一. 什么是Lambda
* @]wT' 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
/y{:N 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,
P"^Yx8 L# npltsK): i@nRZ$ K '1LN)Yw class filler
-Yse^(^"s {
=o~+R\1ux+ public :
Rf8Obk< void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
,--#3+]XU } ;
.O1w-,= e:nByzdH0[ ejZ-A?f-K 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'^`;- PL&>pM 'RKpMdoz yZ,pH1 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
M?sax+' !7I07~&1 ]vz6DJs 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
OP=brLGu0 Yq00<kIDJ
E/oLE^yL T90O.]S 二. 战前分析
#)7`}7N 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。
KJoa^e;~ 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
C]mp< 1/?Wa 2WH(c$6PWf for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
6
:3Id /* --------------------------------------------- */
lhYJectJa vector < int *> vp( 10 );
I2CI9,0 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
4bGvkxZo`$ /* --------------------------------------------- */
A"M;kzAfHM sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
~3j+hN8< /* --------------------------------------------- */
)uHat# int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
yJC:
bD1xi /* --------------------------------------------- */
rhPv{6Z|7 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
j:1N&7<FU /* --------------------------------------------- */
6Zn[l,\ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
seK;TQ3/7 qpe9?`vVX h )Y.jY *(yw6(9% 看了之后,我们可以思考一些问题:
L@[}sMdq( 1._1, _2是什么?
N*Q*>q 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。
!%t@wQ]\hG 2._1 = 1是在做什么?
:!Q(v(M 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。
s-Gd{=%/q 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。
jG`PyIgw -FZNk} |khFQ( 三. 动工
F-:AT$Ok 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
XkqsL0\ SHPDbBS ',[AKXJ sYXLVJ>b template < typename T >
B]yO class assignment
+pq=i {
jNX6Ct? T value;
ck
`td% public :
|qQ6>IZ assignment( const T & v) : value(v) {}
zwQ#Yvd template < typename T2 >
"kcix!}& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
qm_r~j } ;
<^>
nR3E Xbx=h^S VSUWX1k4% 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
`*Wg&u 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
^"lEa-g& VgbT/v S3HyB
b e@O]c" class holder
/z!y[ri+J {
N\]-/$ z public :
#G(ivRo template < typename T >
_8PNMbv{ assignment < T > operator = ( const T & t) const
u"7!EhX& {
mBye)q$ return assignment < T > (t);
45-x$o }
b~<V}tJ
} ;
D5Rp<PBq, -0`n(`2 9k9}57m.i 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
g*_n|7pB kene'
aDm static holder _1;
(8ct'Q ; Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
@[\zO'| 1)97AkN(O for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
<ir]bQT 而不用手动写一个函数对象。
Z-}A"n 4,YL15. -e"kJd&V 7zN7PHT=$t 四. 问题分析
c*<BU6y 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。
=_N$0 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
9RSviIi$ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
m%;LJ~R 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
b
~]v'|5[ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
CO,{/ 6e.l#
c!1} 五. 问题1:一致性
+o,f:Ih 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?|
Wzffp}V 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
b,jo94.G &Vpr[S@:{ struct holder
4kV$JV.l {
e^;:iJS //
e `JWY9% template < typename T >
Xyz/CZPi T & operator ()( const T & r) const
5}5oj37x {
6h&t%T return (T & )r;
f4 +P2j }
}2c&ARQ.m> } ;
s6}SdmE `d/* sX?k 这样的话assignment也必须相应改动:
B=r+
m;( h^,L) E template < typename Left, typename Right >
Wi\k&V.mE class assignment
+4qR5(W {
sUiO~<Ozpk Left l;
Ne3YhCC> Right r;
%'X7T^uE public :
qrZ3`@C4k assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
s`v$r,N0 template < typename T2 >
@S5HMJ2= T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
{od@Sl } ;
5vS[{;<& hc9ON&L\> 同时,holder的operator=也需要改动:
4}*.0'Hz UbIUc}ge template < typename T >
"So"oT1 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
4Xwb`?}- {
"HH<5M return assignment < holder, T > ( * this , t);
^e$!19g }
7&]|c?([4 LU@1Gol 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
dd
+lQJ c 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
+T,A^(&t jlqSw4_ return l(rhs) = r;
7.)_H 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
xBf->o S? 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
g "c7$ /Ah'KN|EN template < typename Tp >
{(tR<z) class constant_t
ug"4P.wI {
^LXsU]
R const Tp t;
cT&lkS public :
}1CvbB%,A constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
>'WTVj ` template < typename T >
hl)jE
06 const Tp & operator ()( const T & r) const
$S2
/* {
VP~%,= return t;
2#/sIu-L }
LN5q_ZvR } ;
/t2H%#v{ b=Ektq 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
0~DsA Ua 下面就可以修改holder的operator=了
3Q7PY46 hKnV=Ha( template < typename T >
?=-/5A4K assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
*1:kIi7_ {
q& KNK return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
&
\"cV0 }
+t
Prqv"( DPmY_[OAE 同时也要修改assignment的operator()
M[-/ &;`f@ CC$rt2\e template < typename T2 >
8f%OPcr& T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
?zVE7;r4U 现在代码看起来就很一致了。
PTXS8e4 $j@P8<M7 六. 问题2:链式操作
X_Pbbx_j 现在让我们来看看如何处理链式操作。
z fy(j 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
*UG?I|l|I 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
} ,Dk6w$ 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。
iex]J@=e 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
x[+bLlb G"Ey%Q2K template < typename T >
2jkma :$' struct result_1
R4DfqX {
zQu9LN typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
txX>zR*)
} ;
?UeV5<TewS mGF)Ot R 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
>dwWqcP OW!y7 template < typename T >
Aq>?G+ struct ref
DC_k0VBn {
z|(<Co8#. typedef T & reference;
34_
V&8 } ;
yi(IIW template < typename T >
qamq9F$V struct ref < T &>
6UqDpL7^U {
K(Tej W# typedef T & reference;
l=$?#^^ / } ;
+4[9Eb'k= :<5jlpV( 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
C!6D /S UDgX
A template < typename T >
g{2~G6%;0 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
g!cW`B' {
QDb8W*&< return l(t) = r(t);
)gAqWbkB }
0c,!<\B 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
,<s:*
k 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Lnq CHe eIhfhz?Q;# 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
jTW8mWNk] _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
z 8#{=e _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
K @:t6 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
7m:TY>{ 最后的布局是:
i4M%{]G3Y Add
=&DuQvN, / \
>Dz8+y Divide 5
Tiimb[| / \
J'k^(ZZ _1 3
5Ux= 5a 似乎一切都解决了?不。
TnQW~_: 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
vw-y:,5`t8 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
VM;vLUu!e OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
2NB$(4/ [Ov/&jD" template < typename Right >
JLg/fB3% assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
ZQ-6n1O Right & rt) const
cu)B!#<!& {
JE<h return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
J2Qt! - }
iDltN]zS 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
!:}m-iqQ1 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。
g(G$*#}o8A 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
d\8j!F^= 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
t5 P8?q\ 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
T#vY(d 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
KJs`[,;< 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
`91Z]zGpU /wkrfYRs template < class Action >
c}H}fyu%n class picker : public Action
a^Q
?K\c4N {
btbuE public :
o'Y/0hkh picker( const Action & act) : Action(act) {}
uWP0(6 % // all the operator overloaded
k"m+i } ;
f>&*%[fw H;ujB \+ Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
!JVv`YN 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
*&V"x=ba, ~n(LBA template < typename Right >
!Fs<r)j picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Tl+PRR6D* {
5'<a,,RKu return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
vN~joQ=d }
43~v1pf{! -M4VC^_ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
U r8JG&, 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
*r7%'K{C kxmsrQ>av template < typename T > struct picker_maker
8Au W>7_ {
}%^ 3 typedef picker < constant_t < T > > result;
1Ve~P"w } ;
Zlygx template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
*?>52 -&b {
Pu 'NSNT typedef picker < T > result;
zz8NBO } ;
(UTA3Db K~fWZT3] 下面总的结构就有了:
>gl.ILo functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
M'T[L%AP picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
iP1yy5T picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
V >~\~H2Y 至此链式操作完美实现。
Ds{DVdqA$c 7y$U$6 G+\&8fi0 七. 问题3
8v=t-GJW 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
=GiN~$d Z!4B=?( template < typename T1, typename T2 >
#eF
k ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
A+z}z@K {
]?NiY:v return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
-U;=]o1 }
$J0o%9K
;{0%Vp{ 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
4E$d"D5]>p }*vE/W template < typename T1, typename T2 >
AXv-%k}; struct result_2
w8#ji 1gX {
162Dj$ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
j!@,r^( } ;
WE+Szg(4x |;"(C# 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?
oq,*@5xV2 这个差事就留给了holder自己。
v9Lf|FXo& V}FH5z
| <<-BQ
l~ template < int Order >
O8-Z >; class holder;
29&F_ template <>
a|k*A&5u2 class holder < 1 >
4y$okn\}i {
O@skd2 public :
s~c cx"HH template < typename T >
}^*`&Lh struct result_1
G}aM~, v {
y`cL3
xr4R typedef T & result;
V|<'o<h8 } ;
f{|n/j;n=C template < typename T1, typename T2 >
7Oi<_b struct result_2
]1I-e2Q-J {
{5+ 39=( typedef T1 & result;
!P6?nS } ;
>xXq:4l>} template < typename T >
{yMkd4v typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
:zpT Gk8Z {
"kKIv|` return (T & )r;
; NO#/ }
R?J8#JPXD template < typename T1, typename T2 >
51ILR9 Bc_ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
sGa " {
i;:}{G< return (T1 & )r1;
i6O'UzD@T }
C%/@U[; } ;
V2g"5nYT AU;Iif6 template <>
9MbF: class holder < 2 >
q}(f9 {
I,r0K] public :
8mO_dQ template < typename T >
%PPkT]~\ struct result_1
<<9|*Tz {
u5`b")a typedef T & result;
GxE`z6%[ } ;
+hs:W'`% template < typename T1, typename T2 >
u_*y~1^0 struct result_2
m=w #l>! {
~SXqhX-` typedef T2 & result;
0Cyus } ;
p.,`3"C1 template < typename T >
tnq ZlS typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
{H
3wL {
q{!ft9|K\d return (T & )r;
j3[kG# }
:aD_>,n template < typename T1, typename T2 >
)?(_vrc< typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
&-Q_%eM^ {
LDDt=HEY4 return (T2 & )r2;
v}@Uc-( }
`*B6T7p1 } ;
8]4W@~c O1oh,~W b>' c
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> >。
@2+'s;mUV 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
i1Y<[s 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
l?HC-_Pbh `mquGk|) return l(i, j) = r(i, j);
;NGSJfn 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
V} h)e3X 6-\M }xq? return ( int & )i;
?~oc4J*>( return ( int & )j;
v5W-f0Jo 最后执行i = j;
!{A#\~, 可见,参数被正确的选择了。
9CZEP0i7 mzf^`/NO ~hT(uxU/ c3O&sa
V! Qn/6gRLj 八. 中期总结
o9Tsyjbj 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:
I0_>ryA 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
WT1d'@LY 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
.gCun_td# 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
v/,,z+%- +rKV*XX@ [`1@`5SL- eX'V#K#C gbFHH,@ D#d/?\2 九. 简化
X6r3$2! 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
2rM/kF >g 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
*tl; 0<n 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
N\fj[?f[ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
,/dW*B +-*/&|^等
i8=+<d 2. 返回引用。
2xv[cpVi =,各种复合赋值等
%D`j3cEp@ 3. 返回固定类型。
(?[%u0%_ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
_*wlK;` 4. 原样返回。
BfD C[(n` operator,
c+
aTO" 5. 返回解引用的类型。
QGnUPiD^ operator*(单目)
Y 9BKd78Y 6. 返回地址。
~b6c:db3 operator&(单目)
D*g
K, ` 7. 下表访问返回类型。
Gf-GDy\{ operator[]
RvyCc!d 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
K!v\r"N operator<<和operator>>
)~ ^`[` r>6FJ:Tx OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
P6`LUyz3 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
<9S 5 ((6?b5[ template < typename Left >
V%voe struct value_return
=Nr?F'< {
?BU?c:"f template < typename T >
p & i+i struct result_1
+)_#j/ {
IB^vEY!`6_ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
5
axt\ } ;
VwT&A9&{8 'N\nJz} template < typename T1, typename T2 >
_TbvQY struct result_2
RP9~n)h~b
{
'T]Ok\ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
k|cP]p4, } ;
PVrNS7 Rk/ } ;
`_OB_F A$l
>j&k: 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
tQ)l4Y 8 m>!aI?g 下面我们来剥离functor中的operator()
S"@@BQ#mf 首先operator里面的代码全是下面的形式:
zG<>-?q~' \OkJX_7 return l(t) op r(t)
K"Gea`I return l(t1, t2) op r(t1, t2)
m(CsO|pz return op l(t)
'_" S/X+v return op l(t1, t2)
H:mcex return l(t) op
VgS2_TU return l(t1, t2) op
&H2j3De return l(t)[r(t)]
22 `e7 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
ONLhQJCb 1vCVTuRF 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:
F`.W 9H3 单目: return f(l(t), r(t));
9+~1# | return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
n%6=w9.%c 双目: return f(l(t));
(i-L: return f(l(t1, t2));
7/dp_I}cO 下面就是f的实现,以operator/为例
[!4V_yOb \<\147&)r struct meta_divide
W 2A!BaH% {
~$YasFEz template < typename T1, typename T2 >
E>F6!qYm static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
T^Hq 5Oy {
r<'B\.#tp> return t1 / t2;
,n$HTWa@0 }
I<S*"[nV } ;
8*eVP*g 'i 8`LPQ 这个工作可以让宏来做:
@ZtvpL}e |C7=$DgwY #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
DOq"=R+ template < typename T1, typename T2 > \
cgR8+o static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
th+LScOX 以后可以直接用
i$H9~tPs DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
`(~oZbErM 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
S*H
@`Do%d (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。。。)
3*eS<n[uG >vNE3S_ ty8E;[' 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
2=X.$&a ilQt`-O! template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
I %CrsEo class unary_op : public Rettype
|43Oc:Ah+ {
vP,$S^7$ Left l;
3u9}z+q public :
/&yc?Ui unary_op( const Left & l) : l(l) {}
C%"aj^u ne=CN!= template < typename T >
z!)@`? typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8#RL2)7Uy` {
{%6g6?=j return FuncType::execute(l(t));
,m5tO }
iO}KERfU LVJn2t^ template < typename T1, typename T2 >
BxesoB
typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_[N*k" {
%t]{C06w+{ return FuncType::execute(l(t1, t2));
0_-P~^A }
/$|-!e<5b\ } ;
i\kDb= }`]Et99Q5 i ~rb-~o 同样还可以申明一个binary_op
2FR5RG
oD 5`q#~fJ2 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
fD%20P`. class binary_op : public Rettype
}w{E<C(M {
d5n>2iO Left l;
STz@^A Right r;
8I0G%hD public :
/?*ut&hwv binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
@GF3g= </W"e!?X template < typename T >
40 zO4 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Uv!VzkPfo {
$5>m\wrl return FuncType::execute(l(t), r(t));
m1M6N`f }
T5wVJgN> E|W7IgS template < typename T1, typename T2 >
8(
bK\-b typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
GF*uDJ Kp {
Asj<u!L return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
m,ur{B8 : }
xp *d: } ;
C#L|7M??; 3!i{4/ mv(/M
t 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
$dug"[ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
6sT(t8[ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
bl\;*.s' 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。
LVdtI 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
1D%E})B6 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。。。
3V<c4'O\W 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
GK#D R/OM 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)
Is9.A_0h 下面是修改过的unary_op
x!u6LDq0 ^1Bk*?Yx\x template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
n%!50E6*: class unary_op
=>7czw:S1 {
\\35}
9 Left l;
V(Oi!(H;v Y@+9Ukd/ public :
qJR8fQ rw?wlBEG% unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Wj, {lJ, pqe%tRH{ template < typename T >
R S] N%`] struct result_1
_B\87e {
TJuS)AZ
C typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
?i}wm` } ;
ACF_;4%& GE\({V.W template < typename T1, typename T2 >
CS0q#? struct result_2
'lmjZ{k {
0\+$j5; typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
l I2UpfkBP } ;
In*0. &09G9G snQ template < typename T1, typename T2 >
}{v0}-~@ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
,,-j5Y {
am/D$ (l1 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
N8X)/W }
U[:Js@uH_ _V` QvnT} template < typename T >
DXK\3vf Ot typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{7K l#b {
~u r}6T return OpClass::execute(lt(t));
5e2yJ R }
NSQ)lSW,; \*c=bz&l } ;
?:W=ddg lNvxt6@s *k 0;R[IAV 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
e(9K.3@{ 好啦,现在才真正完美了。
&]c7<=`K" 现在在picker里面就可以这么添加了:
v=D4O . UiZ1$d* template < typename Right >
RMAbu*D0 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
]Yf8 {
>8injW352 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
N
Q}5' }
W;8}`k 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
%3q7i`AZ YV6w}b: 7Ur'@wr oSP^
.BJ$ }$:ha> 十. bind
u)l[*";S 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
l{.
XhB 先来分析一下一段例子
),0Ea~LB4 _61tE 'zuA3$SR int foo( int x, int y) { return x - y;}
pwV{@h! bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
N ^H
H&~V bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
5ma~Pjt8} 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}* 我们来写个简单的。
h'A
#Yp0, 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
-J++b2R\% 对于函数对象类的版本:
`_M&zN ^2mCF template < typename Func >
8FBXdk?A struct functor_trait
!r+SE {
o[nr) typedef typename Func::result_type result_type;
<2PO3w?Z } ;
BR0P :h 对于无参数函数的版本:
0j[%L!hny >8DZj&j template < typename Ret >
-)E6{ struct functor_trait < Ret ( * )() >
:UDe\zcd" {
7XiR)jYo* typedef Ret result_type;
@.KFWAm
} ;
o&rNM5: 对于单参数函数的版本:
['@R]Si"! Fx@@.O6 template < typename Ret, typename V1 >
FdmoR; struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
@ {8xL {
]q@W(\I typedef Ret result_type;
UC?i>HsJrX } ;
4:qM'z 对于双参数函数的版本:
$lAhKpdlW )cxML<j'
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
sTFRu struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
m#t {
Kv6#WN~ typedef Ret result_type;
"\x\P)j0> } ;
Z$ Mc{ 等等。。。
yI}_
U 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
(khMjFOg n ,CMGe^: template < typename Func >
c!>",rce struct func_return
NFlrr*=t> {
o`ijdg!5qG template < typename T >
"(SZ;y struct result_1
Ke,$3Yx {
1N\-Ku typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
L9(!L$ } ;
hS:j$je 5K % template < typename T1, typename T2 >
fW.)!EPO struct result_2
?*)wQZt; {
E7UYJ)6] typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
a76`"(W } ;
?g #4&z. } ;
0'.7dzz (xhV>hsA ?.b.mkJ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
+~]LvZtI_ )rFcfS+/ template < typename Func, typename aPicker >
G%RhNwm class binder_1
J`x!c9 zg7 {
I4"U/iL51 Func fn;
u4p){|x7s aPicker pk;
V;-YM W public :
$*[-kIy nI6[y)j template < typename T >
^%r>f@h!L struct result_1
{]CO;5: {
SvD^'(
x typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
@$(@64r } ;
/>\6_kT geB]~/-p template < typename T1, typename T2 >
49m}~J=* struct result_2
G*lkVQ6? {
M8wEy_XB1 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
96$qH{]Ap } ;
79JU /}=Bi- binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
5*W<6ia XY1eeB- template < typename T >
1SYBq,[]) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@s2<y@ {
{a `#O9 return fn(pk(t));
2'6:fr=R }
%[9d1F3 template < typename T1, typename T2 >
U1wsCH3+n typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
O~WT$ {
#I(Ho:b return fn(pk(t1, t2));
JM-rz#;1 }
}JKK"d}U } ;
zz1e)W/ -Ob89Z?2A }L1-2 一目了然不是么?
Y79{v nlGk 最后实现bind
~20O&2 A=5A8B1 hnbF}AD template < typename Func, typename aPicker >
JNYFu0 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
J|z>5Z {
`1eGsd,f return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
g}\Yl. }
6fOh * )K0BH q7r 2个以上参数的bind可以同理实现。
.jfkOt?2 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。
#~SQujgB 0WjPo 十一. phoenix
cF7efs8u Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
DgQw9`WA (KF=v31_m for_each(v.begin(), v.end(),
]^63n/Twj (
c8'!>#$ do_
>lRa},5( [
QlHxdRK`. cout << _1 << " , "
Q'ok%9q!p ]
0m|$ vb .while_( -- _1),
l }i
. cout << var( " \n " )
3',|HA /x )
<3;Sq~^ );
L(yR"A{FsE 8p?Fql}F[ 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:
j(`L)/|O 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
=vv4;az
X operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Lwg@*:`d 那么我们就照着这个思路来实现吧:
86s.qPB0 f,?P1D\ PN!NB. template < typename Cond, typename Actor >
,,Dwb\B} class do_while
)PRyDC- {
Z>)(yi9+ Cond cd;
n6PXPc Actor act;
, 8NY<sFh public :
@c<*l+Qc template < typename T >
uIG,2u, struct result_1
Qz+hS\yx {
O43emL3 typedef int result_type;
R).?lnS } ;
c&1:H1# 0u]!C"VX do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
l@x/{0 zqaz1rt[ template < typename T >
5$,dpLbL typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
u;fD4CA {
T9@W,0# do
#|\NG {
6]=R#d 7U act(t);
E1U~ew }
M(l>^N8W8 while (cd(t));
jpl"KN?X return 0 ;
=tJ}itcJ' }
$YM>HZe- } ;
87Sqs1>cw l .8@F 3x=f}SO& 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
(p2jigP7a[ 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
#K|:BS 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
.^<4] 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
J2"n: 下面就是产生这个functor的类:
eIzT(3( Gz]p2KBg H\OV7=8 template < typename Actor >
:27GqY,3sK class do_while_actor
os<B}D[ {
9o|=n'o Actor act;
RR u1/nam public :
oUMY?[Wp do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
n+db#qAj5 #K8kz template < typename Cond >
vJ__jO"Sq picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
orB8q(( } ;
?mdgY1 /8\gT(@ ('q u#.' 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
O1+2Z\F 最后,是那个do_
[FHSFr
E,5 l$ABOtM@ -nbo[K class do_while_invoker
W0n/B&C {
#HjiE public :
Q`nsL)J template < typename Actor >
(E v/R%Z do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
R;2tb7 o {
K3QE>@'] return do_while_actor < Actor > (act);
P4xQ:$2! }
*~~&*&+ } do_;
fiuF!<#;6 Ob:}@jj 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
_`4jzJ* 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
KkVFY+/) 最后来说说怎么处理break和continue
"PM!03rb 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。
a}~Xns 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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