >
]XX>h~0 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{EVy.F {
%n,_^voE return FuncType::execute(l(t));
!F Zg'
9 }
C0^r]^$Z $EdL^Q2KAy template < typename T1, typename T2 >
fU.z_T[@ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(_N(K`4#W {
U9\w)D|+eE return FuncType::execute(l(t1, t2));
DdeKZ)8 }
<&((vrfa } ;
3/c%4b.Z s I 0:<6W `4Fw,:+e 同样还可以申明一个binary_op
M`*
BS fCX8s(|F template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
v4X ` Ul* class binary_op : public Rettype
Da)_O JYE {
puh-\Q/P Left l;
!@arPN$ Right r;
wq8&2(|Fc public :
>I;.q|T binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
YKOj #oR@!? template < typename T >
yKz%-6cpSl typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
YPKB4p# {
<1QXZfQ" return FuncType::execute(l(t), r(t));
]{t!J^Xn }
HRCnjem/v\ *
]D{[hV template < typename T1, typename T2 >
YB:}Lb typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
I%<pS,p {
niyxZ<Z return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
0<f.r~ }
00r7trZW^ } ;
=<K6gC27 Bf[`o<c &2ty++gC 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
;R@D 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
sfy}J1xIL DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
{#pwr WG 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。
2^r J|Ni 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
m|OB_[9 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。。。
lO 0} 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Jy('tfAHp 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)
e:rbyzf# 下面是修改过的unary_op
]8'PLsS9<w t4hc X[ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
&Du S* class unary_op
T_9o0Q k {
mGJRCK_ Left l;
bu08`P9 l<7SB5 public :
1FT3d Pl2eDv-y unary_op( const Left & l) : l(l) {}
bg)}-]u] g^\!> i template < typename T >
h7o.RRhK struct result_1
Tv
5J {
$ 1m}lXk typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
T)ISDK4>S" } ;
M[Nv> h 'Hnq m template < typename T1, typename T2 >
Ua=r24fy struct result_2
xZ>j Q_} {
<zAYq=IU typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ip1gCH/?_+ } ;
N8J(RR9O S a}P
|qI template < typename T1, typename T2 >
cz|?j typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@*|T(068& {
UG}2q:ST return OpClass::execute(lt(t1, t2));
P^<to(| }
D`KaIqLz =4V SbOlZ template < typename T >
*D9H3M[o# typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Imq-5To# {
T{yJL< return OpClass::execute(lt(t));
VC%.u.< F }
$3%+N|L hMV>5Y[s } ;
OkCAvRg | :id/ x]3[0K5; 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
]IzD` 好啦,现在才真正完美了。
K%Bz6 ~ 现在在picker里面就可以这么添加了:
V\l@_%D[(v `82Dm!V template < typename Right >
Wu8^Z Z{ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
]e+&Pxw]e {
$q.}eb0 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
QBN\wL8g }
v53|)]V 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
~03MH' F!*GrQms w8 `1'*HG k_Y7<z0G es=OWJt^ 十. bind
Ki&a"Fu3 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
YBF$/W+=9| 先来分析一下一段例子
9QL%q;
# Zs ,6}m\ WJ[>p
ELT, int foo( int x, int y) { return x - y;}
4%I[.dBnM bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
SQ/HZ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
,xAF=t 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。
A5%$< 我们来写个简单的。
,H^!G\ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
brlbJFZ19 对于函数对象类的版本:
ED>a'y$f NSH4 @x template < typename Func >
/H3w7QU struct functor_trait
~P;A
9A(k {
j2.7b1s typedef typename Func::result_type result_type;
S kB*w'k } ;
,LxkdV 对于无参数函数的版本:
TU*EtE'g/ bX`Gv+ template < typename Ret >
&|db}\jT struct functor_trait < Ret ( * )() >
2% OAQ( {
()F{kM8 typedef Ret result_type;
1xkrhqq } ;
ZmNNR 1%/ 对于单参数函数的版本:
vUOl@UQ5 *c&|2EsZ template < typename Ret, typename V1 >
rPqM&&+ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
a(D=ZKbVU {
6]kBG?m0 typedef Ret result_type;
Kr `/sWZ } ;
ecR)8^1 ' 对于双参数函数的版本:
]^>:)q = template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
3eXIo= struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
2gMG7%d {
!6@ 'H4cb= typedef Ret result_type;
-5ZmIlL.S } ;
L[,19;( 等等。。。
u]9\_{c]Q 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
sowwXrECg@ qMA-# template < typename Func >
*f`P7q* struct func_return
S6a\KtVa {
(Cfb8\~ template < typename T >
QCE7VV1Rw struct result_1
0Oc?:R'$ {
Ki7t?4YE typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
,sL%Ykr } ;
ws^Ne30 R ' VKD$q template < typename T1, typename T2 >
:."oWqb) struct result_2
:Jv5Flxl {
/>/e typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
wJCw6&D,/ } ;
6N5(DD } ;
&>E gKL d!YP{y P \IImxkE 最后一个单参数binder就很容易写出来了
isQOt *
i +*?l">?|F template < typename Func, typename aPicker >
:zPK class binder_1
n-yUt72 {
GZNN2
' Func fn;
2A[hMbL aPicker pk;
#Lp}j?Y public :
0<NS1y 4OpzGZ4+ template < typename T >
*X2PT(e[ struct result_1
%A=/(%T> {
6=;(~k&x9: typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ck5cO-1>6 } ;
c@3 5\!9 [|=M<>?[ template < typename T1, typename T2 >
=DDKGy.g struct result_2
nReld
:#T {
vZ"gCf3#?3 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
m m`#v
g, } ;
dIlpo0; F ||awNSt binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
bvB',yBZ dnU-v7k,{ template < typename T >
Z?!AJY typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3IlVSR^py {
,aC}0t return fn(pk(t));
:TG;W,`.V }
c {%mi template < typename T1, typename T2 >
-OlrA{=c_ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
10*Tk 8 {
XGH:'^o_ return fn(pk(t1, t2));
Kw"y#Ys] }
#X?[")R } ;
jYRSV7d nW7: ] C8>
i{XOO, 一目了然不是么?
jS##zC 最后实现bind
A@)Q-V8*9s ['.]) 0#!}s&j/ template < typename Func, typename aPicker >
WcNQF!f picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
PENB5+1OK {
!V3+(o1 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
:VZS7$5 }
d$3md<lIB >{tn2Fkg> 2个以上参数的bind可以同理实现。
6{=U=
* 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
Af]zv~uM }3X/"2SW^ 十一. phoenix
8TT#b?d Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
`hkvxt YYYF a for_each(v.begin(), v.end(),
\2 N;VE (
v#%rjml[ do_
otR7E+*3 [
|<,qnf| - cout << _1 << " , "
0't)-Pj+, ]
=CK% Zo .while_( -- _1),
Jcze.t cout << var( " \n " )
M?"4{ )
f/UU{vX( );
nLz;L r! s)r!3HS 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
"I/05k K 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
K {v^Y,B operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
_Fa\y ZX 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Jj>Rzj!m iIX%%r+ A'z]?xQR template < typename Cond, typename Actor >
Ia}qDGqPp! class do_while
h$!YKfhq} {
@i>)x*I#AI Cond cd;
Uq#2~0n> Actor act;
%Tp
k1 public :
3Z9Yzv)A template < typename T >
92<+ug = struct result_1
;P)oKx {
JP<j4/ typedef int result_type;
M1-tRF } ;
sPvs}}Z]P mB_?N $K do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
B+Qf?1f EtN, template < typename T >
%QEBY>|lI typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
bTimJp[b {
Q^2dZXk~ do
KqntOo}
y) {
V4V`0I act(t);
M11\Di1 }
xn2 nh@; while (cd(t));
vkTu:3Qe return 0 ;
4uOR=+/l }
2{b/*w } ;
K-TsSW$} -@(LN%7!C %"mI["{ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
q *&H 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。
c8X;4
My 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。
>2{Y5__+e 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。
q@bye4Ry%W 下面就是产生这个functor的类:
$\J5l$tU p-.kBF O^8ZnN_+ template < typename Actor >
;O`f+rG~ class do_while_actor
Gkuqe3 {
e7;7TrB. Actor act;
:KO&j"[ public :
I#(lxlp"Ho do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Hvk~BP'
m
/ZV2f3;t template < typename Cond >
P-4$Qksx picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
3=uhy|f! / } ;
7@<.~*Bl6 EO)JMV?6 (1D1;J4g 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
t/Io.d 最后,是那个do_
MygAmV& 9
fB|e| '9f0UtT|[ class do_while_invoker
>va_,Y} {
xcW\U^1d public :
1}wDc$O template < typename Actor >
9lYfII}4( do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
0"OEOYs} {
Qpmq@iL return do_while_actor < Actor > (act);
0o>C,
` }
.S54:vs } do_;
"ZGP,=?y2 ?m *e$!M0 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
NuR7pjNMZ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
:38{YCN 最后来说说怎么处理break和continue
d|RUxNjM-J 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。
*xNc^&. 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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