一. 什么是Lambda
^^
>j2= 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
3Z0ez?p+5 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,
Ei>.eXUD5
RE._Ov> }H#C<:A t@X{qm:%Z class filler
8'WoG]E_ {
r:{;HM+ public :
oYx4+xH/ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
<C1w?d$9I } ;
/
R-1s wjtFZGx& {Jbouj?V! 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
xAwP "2 \},o9 hTc
:'vq ^O0trM>h- for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
>o:y.2yCe 953GmNZ7 vzX%x ul 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
&s#O iF8 |@W|nbAfX J,G/L!Bp .R^R32ln 二. 战前分析
M{z&h> 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
u+lNcyp"MW 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
@[LM8 @: G^ShN45 vRkVPkZ6| for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
V~#8lu7; /* --------------------------------------------- */
y$Fk0s*> vector < int *> vp( 10 );
|zbM$37?k transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
*j~ObE_y /* --------------------------------------------- */
+ L[a sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
?`=
<*{_o /* --------------------------------------------- */
'QSj- int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
bV$g]->4e /* --------------------------------------------- */
xLdkeuL[% for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
%MCJ%Ph /* --------------------------------------------- */
&8;Fi2}(L for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
f4O}WU}l{s g-pEt# M1z ?E@kz <<DPer2 看了之后,我们可以思考一些问题:
.PD_Vv>C/> 1._1, _2是什么?
B.A;1VE5 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。
qP[_!C. 2._1 = 1是在做什么?
FwE<_hq// 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。
v4qpE!W27~ 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。
#/"Tb^c9 E]Qd5l WN $KS"b6} 三. 动工
),>whCtsI 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
/hur6yI8 }ssP%c] _WGWU7h ~#jnkD template < typename T >
kXWC
o6? class assignment
PYwGGB- {
:IO"' b T value;
_'|C-j`u$ public :
9ec>#Vxx assignment( const T & v) : value(v) {}
z57q| template < typename T2 >
t*`G@Nj T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Z,-J
tl } ;
UGxF}Q x*!*2{ Y
.E.(\ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
]DUmp6 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
&lo<sbd. wE-y4V e B qo#cnlG G%junS'zt
class holder
usNq] {
ec,Bu7'8 public :
Qe0?n template < typename T >
_H@8qR assignment < T > operator = ( const T & t) const
(QdLz5\ {
cSBS38> return assignment < T > (t);
B1j^qoC.5 }
cm8co } ;
g,G{%dGsk V`0Y
p iA|n\a~ny, 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:
B~E>=85z Nx zAlu static holder _1;
</B:Zjn Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
% EYh*g{G yO/'}FD for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
g7w#;E 而不用手动写一个函数对象。
*'BI=*` pJ
x H q&&uX-ez5W
T4J
WZ 四. 问题分析
N3V4Mpf 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。
<O41M\, 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。
QO>)ug+ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
_7R6%^ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
/IG3>|R 下面我们可以对这几个问题进行分析。
np\*r|U 7CCSG{k 五. 问题1:一致性
a
*bc#!e 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?|
rcf#8 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
*o6QBb MH]?:]K9V struct holder
'X\C/8\ {
5>:p'zI //
uG/b Cb+V template < typename T >
;xSlRTNT=6 T & operator ()( const T & r) const
ug/P>0 {
MM~4D return (T & )r;
a~k*Gd( }
MIu'OJ"z~ } ;
R0yp9icS _$mS=G( 这样的话assignment也必须相应改动:
PKev)M;C+ k#2b3}(, template < typename Left, typename Right >
Qqd +=mgc class assignment
eH 9-GGr {
QZ5%nJme_ Left l;
FC4hvO(/m Right r;
PkOtg[Z public :
ZC &~InN assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
/AIFgsaY template < typename T2 >
?U,Xy xN T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
yn2k!2]&T< } ;
U9Lo0K tbB.n 同时,holder的operator=也需要改动:
t?p>L* v){X&HbP template < typename T >
9Z:pss@ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
?' $}k {
08$l= return assignment < holder, T > ( * this , t);
"-Uqv@ }
@ 3b- hAB:;r XlI 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。
3ZAzv en 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
I^O`#SA ( x&gS.b* return l(rhs) = r;
?`B6I!S0[ 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。
+7t: /_b~ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
'fIG$tr9X AVp"<Uv template < typename Tp >
?o(Y\YJf class constant_t
fM<g++X {
MENrP5AL const Tp t;
\qbEC.-K public :
|H8UT SX+ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
qjR p5 template < typename T >
=V^8RlBi const Tp & operator ()( const T & r) const
P1ynCe {
w.Kp[ return t;
w'Jo).OW~ }
=YR+`[bfI } ;
n(\VP!u5r )<L?3Jjt5 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
0urM@/j+ 下面就可以修改holder的operator=了
Eqh&<]q +B
OuU# template < typename T >
68!=`49r> assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Z15b'^)?9 {
h='@Q_1Sb return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
<gSZ<T }
.Tc?9X~4 }}v28"\TA 同时也要修改assignment的operator()
BeM|1pe. !7uFH PK- template < typename T2 >
H.TPKdVX T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
;4(FS 现在代码看起来就很一致了。
V[">SiOg 1L.yh U\ 六. 问题2:链式操作
-GL-&^3IjH 现在让我们来看看如何处理链式操作。
f>+:UGmP 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
oz?6$oE(bt 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。
M+\LH 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。
;Z#DB$o\ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
cK2Us+h S]DYEL$ template < typename T >
g8;JpP w struct result_1
SZC1$..2T {
5,?Au typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
j=w`%nh4"f } ;
s KOy6v
QLyBP!X- 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
PciiDh~/ ON$-g_s>) template < typename T >
tJ9`Ys struct ref
3Y=?~!,Jk {
q0QB[)AP typedef T & reference;
1)h+xY } ;
p"/B3 template < typename T >
*mXs(u struct ref < T &>
n&}ILLc {
#)$@Kvm typedef T & reference;
t>%J3S>'ZV } ;
'|K408i ~D\ V! 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
!4
G9`>n nK|WzUtp template < typename T >
ZIM 5$JdCv typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
=ZN~*HLl} {
]+i~Cbj return l(t) = r(t);
i^DZK&B@u }
{KalVZX2R 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。
fwi(qx1=} 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
EXYr_$gRs W%cJ#R[o 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
g"L$}#iTsl _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
fRd^@@,[ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
XqTDLM& +5 调用divide的对象返回一个add对象。
|0/~7l 最后的布局是:
~!W{C_*N Add
_8"%nV / \
AIFI@#3 Divide 5
6'qC *r / \
m%km@G$ _1 3
TwXqk>J 似乎一切都解决了?不。
YV>]c9!q 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。
V3$Yr"rZ; 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
IPT\d^|f OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
<Xr{1M D J.QFrIB{]+ template < typename Right >
DJf!{:b) assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
];1Mg Right & rt) const
m`Ver:{ {
8z
h{?0 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
mdTCe
HX }
vMV}M%~ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
2bk~6Osp XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
pT` oC& 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
O
o+pi$W 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。
UMbM3m=\ 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。
^5sO;vf 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?
v5;V$EGD& 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:
f?A1=lm~ |[}!E/7>b template < class Action >
I
;Sm<P7* class picker : public Action
?
@Y'_f {
<wZ2S3RNA public :
&%Lps_+fJ picker( const Action & act) : Action(act) {}
Akbt%& // all the operator overloaded
Ma,2_oq+ } ;
^xwnX=Np usR:-1{ 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。
e1j3X\ \ 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:
u
6(O; (}u2) 9 template < typename Right >
]l
WEdf+ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
_c4kj {
$ RDwy)9 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
x2bKFJ>e@ }
;NHZD !w8t`Z[' Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
i/%+x-# 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。
6RLYpQ$+ S3iXG
@ template < typename T > struct picker_maker
~S, R`wo {
d/O~"d typedef picker < constant_t < T > > result;
eJJD'Z } ;
N1 }#6YNw template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
[Grd?mc# {
As;@T$G typedef picker < T > result;
Gb\Nqx( } ;
N%k6*FBp~ >vP DF+ u 下面总的结构就有了:
%&RF;qa2xu 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。
'51 8S"T @ 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。
}j/($, picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
0'IV"eH2 至此链式操作完美实现。
a9ko3L s^{hdCCl67 q*|H*sS 七. 问题3
3:Mq40]x 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
9Q<8DMX^ McRAy%{z template < typename T1, typename T2 >
avmuI^LLs ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
D+Ke)-/ {
'Olp2g8= return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
;wi}6rF%[i }
O]\6Pv@N b1(7<o 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
#E?T E i|]Kw9 template < typename T1, typename T2 >
H\Y5Fd9) struct result_2
7*9a`p3w {
HH-A\#6J typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
5/vfmDt3'G } ;
q`HuVilNH ''{REFjK7 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
6`>WO_<z 这个差事就留给了holder自己。
`UC
;"}yVV/4 6zmt^U template < int Order >
RObo4 class holder;
G E=J Y template <>
n9
LTrhLqp class holder < 1 >
[1-1^JY {
#JmVq-) public :
c>_tV3TDA template < typename T >
LW={| 3} struct result_1
5`TbM {
!Ez5@ typedef T & result;
2
L>;M } ;
V`/E$a1& template < typename T1, typename T2 >
w\"~*(M struct result_2
k<.$7Pl3U {
zTgY=fuz typedef T1 & result;
Fgx{ s%&- } ;
B3+9G,or template < typename T >
03ol6y )C typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Dl
a }-A: {
`D44I;e^1; return (T & )r;
jL
}bGD }
U$*AV<{% template < typename T1, typename T2 >
nx
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
}Y}f73-| {
-YDA,.Ic? return (T1 & )r1;
fH-fEMyW }
[>2iz } ;
R[C+?qux zBQV2.@ template <>
'YKzs ;y$ class holder < 2 >
{\1:2UKkr {
~.Wlv; public :
>>cb0fH5 template < typename T >
2)~`.CD?L struct result_1
_#UiY
ffa* {
`D%U5Jb typedef T & result;
Qe[ejj1o: } ;
]C;X/8'Jf5 template < typename T1, typename T2 >
`rLcJcW struct result_2
]9
JLu8GO {
5*O*p `Ba typedef T2 & result;
z#[PTqD-_ } ;
Y>/T+ub template < typename T >
qa\e`LD%Y typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
!K8Kw
W|X {
]c9\[Kdq}H return (T & )r;
u?-|sv* }
CN{xh=2qY[ template < typename T1, typename T2 >
;u8a%h! typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
e=cb% {
;p(I0X return (T2 & )r2;
2zV{I* }
|JL?"cc } ;
y}F;~H~P YYN'LF#j H|IG"JB 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> >。
3'7] jj 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
Ud_7>P$a 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
YMU2^,3 M!/!*,~ return l(i, j) = r(i, j);
g8SVuG<DI\ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
9+iz+ 7BS5Eq B= return ( int & )i;
UhKd o return ( int & )j;
+8|9&v` 最后执行i = j;
(KLhF 可见,参数被正确的选择了。
~n~j2OE j "s7P% .iC!Ttr w:pPd;nz0Y SHYbQF2 八. 中期总结
b8 E{~z 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
WfXwI 'y 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
I&6M{,rnM 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
*iN5/w{VG 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
;:,U]@ Sy/Z}H y9N6!M|'y xi<yB0MoA %L|xmx!c sU+8'&vBp 九. 简化
Uc,J+j0F 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
y`i?Qo3 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
'
<?=!&\D 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
e*yl _iW 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Q;s{M{u +-*/&|^等
1bFGoLAEFl 2. 返回引用。
RrT`]1". =,各种复合赋值等
x_x_TEyy h 3. 返回固定类型。
0@um 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
&Hyy .a 4. 原样返回。
w~q ]& operator,
\:g\?[ 5. 返回解引用的类型。
'1rGsfp6In operator*(单目)
1G6 \}El95 6. 返回地址。
+w7U7"
xQ operator&(单目)
ts%
n tnvI 7. 下表访问返回类型。
+\*b?x operator[]
4TI` 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
6<9}>Wkf operator<<和operator>>
_#1EbvO*l ~
MsHV% OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
eso-{W,D 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
j
sD]v)LB bIlNA )g template < typename Left >
iDx(qdla struct value_return
+_k A&Q(t {
spTz}p^\O template < typename T >
*p=enflU
struct result_1
#jzF6j%G {
JS/ChoU typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
/CH]'u^j } ;
T*gG <8 o>nw~_ H\ template < typename T1, typename T2 >
/E2P struct result_2
7W*a+^ {
XjCx`bX^< typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
:?j=MV } ;
:nR80] } ;
}K@m4`T )-ojm$ B'Jf&v 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
4:S]n19nq &ds+9A
下面我们来剥离functor中的operator()
xJAQ'ANr 首先operator里面的代码全是下面的形式:
kI9I{ &J& }!{R;,5/n return l(t) op r(t)
\<(EV,m2 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
n$XEazUb0N return op l(t)
:4-,Ru1C" return op l(t1, t2)
+Adk1N8 return l(t) op
^>F[aT return l(t1, t2) op
1pg#@h[|t return l(t)[r(t)]
\q*-9_M return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
@"BhKUoV$K X(eW+,H 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:
S[2?,C<2= 单目: return f(l(t), r(t));
~Kt1%&3{a? return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
/V{UTMSz 双目: return f(l(t));
>e&
L" return f(l(t1, t2));
gKl9Nkd!R 下面就是f的实现,以operator/为例
Sgv_YoD?- l*OR{!3H$ struct meta_divide
-b{<VrZ {
cD6 ^7QF template < typename T1, typename T2 >
W7'<Jom|? static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
']>9/r# {
?}v/)hjp=? return t1 / t2;
99`w'Nlk }
[U",yN]d } ;
343d`FRa} DO* 这个工作可以让宏来做:
+v
3:\# Su7N ?X! #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
LEeA ,Y template < typename T1, typename T2 > \
i!}6FBZ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Axns 以后可以直接用
S<NK!89 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
akt7rnt?i 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
hrq% { !Z (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。。。)
m7y[Y ;5L^)Nyd GC7 WRA 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
qzJ<9H 8U(o@1PT template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
d4BzFGsW class unary_op : public Rettype
%Z <{CV {
Q&vdBO/ Left l;
~G@YA8} public :
MTCfs~}m unary_op( const Left & l) : l(l) {}
tB"9%4]( {&>rKCi template < typename T >
2b"DkJj' typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Cs[d:T {
f$\O:E= return FuncType::execute(l(t));
&K60n6q{aQ }
_qf39fM;\ /q\e&&e template < typename T1, typename T2 >
&nXE?-J typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
ObEz 0Rj {
z2t+1In, return FuncType::execute(l(t1, t2));
hXth\e\[{` }
jzJTV4&zjs } ;
mN}szW, {eI'0== t4#gW$+^?H 同样还可以申明一个binary_op
eGq7+ 6QY;t:/< template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
P9'`
2c class binary_op : public Rettype
~qeFSU( {
tF}^ Left l;
,G%UU~/a Right r;
Ve|:k5z public :
f0sGE5 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
D)ri_w!Q M)+p H template < typename T >
s+lBai*# typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
]}N01yw|s {
EZ .3Z` return FuncType::execute(l(t), r(t));
[z2UfHpt~ }
3._
ep <A)M^,#o template < typename T1, typename T2 >
aqI"4v]~b typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
A\Ib {
$xZ ~bE9 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
!Yb !Au[ }
U[f00m5{HV } ;
xt5/`C `R8&(kQ tj@(0}pi4 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
e9KD mX_ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
)ciP6WzzbI DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
rvd$4l^ 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
)/::i
O&$: 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
(~^fx\-S 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。。。
lfcGi3 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
7amVnR1f 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)
v{a%TA9- 下面是修改过的unary_op
H\ejW@<;h Cr7Zi>sd<! template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
~%/Rc` class unary_op
!|&|%x6@ {
):! =XhQ Left l;
aP c,2& -T} public :
v<!S_7h 8~o']B;lJ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ResU5Ce~ !lgL=Ys( template < typename T >
H>EM3cFU struct result_1
TBBnsj6e {
{'O><4 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
SO0\d0?u } ;
$~G,T
g (E0 template < typename T1, typename T2 >
.r<aPy$ struct result_2
h4pS~/ {
{]R'U/ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
XA2Ld } ;
NZq-%bE ccuGM W G* template < typename T1, typename T2 >
.c"nDCFVR typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^}=)jLS {
y d97ys return OpClass::execute(lt(t1, t2));
`-L?x2)U }
dM-cQo: 1(?4*v@B template < typename T >
.zO2g8(VR typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
c1'@_Is {
X,|8Wpi= return OpClass::execute(lt(t));
FXof9fa_B }
YJ _eE C$y6^/7) } ;
!2LX+*; K&|h%4O RehmVkT 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
^Pn|Q'{/p 好啦,现在才真正完美了。
O^@8Drgc 现在在picker里面就可以这么添加了:
x4'@U< 7s|'NTp template < typename Right >
I@'[> t picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
6 Xvpk1 {
]<f)Rf">:` return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
a$My6Qa# }
K|P0nJT 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。
D|LO!,=b y7,fFUKl p&<Ssc U6]#RxH buGBqx[ 十. bind
Ia&*JYM[ 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。
n$/|r 先来分析一下一段例子
F(G..XJQ 0WUBj:@g k)p`x"To int foo( int x, int y) { return x - y;}
B@,r8)D bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
.q@?sdGD bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
q#K{~: 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
vhrf 89-q 我们来写个简单的。
) O0Cz n 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
KUI{Z I 对于函数对象类的版本:
B5lwQp] %~LY'cfPse template < typename Func >
uBm"Xkxe|w struct functor_trait
|#TU"$; {
@?,x3\N- typedef typename Func::result_type result_type;
8 1,N92T5 } ;
sl' 4AK~\ 对于无参数函数的版本:
hg)Xr5> 9z7_D_yN2 template < typename Ret >
>ED;_L*_o struct functor_trait < Ret ( * )() >
sf>
E {
>G]JwO typedef Ret result_type;
Ebnb-Lze, } ;
7H6Ts8^S 对于单参数函数的版本:
0j$\k|xFXZ gX}'b\zxC template < typename Ret, typename V1 >
;2f=d_/x struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
n1-p/a. {
^)AECn typedef Ret result_type;
V*p[6{U0 } ;
n ay\) 对于双参数函数的版本:
HsCL%$k voa)V1A/] template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
O=0p}{3l struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
5GsmBf$RUb {
TDh)}Ms typedef Ret result_type;
+IdM|4$\1 } ;
q)q3p 等等。。。
d<m;Q}/l&h 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
F @PPhzZ ^{Y, `F template < typename Func >
*/aY$aWv struct func_return
.n 9.y8C {
V._-iw]v template < typename T >
9[eiN struct result_1
$@AJg {
+:KZEFY?< typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
i).%GMv*r } ;
V+gZjuN$ U2VEFm6 template < typename T1, typename T2 >
uyj!$}4 struct result_2
XcJ5KTn {
pS?D~0Nb typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
{wSi?;[Gq } ;
7e<=(\(yl } ;
*p{p.%Qs: i$Y#7^l%k o@Ye_aM~?Y 最后一个单参数binder就很容易写出来了
1[egCC\Mo_ )."ob=m template < typename Func, typename aPicker >
1$*8F class binder_1
MK#
{
/X}1%p Func fn;
W~ yb>+u aPicker pk;
Gs:g public :
1 iH@vd
']}-;m\ template < typename T >
q!z?Tn#!jd struct result_1
s< tG {
uKx:7"KD typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
}8O9WS } ;
}&v}S6T L$ T2 bul template < typename T1, typename T2 >
,EQ0""G! struct result_2
Y>$5j}K {
e~vO typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
<&eJIz= } ;
`,O7S9]R+ {z o GwB binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
6#=Iv X4 1hbQ30 template < typename T >
eaRa+ <#u typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
S'x ]c# {
rJ/HIda return fn(pk(t));
o$@/@r }
`I7s|9-= template < typename T1, typename T2 >
a~KtH;7< typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
IADSWzQ@ {
B>u`%Ry& return fn(pk(t1, t2));
8@3=SO }
`
nX,x-UM } ;
)!(gS, <$A,|m >MYxj}I4{z 一目了然不是么?
^B.Z3Y 最后实现bind
-^NW:L$| RE!WuLs0" +*.*bo template < typename Func, typename aPicker >
)Kx.v' picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
8GkWo8rPk {
{aE[h[=r return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
u6C_*i{2 }
fw %p_Cm C:1(<1K 2个以上参数的bind可以同理实现。
a`Bp^(f} 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。
AO<T6VK dV$[O`F*b 十一. phoenix
a" s2N%{ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
091m$~r* O72g'qFPE for_each(v.begin(), v.end(),
+v/y{8Fu (
DN^+"_:TB do_
=p|IWn{P [
3[#^$_96b cout << _1 << " , "
:[a*I6/^ ]
F-kjv\ .while_( -- _1),
j+!u=E cout << var( " \n " )
'@t,G,FJ )
w/NT 5 );
_;}$/ } W]A`-Jv 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:
zFOtOz`9H 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
>s%Db<(P= operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
WvU[9ME^) 那么我们就照着这个思路来实现吧:
X
-1r$. LR&MhG7 J_F\cM template < typename Cond, typename Actor >
-3(*4)h7 class do_while
MTt8O+J?P~ {
+.djC3^: Cond cd;
J5a8U&A Actor act;
<xBL/e
% public :
+;+G+Tn template < typename T >
D*UxPm"pw struct result_1
$.C\H,H {
H@- GYX"4 typedef int result_type;
QXj #Brp } ;
~{DJ,(N"n {"jtR<{) do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
@o[ZJ4>* m
70r'b] template < typename T >
Z6B$\Q5Od typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
R1JD{ {
~v&Q\>' do
B\D)21Ik}% {
XK~HfA? act(t);
USART}Us4 }
jR\pYRK while (cd(t));
,'C*?mms return 0 ;
[vI ;A! }
9@qkj
4w } ;
&CRgi488b o0AT&<K +M.BMS2A<l 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
m
+A4aQ9 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。
)E9c6'd 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。
O<fy^[r:` 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。
]9_tto!/ 下面就是产生这个functor的类:
1.%|Er 4 ]U@~vA#'' h5P ]`r template < typename Actor >
vo Et\H class do_while_actor
yIiVhI?X {
=
1veO0 Actor act;
iB99.,o-& public :
zw'%n+5m do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
V+D <626o it{Jd\/hR template < typename Cond >
{'alA picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
ftmPdha%+ } ;
bOU"s>? Sa)sDf1+` (k+*0.T&? 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
1q=Q/L4P 最后,是那个do_
_{): w~zi |WUM=g7PC OL_#Uu class do_while_invoker
h[Sd3Z* {
iWWtL public :
6RIbsy template < typename Actor >
;Ows8 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
z-3.%P2g {
+hKU]DP2; return do_while_actor < Actor > (act);
"Plo[E }
?!m\|'s- } do_;
nGX3_-U4 {nM1$ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
|[r7B*fw 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
VZ IY=Q>g 最后来说说怎么处理break和continue
=x?WZMO 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。
;d>n2 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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