一. 什么是Lambda
ZsGJ[ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
%/RT}CBBsW 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,
}L>0}H Q1x=@lXR wLo<gA6; IC-W[~ class filler
BuS[( {
kM3#[#6$! public :
Jv~^hN2 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
s_U--y.2r( } ;
%\!@$]3q {Vf].l:kn xxpzz(S ]A 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:
I1JF2 "{c A9LVS&52 mh#_lbe' 7 M$cIWe$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
'Ge8l%p SI7r`'7A' JY$;m3h 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
yRt7&,}zL H)5" <=] ?F|F~A8dr C%"aj^u 二. 战前分析
Om2w+yU 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
Y\E7nll:. 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
~FnY'F<35 ;V84Dy#b
`dIwBfg_ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
aO*v"^oF /* --------------------------------------------- */
tQ`|MO&o vector < int *> vp( 10 );
H1$n6J transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
<,Jx3yq /* --------------------------------------------- */
24
RD sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
5]2 p>%G /* --------------------------------------------- */
Dc0CQGx9b int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
eU\_m5xl" /* --------------------------------------------- */
&PFK0tY for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
TmJXkR.5 /* --------------------------------------------- */
fj[Kbo 7!h for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
M} Mgz ZN!<!"~ {}BAQ9|q S4
s#EDs 看了之后,我们可以思考一些问题:
</_.+c [ 1._1, _2是什么?
0Q[;{}W} 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。
2 e&M/{ 2._1 = 1是在做什么?
"1rT>
ASWI 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。
mnU8i=v0A 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。
p+${_w>pl{ '>t'U?7w< 5`q#~fJ2 三. 动工
9y j'->dL 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
XjTu`?Na; NBA`@K~4 MaZS|Zei[ )oZ2,]us! template < typename T >
iK8jX? class assignment
Myh?=:1~(c {
f\H1$q\p\ T value;
-f"{%<Q public :
/?*ut&hwv assignment( const T & v) : value(v) {}
&a'LOq+r' template < typename T2 >
Twk<< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
br*PB]dU } ;
&5hs
W1` Uv!VzkPfo rv2;)3/* 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
v(P <_}G 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
uS!V_] T5wVJgN> *O7PH1G @IOl0db class holder
i\=I` Yn+ {
Op hD_^ public :
-:Bgp*S template < typename T >
qpq(< assignment < T > operator = ( const T & t) const
A|yU'k {
\!IEZ return assignment < T > (t);
9G4os!x) }
xp *d: } ;
=)J<R; l/A!ofc#) fP
llN8n 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:
qf{HGn_9~1 wcGv#J], static holder _1;
n/YnISt Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
#It!D5A lLI%J>b@ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Jv!f6*&< 而不用手动写一个函数对象。
gwFW+*h JY3!jtv nD}<zj$D2 !wKiMgLS 四. 问题分析
;Pvnhy 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
18]Q4s8E 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
8tzL.P^ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
a >k9&
w 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
yGH')TsjD 下面我们可以对这几个问题进行分析。
\8USFN~(Y Is9.A_0h 五. 问题1:一致性
Y\F4 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
CiTWjE?|7 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
<eZrb6a' )M@^Z(W/a struct holder
SBY0L. {
^!x qOp! //
uxL3 8d] template < typename T >
1yTw*vH F T & operator ()( const T & r) const
T#HF!GH] {
"tu*(>'~5 return (T & )r;
W!1
B~NH# }
k7M{+X6[ } ;
7**zO3
H Y]i:$X]C?X 这样的话assignment也必须相应改动:
W9{y1,G9 z2q!_ ~ template < typename Left, typename Right >
kH=qJ3Z class assignment
<"av /`; {
@.pr}S/ Left l;
?"@SxM~\ Right r;
{ea*dX872: public :
Zt
1nH assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
*Zn,v-d template < typename T2 >
"@rHGxK T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
qJw\<7m } ;
MPLeqk$; *=77|Dba 同时,holder的operator=也需要改动:
m;S%RB^~H JC}T*h>Ee template < typename T >
6mjD@ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
`0-i>> {
5'_:>0} return assignment < holder, T > ( * this , t);
kqGydGh*" }
0UQ
DB5u m`jGBSlw_ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
#q8/=,3EG 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
_,w*Rv5= FPEab69 return l(rhs) = r;
o_ r{cnu 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
^$<:~qq! 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Ld=6'C8ud Z 2lX^z template < typename Tp >
]Nue1xV_ class constant_t
i'}"5O+ {
?XVox*6K& const Tp t;
m3|l-[!OA" public :
i(xL-&{ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
2(R{3E4. template < typename T >
g^^^fKUp ) const Tp & operator ()( const T & r) const
<iM}p^jX9 {
T%**:@}+ return t;
$=Tq<W*c }
h{ eQ\iI } ;
8'u,}b) GD!!xt 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
+:u
&] 下面就可以修改holder的operator=了
t`1~5#?Du(
oOGFg3X template < typename T >
u3HaWf3 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Apkb!"}> {
~-~iCIaTb return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
CC]q\%y-_ }
!@>:k3DC& ,Uy~O(Ft 同时也要修改assignment的operator()
Po.izE!C P+,YWp template < typename T2 >
g5
y*-t T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
^;@!\Rc 现在代码看起来就很一致了。
=E&1e;_xlE %}{.U 六. 问题2:链式操作
U)1hC^[!
现在让我们来看看如何处理链式操作。
=BzBM`-o 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
(dym*_J 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
^L'<%_#. 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
u#0EZ2># 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
j0S[JpoF S4{\5ulr7 template < typename T >
\G6V -W struct result_1
!KHbsOT?9 {
M*F`s&vM typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
' &Nv|v\V } ;
N
Q}5' +sXnC\ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
DMT2~mh RI]x= template < typename T >
Bc}e ??F struct ref
Sbj{) {
FOqD typedef T & reference;
x^
sTGd } ;
lsVg'k/Z! template < typename T >
q{7+N1
" struct ref < T &>
] .c$(. {
qwo{34 typedef T & reference;
W}k)5<C4v } ;
1["IT.,f. g]._J 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
&lW~ot1, dVBr-+ template < typename T >
/-g%IeF typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
lV?OYS|4i {
"-G&]YMl return l(t) = r(t);
i.+#a2 }
>
!WFY 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。
3
FLht
L 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
2O`s'&.h >
Cx;h= 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
_Tf0L<A'R _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
q_:B=w+bC _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
9tB:1n} +5 调用divide的对象返回一个add对象。
'zQp64]F 最后的布局是:
Y>K3.*. Add
q)]S:$?BT / \
@ oFuX. Divide 5
] -G~ / \
~<=wTns! _1 3
8uB6C0,6? 似乎一切都解决了?不。
,
ins/-3 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。
h8HA^><Xr 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。
M_\)<a(8 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:
Xyw;Nh!!d )(`,!s,8) template < typename Right >
#:nds, assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
TzsNhrU{ Right & rt) const
@34CaZ$k {
&P>a return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
SY+$8^ }
xx,|n 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
\05 n$. 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。
T?8N$J 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
{c=H#- A 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
lLuAg ds` 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
AO0aOX8_+D 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
,in"8aT}~ 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
=bb )B( Fx@@.O6 template < class Action >
t8S,C4 class picker : public Action
S d]`) {
}U$p[Gi< public :
M"z3F!-j picker( const Action & act) : Action(act) {}
XNB4KjT // all the operator overloaded
Su[f"2oR } ;
Y_M3-H=0 x5!lnN,# 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。
.KE2sodq 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:
c +]5[6 +q)B4A'J! template < typename Right >
EP]O J$6I picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
l1}HJmom {
o%?~9rf]] return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
O`='8'6zW\ }
c|~f[ YN5p@b=FX Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
WJw
%[_W 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
*Duxabo? \ dZD2e4 template < typename T > struct picker_maker
#Pq.^ ^ {
Z$ Mc{ typedef picker < constant_t < T > > result;
Tg#%5~IX } ;
9rQw~B<S template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
^+Stvj:N {
t+O7dZt%r typedef picker < T > result;
l|~SVk| } ;
-hpMd/F >[TJ-%V>oR 下面总的结构就有了:
6R%NjEW: 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。
~bSjZ1` 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。
<}^l MBa picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
X5Ff2@."y| 至此链式操作完美实现。
^[-3qi N+0`Jm <!.Qn
Y 七. 问题3
)x&OdFX 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。
&oqzQ+H Km,:7#aV template < typename T1, typename T2 >
St~a/Lq6 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`1)n2<B {
7%Ii:5Bp return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
(% f2ZNen }
uOnyU+fZV BJ7m3[lz 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:
&&{_T4 [[9XqD] template < typename T1, typename T2 >
ao.v]6a struct result_2
nXcOFU {
k6W
[// typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
ys$X!Ep } ;
F5;x>;r \l9S5%L9 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
CGN:=D< 这个差事就留给了holder自己。
Dh{sVRA <MoKTP-< @mrGG F template < int Order >
t(?tPt4zp class holder;
9<S};I; template <>
NHq*&xy class holder < 1 >
5qx$=6PT {
G/5]0]SO public :
m;"dLUb template < typename T >
{`CmE/`{ struct result_1
E0Jk=cq {
.f]2%utHB typedef T & result;
[ZkK)78}k } ;
[X|KXlNfm template < typename T1, typename T2 >
4mJ[Wr\y struct result_2
p(]o#$ 6[ {
)rFcfS+/ typedef T1 & result;
;NeN2 |I] } ;
q2KWSh5 template < typename T >
$mp'/] typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
pUXszPf {
b(.,Ex] return (T & )r;
vx8-~Oq{|; }
.ITR3]$ template < typename T1, typename T2 >
U:o(%dk typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
L=."<,\ {
dY%>C75O return (T1 & )r1;
>,. x'{ }
2Sg,b8 } ;
.8.LW4-ff vD*9b.* template <>
G.#sX class holder < 2 >
\@i4im@%xU {
dF/HKBJ public :
4Sxt<7[f template < typename T >
woCFkO;'O struct result_1
^`XTs!. {
|ydOi& typedef T & result;
X0QLT:J b } ;
%;{Ro)03 template < typename T1, typename T2 >
A#P]|i struct result_2
17{$D,P {
YjM_8@< typedef T2 & result;
NN;'QiE } ;
Lw!Q*3c template < typename T >
zgh~P^Z typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
K9(Su`zr {
Z#P:C":e return (T & )r;
-N]%)Hy }
l
/\n7: template < typename T1, typename T2 >
M;Dk$B{;R typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
HQOz {
/Sag_[i return (T2 & )r2;
bAa+MB#A }
^E3 i]Oem } ;
Y]R;>E5o|
3l8k O :>'4@{' 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> >。
{a `#O9 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
j >wT-s 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
`K^j:fE7n 8P#jC$< return l(i, j) = r(i, j);
DNN60NX 5Q 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
?g21U97Q Y$SwQ;wl return ( int & )i;
K^'NG! return ( int & )j;
J_=42aHO 最后执行i = j;
M)1?$'Aq 可见,参数被正确的选择了。
T8ftBIOi ^5yFb=2 Px<*n '~} zz1e)W/ 7,0^|P 八. 中期总结
M*ZR+pq, 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:
H+Dv-*i 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
B->3/dp2c' 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
)BI6nU 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
QN`K|,}H^ 1.p2{ g\]2?vY. ;MH((M/AN 5[<"_ #O3Y#2lI 九. 简化
9eOP:/'}w 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。
.W4P/Pw' 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
-|s
w\Q 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:
Wtl/xA_ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
7wKN +-*/&|^等
Cq mtO?vne 2. 返回引用。
'T
G43^ =,各种复合赋值等
}G8gk"st 3. 返回固定类型。
z4GcS/3K 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
)UBU|uYR\ 4. 原样返回。
%eK=5Er jx operator,
Sg#$
B#g 5. 返回解引用的类型。
x"/DCcZ operator*(单目)
&<??,R14 6. 返回地址。
m/
D ~D~ operator&(单目)
<%d/"XNg[D 7. 下表访问返回类型。
T!![7Rs operator[]
c~1+5& 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
0PfjD operator<<和operator>>
B49:
R> 6-"@j@l5< 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。
Vr/UY79 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
(2 nSZRB EI+RF{IKh template < typename Left >
"==fWf struct value_return
=rL%P~0wq {
W4MU^``
template < typename T >
`<Ry_}V struct result_1
EJAk'L+nuH {
S F:>dneB typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
il8n
K } ;
@4)NxdOE >* Ag0.Az template < typename T1, typename T2 >
!U6q;'
)- struct result_2
%5g(|Y] {
S10"yhn(-t typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
=&%}p[
3g } ;
V47z;oMXct } ;
TH[xSg AW{"9f4 .wH`9aq;5@ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
<'y}y}% rdQKzJiX=U 下面我们来剥离functor中的operator()
7+(on 首先operator里面的代码全是下面的形式:
0^lCZ,uq; 38<Z=#S return l(t) op r(t)
DxM$4 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
KM-d8^\: return op l(t)
1>~bzXY# return op l(t1, t2)
0H9UM*O return l(t) op
#BLx +mLq return l(t1, t2) op
pL [JGn return l(t)[r(t)]
,J*C'#sW return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
l&
A8P nYFM^56>_ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
P/!W']OO 单目: return f(l(t), r(t));
qV$\E=%fhM return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
M6nQ17\{ 双目: return f(l(t));
`[)!4Jb return f(l(t1, t2));
}Quk n 下面就是f的实现,以operator/为例
&':Ecmo~` $@Bd}35 J struct meta_divide
-v@LJCK7I {
]z77hcjB1 template < typename T1, typename T2 >
,1K`w:uhS static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
"
""k}M2A {
!"d"3coQ? return t1 / t2;
i)!2DXn }
z=FOymvC } ;
mb\"qD5 Svicw`uX0 这个工作可以让宏来做:
-~_[2u^3 73p7]Uo #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
WGwIc7 template < typename T1, typename T2 > \
1IPRI<1U static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
'< .gKo 以后可以直接用
<9 dfbI) DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
YB}m1g` 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
4{lrtNd~K (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
+RBX2$kB le|Rhs%Z% goqm6L^Cu 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
C~-.zQ$ ?/}N template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
X,A]<$ACu% class unary_op : public Rettype
]x(cX&S-9 {
/lS5B6NU Left l;
}' p"q) public :
}?)U`zF)7} unary_op( const Left & l) : l(l) {}
p]eVby" @|PUet_pb template < typename T >
T
-p~8=I typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
OLZs}N+ ;] {
"wR1=&gk return FuncType::execute(l(t));
=5;tB }
=E
w<s5C@ <MyT ; template < typename T1, typename T2 >
at+Nd K typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\0veld {
]!X[[w) return FuncType::execute(l(t1, t2));
Sby(?yg }
dK Qu } ;
AM0CIRX$ v[<x>?iD_ w9w=2 * 同样还可以申明一个binary_op
Sq SiuO.D ` 7P%muY. template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
X`20=x class binary_op : public Rettype
>{)\GK0i7 {
o1Krp '* Left l;
z2lT4SAv+ Right r;
Ea)=K'Pz public :
7J;\&q' binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
/|p\l" 5gSe=|we*p template < typename T >
YU`}T<;bg typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`\r<3? {
qjsEyro$- return FuncType::execute(l(t), r(t));
" ?Ux\)* }
-asjBSo*D skYHPwJdW template < typename T1, typename T2 >
VGf&'nL@, typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
VXnWY8\ {
!CdF,pd/)m return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
7~~suQ{F4 }
t$&'mJ_-w } ;
zZW5M^z8 0g2rajS \UP=pT@ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
2fgYcQ8` 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
vaLP_V DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
vScEQS$> 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。
n/{ pQ&B 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
V aoqI 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。。。
l{gR6U{e 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Kk,u{EA 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)
R=3|(R+kA 下面是修改过的unary_op
CXBFR>" _<GXR
? template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
{"2Hv;x class unary_op
Mh2Zj {
TBIr^n>Z<k Left l;
`-.6;T}2U D_?dy4\ public :
82 dmlPwJC :NL[NbQYt unary_op( const Left & l) : l(l) {}
#uV J ;9Qxq] template < typename T >
|l-O e struct result_1
RBfzti6 {
-Q/wW4dE= typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
wRZFBf~
: } ;
3 Q~0b+k l cM template < typename T1, typename T2 >
DL#y_;#3_ struct result_2
P:WxhO/ {
9 ^8_^F typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
C[';B)a } ;
,vo]WIQ\: bk1.H@8 template < typename T1, typename T2 >
yFn~rv|&G typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ILx4[m7 {
)%b 5uZ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Vry*=X&Q }
2r!- zEV qnb/zr)p template < typename T >
hE
E1i typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Cd]g+R}j {
f1S%p return OpClass::execute(lt(t));
1>/ iYf }
Qp7F3,/#
YCVT0d } ;
<(_Tanx9Q K"[\)&WBG +tlBOl$ 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
Ljiw9*ZI 好啦,现在才真正完美了。
OnU-FX< 现在在picker里面就可以这么添加了:
da~_(giD* G^cMY$?99 template < typename Right >
/;TtMQt picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
cNikLd~?A {
&grvlK return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
E,dUO; }
`EfFyhG$ 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。
vL;>A]oM2 VT-%o7%N Dc*
H:x; b@Dt]6_UL
cml~Oepf 十. bind
k'*vG6! 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。
ri-D#F)} 先来分析一下一段例子
I5Ty@J# pN_%>v"o Pe-rwM int foo( int x, int y) { return x - y;}
8_ascvs5 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
j/q&qrlL bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
~W={"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。
`DE_<l 我们来写个简单的。
7SN61)[m 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
acar-11_o/ 对于函数对象类的版本:
L0I|V[ <CJy3<$u template < typename Func >
"',;pGg|K struct functor_trait
7KGb2V< t {
$-|$4lrS typedef typename Func::result_type result_type;
{2QP6X sJ } ;
[$uKI,l 对于无参数函数的版本:
k7{|\w% k
]T template < typename Ret >
e2BC2K0 struct functor_trait < Ret ( * )() >
f`*VNB` {
WgG$ r typedef Ret result_type;
)#1!%aQ } ;
2#00<t\ 对于单参数函数的版本:
4"3.7.<Q` @nMVs6 template < typename Ret, typename V1 >
2s>BNWTU struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
#qUGc` {
uix/O*^ typedef Ret result_type;
kma>'P`G } ;
,L.V>Ae 对于双参数函数的版本:
_"OE}$C '/OQ[f=K template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
N,3 )`Vm struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
h@2YQgw` {
,q K'! typedef Ret result_type;
<"hq}B } ;
ip+?k<]z 等等。。。
e"d-$$'e 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
NiSyb yR$ _x` oab0@ template < typename Func >
r`\6+ Ntb. struct func_return
d)WGI
RUx {
3/{,}F$ template < typename T >
j5:/Gl8 struct result_1
4=nh'
U38 {
>ufL RGL> typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
V[;^{,; } ;
u|+Dqe` :|HCUZ*H(T template < typename T1, typename T2 >
==Ah& ){4^ struct result_2
t"$#KP< {
ysH'X95 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
B9:
i.rQ } ;
0woLB#v9 } ;
uj~(r=% ~]Weyb[N ["H2H rI2 最后一个单参数binder就很容易写出来了
cK1 Fv6V# adn2&7H template < typename Func, typename aPicker >
`'E(L& class binder_1
u.@B-Pf[Eo {
x+bC\,q Func fn;
0K(&EpVE aPicker pk;
MP|$+yuR~ public :
s?Z{LWZ@ p_B5fm7#6W template < typename T >
`]I p`_{ struct result_1
r>lo@e0G {
c$8M}q:X typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
4*&2D-8<K } ;
Tg@:mw5 xyrlR;Sk template < typename T1, typename T2 >
SUb:0GUa struct result_2
,Ma%"cWVC {
NtG^t}V typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
`D? &)Y } ;
0i>>CvAl} <xlyk/ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
@M*oq2U; $}JWJ\-] template < typename T >
+F92_a4 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=eQ'^3a {
HE:]zH return fn(pk(t));
(&1565 }
6(/*E=bOKV template < typename T1, typename T2 >
K*P:FCz typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
97pfMk1_ {
QT4&Ix,4T1 return fn(pk(t1, t2));
sdBB( }
8^puC } ;
2f5YkmGc"; f&I5bPS7} }BWT21'-Y 一目了然不是么?
F):1@.S 最后实现bind
ODxCD%L eyuQ}R 7 &iav2q template < typename Func, typename aPicker >
J|u_45< picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
K2gF;( {
Q"QZ^!zRl return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
98*C/=^TH{ }
6lm<>#_ moCR64n 2个以上参数的bind可以同理实现。
I`nC\%g 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
>W6?!ue_ r8>Qs RnU% 十一. phoenix
ub]s>aqy Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
v$Xoxp p^s:s-"f\ for_each(v.begin(), v.end(),
ZKJhmk (
u =lsH do_
YJ}9VY<}1K [
t8ORfO+ cout << _1 << " , "
Prrz> ]
_ZE&W .while_( -- _1),
c#Qlr{ES cout << var( " \n " )
A"6& )
{$I1(DYN );
ujr"_ofI jt0f*eYE8 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:
Pp.]/; 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
"}2I0tM operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Q>I7.c-M| 那么我们就照着这个思路来实现吧:
SM4'3d&mf fW$1f5g" K.Y.K$NjP{ template < typename Cond, typename Actor >
]4B&8n! class do_while
),lE8A{ H {
A&{eC
C Cond cd;
x$z>.4 Actor act;
EKUiX#p:M public :
/H$:Q|T} template < typename T >
A&V'WahC@I struct result_1
P} w0= {
2>g!+p Ox typedef int result_type;
MaZVGrcC } ;
hV NT ,M Ugww!. do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
!`dMTW I7+yu> template < typename T >
Nv=&gOy= typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7w}]9wCN? {
W^i[7 r do
Nk<H=kw+ {
eC@b-q act(t);
xmejoOF }
CUx-k|\ while (cd(t));
.ZupsS9l return 0 ;
Hq|{Nt%Q }
}?*$AVs2q } ;
'VV"$`Fu" <CWOx&hr tlgg~MViS 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
7
b{y 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。
7 iQa)8, 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。
SP4(yJy& 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。
D2f~*!vEnA 下面就是产生这个functor的类:
X$=/H 6R5Z Ej<`HbJ'Q 6 )lWuY]e template < typename Actor >
MAD t$_ class do_while_actor
x??H%'rP {
F#z1 sl' Actor act;
Fnuheb'&m public :
#'I<q do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
2^)_XVX1 _Nf%x1m5s template < typename Cond >
=(Y+u picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
[f?x,W~ } ;
0y%s\,PsT S~B{G T\M Zbf~E { 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
,Y@4d79 最后,是那个do_
IO"q4(&;P4 yY!@FGsA o4,9jk$ class do_while_invoker
k)agbx {
C#.27ah public :
G4%dah 5 template < typename Actor >
}x:}9iphF do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
J!H)[~2/ {
_xM3c&VeG return do_while_actor < Actor > (act);
7b(r'b@N }
PQ"v } do_;
Wqe0m_7 " t,ZO 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
,D' bIk 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
@DlN;r?Cv 最后来说说怎么处理break和continue
rEjEz+wu 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。
`~1#X 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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