一. 什么是Lambda
;^0ok'P\~9 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
dz/fSA 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,
Cu24xP` : fYfXm }wvR s5;o Gsy>"T{CY class filler
|IzL4>m:; {
L/WRVc6 public :
iM:-750n/ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
z(^dwMw} } ;
.6
0yQ[aE NopfL nXb_\9E 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:
K8BlEF` nFG X2|d 4 Sk@ v W|rAn2H for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
*dBmb P{`fav PyHL`PZZ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
V/"RCqY4 v*JKLA +,ar`:x&a ,Fkq/h 二. 战前分析
#`%S[)RT 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。
A=|a!N/ 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
dQ-g\]d| h@ ZC{B #Y-_kQV* for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
*)^ZUk /* --------------------------------------------- */
VbJE zl vector < int *> vp( 10 );
!- QB>`7$ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
U*sQ5uq /* --------------------------------------------- */
Y`-q[F?\y sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
]|w~{X!b4 /* --------------------------------------------- */
L1Yj9i int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
m
zoH$@ /* --------------------------------------------- */
=X[?d/[ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
!XI9evJw /* --------------------------------------------- */
GtIAsC03 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
)y:))\> $J)`Ru6. !qlk-0&` }u0&> k|y 看了之后,我们可以思考一些问题:
fiSX( 9 1._1, _2是什么?
<GQ=PrT|/ 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
gjnEN1T22 2._1 = 1是在做什么?
'IIa,']H 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
D5bi)@G7z Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
KOXG=P0 &K[~Ab_ o::9M_; 三. 动工
`H*mQERb 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
+=|%9% tK *y/S lcReRcjm ]=xX_ template < typename T >
oVbs^sbRH class assignment
A(`Mwh+ {
|+sAqx1IF T value;
ax;<idC} public :
T5T[$%]6 assignment( const T & v) : value(v) {}
T<Zi67QC@ template < typename T2 >
p*YV*Arv T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
DyZ6&*s$ } ;
0
.T5%
_/ :cXN
Fu\C MuzQz.C 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
*x p_# 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
D[6sy`5l y>u|3:z 7!Im|7Ty Em{;l:;(W class holder
W}zq9|p {
3bo
[34 public :
jll|y0 template < typename T >
N;!!*3a9= assignment < T > operator = ( const T & t) const
8$iHd {
7)RvBcM return assignment < T > (t);
OuWRLcJ! }
"66#F } ;
J[S!<\_! r#w 7qEtD /6y{?0S 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
+N2ILE8[< g@/}SJh/> static holder _1;
TEj"G7]1$A Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
xy&*s\=: wzoT!-_X for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Rd]<591 而不用手动写一个函数对象。
NzM ,0q L %ifl:K ^4\0,> e(b$LUV 四. 问题分析
.V_5q:tu 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:x`][vg 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。
[Ran/D\. 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
OBF-U]?Y 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
7'{Vh{. 下面我们可以对这几个问题进行分析。
wr,+9uK D97 vfC 五. 问题1:一致性
>X"\+7bw 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?|
uocFOlU0n 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
pSYEC,0B SsfC
m C struct holder
#RSUChe7w {
DZH2U+K //
fF9hL3h?) template < typename T >
Vl<7> T & operator ()( const T & r) const
gCVOm-*: {
$cm9xW& return (T & )r;
>/%XP_q%`e }
}rs>B,=*k } ;
i;|I;5tC a gL@A 这样的话assignment也必须相应改动:
UFj!7gX ] DeT$4c*:[ template < typename Left, typename Right >
,TB$D]u8 class assignment
{/aHZ<I&^h {
Vr%ef:uVV Left l;
.XkVdaX Right r;
4mX?PKvbn public :
H<?s[MH[ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
-2 8bJ, template < typename T2 >
hK{<&T T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
f3>DmH# } ;
^%LyT!y ;$4&Qp:# 同时,holder的operator=也需要改动:
2hryY "*MF=VB1 template < typename T >
|}<Gz+E> assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
AKk& {
HN5,MD[ return assignment < holder, T > ( * this , t);
qFq$a9w|@ }
WoNY8
8hT ]-SJ";aU 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。
"o_'q@.} 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
9 v8^uPA #<u;.'R return l(rhs) = r;
Ra
H1aS( 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。
:l iDoGDi 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
&rX#A@= C[#C/@ template < typename Tp >
dq'f
>Sz} class constant_t
;mwnAO {
?*7Mn` const Tp t;
-g|ji. public :
WA:r4V constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
KU]o=\ak% template < typename T >
P46Q3EE
const Tp & operator ()( const T & r) const
?gjx7TQ? {
v#X#F9C return t;
.`v%9-5v
}
AR$SQ_4 } ;
)%n$_N n MQ0rln? 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
difX7)\ 下面就可以修改holder的operator=了
_ F|}=^Z` g+<[1;[- template < typename T >
r}D#(G$ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Jo~fri([%Q {
]bpgsW:Xu return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
yq^Ma }
n%4/@M (-&d0a9N 同时也要修改assignment的operator()
+PKsiUJ| Y}<%~z#.4 template < typename T2 >
YV@efPy}n T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
B##X94aTT 现在代码看起来就很一致了。
Z;RUxe|<k JAXD\StC 六. 问题2:链式操作
mF jM6pmo 现在让我们来看看如何处理链式操作。
AS;qJ)JfzQ 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。
|')PQ 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。
ha 2=O 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。
%:;g|PC 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
P*VZ$bUe5@ WLfDXx2A template < typename T >
(hQi { struct result_1
Z|ZB6gP>h1 {
e+{lf*"3 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
=]/<Kd}A. } ;
j F/S2Ty2 8]R{5RGy 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
n5^57[( ~<s =yjTu+ template < typename T >
oDi+\0 struct ref
Qh-:P`CN {
n&?)gKL0g typedef T & reference;
Dh?I } ;
Z,Us<du template < typename T >
WjM7s]ZRv struct ref < T &>
(+/d*4 {
NuD|%Ebs typedef T & reference;
MxKTKBxQ } ;
]yZ%wU9! *)6\V}` 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
lmD[Cn n9`]}bnX template < typename T >
G43r85LO typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
{P_7AM {
Fkq^2o
] return l(t) = r(t);
_nxH;Za }
T&b_*)=S 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
FoH1O+e 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
c-n/E. E e
t@:-} 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
#(i
pF _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
~a&VsC# _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
J|%bRLX@> +5 调用divide的对象返回一个add对象。
'\xE56v)F 最后的布局是:
Ot:}Ncq^\O Add
B.~]
7H5"( / \
fmc\Li Divide 5
5$N#=i`V / \
@h!Z0}dX( _1 3
i.`n^R;N 似乎一切都解决了?不。
150-'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。
N
fG9a~ 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。
$u yx OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
'=#fELMW U"+W)rUd template < typename Right >
0.w7S6v|& assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
UOl*wvy Right & rt) const
}f?[m&< {
E]GbLU;TH return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
A~<!@`NjB }
[(5.? 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
BK6
X)1R XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
} e+`Kxy 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
0`-b57lF& 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
5Pn.c! 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
%DXBl:!Y` 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
A8Fe@$<#8 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:
IM/xBP tH.L_< N template < class Action >
QeuM',6R class picker : public Action
=|ODa/2p {
[3nWxFz$R public :
{B4qeG5 picker( const Action & act) : Action(act) {}
g3>>gu#0DC // all the operator overloaded
hd~#I<8;2 } ;
vO~Tx CEc(2q+%i Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
]77f`<q<}! 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
rqqd} kA &0-oi Y template < typename Right >
liH#=C8l*% picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
'Kbrz {
wL="p) TO. return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
t&J A1|q }
seBmhe5qR s hH2/.> Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
-n"wXOx3 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
oeZuvPCl %N fpEo template < typename T > struct picker_maker
/:(A9b-B {
.'<K$:8@| typedef picker < constant_t < T > > result;
H${L F.8 } ;
Y_+#|]=$B template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
'o#oRK{# {
QRf>lZP typedef picker < T > result;
'6&o:t } ;
Zp~yemERr 6WGg_x?3 下面总的结构就有了:
TEd5&Z 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。
EGQgrwY5 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。
/r"<:+ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Hcu!bOQ 至此链式操作完美实现。
d8w3Oz54 prz COw :ZIa 七. 问题3
&s vg<UZ 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。
bHv"! ?{B5gaU9F template < typename T1, typename T2 >
p8%qU>~+4 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
n-" (~ {
ka\{?:r,8 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
W3/bM>1 }
$KGMAg/H fPUr 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:
VYkh@j Z,E$4Z template < typename T1, typename T2 >
pQ:^ ziwa3 struct result_2
1Ng.Ukb {
.
c+m(Pk typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
0ck3II } ;
i:0v6d k!0O[U 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
g}D)MlXRq 这个差事就留给了holder自己。
nco.j: hoqZb<: `HXv_9 template < int Order >
PD0&ep1h7G class holder;
bN zb#P#hP template <>
208^Yu class holder < 1 >
l X+~; 94 {
HC6U_d1-6 public :
EXr2d" template < typename T >
#[{{&sN struct result_1
EpMxq7* {
[-_{3qq<e typedef T & result;
[_(J8~va } ;
nJN-U+)u template < typename T1, typename T2 >
NknS:r&2 struct result_2
]wU/yc)e {
6Lq`zU^ typedef T1 & result;
Gd%i?(U,R } ;
CE`]X;#y template < typename T >
P>X[} typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
F8?2+w@P {
'@.6Rd 8 return (T & )r;
xj>P5\mW# }
fe/;U=te template < typename T1, typename T2 >
.b3h?R*& typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
,X^3.ILz {
8O'bCBhv return (T1 & )r1;
>80k5$t }
: x&R'wX- } ;
Gc`PO H@1'El\9 template <>
)tI^2p{ class holder < 2 >
&<98nT {
V&nB*U&s" public :
SZ9Oz-? template < typename T >
>^jBE'' struct result_1
$45|^.b {
l'EO@D/M typedef T & result;
]i.N'O<p } ;
QX<n^W template < typename T1, typename T2 >
A,<5W } struct result_2
.Q!d[vL {
0>BxS9?w typedef T2 & result;
y2_rm } ;
@^UgdD,BS, template < typename T >
IAH"vHM typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
}S uj=oFp {
8j#S+=l> return (T & )r;
1DB{"8ov }
V
,p~,rC template < typename T1, typename T2 >
DlUKhbo$g typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Q`9c/vPU {
UXBWCo;- return (T2 & )r2;
1,+<|c)T? }
#MA6eE'R } ;
sWr;%<K p6<JpW5@_ b_~XTWP$l 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
r&4Xf#QD6 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
=;0-t\w! 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
q!:dZES [n[dr@J7v return l(i, j) = r(i, j);
U=~?ca 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
*0>`XK$mWo [WR"#y return ( int & )i;
!YAX.e return ( int & )j;
7?whxi Qs 最后执行i = j;
-4Hb]#*2 可见,参数被正确的选择了。
Q0R05* MWv@]P_0p! a
-Pz<* 'Eur[~k ev;&n@k_I 八. 中期总结
`#ruZM066 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:
D ;> 7y}\ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
v@%4i~N 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
~x,_A>a 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
6AJk6W^Z bs"J]">(N EN2t}rua 4C3_gm Nj4CkMM[3 ]oV{JR] 九. 简化
D-BT`@~l 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。
RdPk1?}K 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
i"a3POV> 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:
nm1dd{U6^ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
[L+*pW+$\. +-*/&|^等
d78 [(; 2. 返回引用。
@6'~RD. =,各种复合赋值等
5K1cPU~o_b 3. 返回固定类型。
O"'xAPQW 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
'd$RNqe 4. 原样返回。
ts,r,{ operator,
*/M`KPW 5. 返回解引用的类型。
{nwoJ'-V operator*(单目)
{jO+N+Ez9 6. 返回地址。
L6_%SGY_iE operator&(单目)
s<{ Hu0K$ 7. 下表访问返回类型。
(-WRZLOQ operator[]
t\ oud{Cv 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
kZG .Id operator<<和operator>>
?) y}HF 5=C?,1F$A 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。
!Sn|!:N4 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
x\G% =Mx"+/Yo* template < typename Left >
m*]`/:/X[ struct value_return
1@p, {
$b|LZE\bU. template < typename T >
]Kq<U%x$ struct result_1
9iG&9tB@ {
X~jdOaq{F: typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
c`xNTr01 } ;
,)[9RgsE b$DiDm template < typename T1, typename T2 >
U&#`
<R_0 struct result_2
VP
A+/5TW {
d2UidDU5qa typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
F NPu } ;
!*:g??[T } ;
c7r(&h 06]3+s{{ E'aOHSAg 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
hP+4{F*}- |s!
_;6 下面我们来剥离functor中的operator()
jM$bWtq2 首先operator里面的代码全是下面的形式:
qt@/ yo#r^iAr return l(t) op r(t)
] x)>q return l(t1, t2) op r(t1, t2)
AT1cN1:4? return op l(t)
R/v|ZvI return op l(t1, t2)
o08g]a return l(t) op
D@La-K*5 return l(t1, t2) op
veq3t$sj return l(t)[r(t)]
A8&@Vxdz return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
! :]_-DX #$BFTlm| 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:
Cw(e7K7& 单目: return f(l(t), r(t));
72Bc0Wg
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
z)C}}NH*!@ 双目: return f(l(t));
#4m5I=" return f(l(t1, t2));
i6V$m hL 下面就是f的实现,以operator/为例
6#U~>r/ rQ*w3F?: struct meta_divide
iXm&\.% {
&b#d4p6&l template < typename T1, typename T2 >
U6/7EOW, static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
mj'~-$5T {
ltuV2.$ return t1 / t2;
Vx<{cHQQ }
;9j ]P56 } ;
(
3B1X Em&3g 这个工作可以让宏来做:
s@{82}f~ Zeg'\&w0s #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
ysOf=~1 template < typename T1, typename T2 > \
[nxYfER7 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
4N,[Gs<7 以后可以直接用
*Vl#]81~ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Ij(<(y{?Q1 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
1TTS@\ (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。。。)
W~mo*EJ'^ f)_<Ih\/7_ LKvX~68 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
# QwX|x{ 6c]4(%8 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
^)9/Wz _x class unary_op : public Rettype
h/tCve3Z {
SOR\oZ7 Left l;
nqH[
y0 public :
zY\u"
'4 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
PFp!T [) \YzKEYx+ template < typename T >
: 2%eh typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
HjK8y@j {
(5jKUQ8Q> return FuncType::execute(l(t));
7Y@]o=DIc }
FL \pgbI `
1+*-g^r template < typename T1, typename T2 >
1K3XNHF typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/)TeG]Xg {
-E\G3/*51 return FuncType::execute(l(t1, t2));
/rZk^/' }
/4Wf\
Zu } ;
$EY[CA
E R8[VD iM6E 0 8L;u7u 同样还可以申明一个binary_op
&C
MBTY#u E?+~S M1~ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
P WS8Dpb class binary_op : public Rettype
N>3{!K>/Y: {
R7rM$|n=o Left l;
|I1,9ex Right r;
/b
#w.>e public :
kI`HD binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
I7Kgi3 :i>LESJq template < typename T >
Ru`afjc typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5*2hTM! {
?:/J8s
[O return FuncType::execute(l(t), r(t));
8US35t:M }
?&0CEfa? FMCA~N template < typename T1, typename T2 >
W2XWb<QSEV typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
/{buFX2"} {
yI8O# return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
@XG1d)sE }
eHUyV@ } ;
x=rMjz-`_ z#RwgSPw6 MX~h>v3_R4 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
{G=> WAXo 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
'KmM%tN DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
8-+# !] 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。
]uhG&:
} 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
$xW9)) 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
0(c,J$I]Z! 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
kVsX/~$ 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)
G$YF0Nc 下面是修改过的unary_op
NUnwf
h qDGx(d template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
_lI(!tj( class unary_op
8Q/cJ+& {
Tg
O]q4 Left l;
H8"RdKwg? ,+BFpN' public :
*8qRdI9 Ow?~+)
4 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
a?Fz&BE @}UOm-M template < typename T >
O(evlci struct result_1
9*j"@Rm {
)X#$G?|Hn typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
v89tV9O) } ;
~Fvz&dO 3U?gw!M> template < typename T1, typename T2 >
"=]'"'B: struct result_2
0KExB{ K {
=S54p(> typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
7mnO60Z8N } ;
>H euf"V ^K`PYai template < typename T1, typename T2 >
L7 FFa:# typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
I@N/Y{y# {
w@P86'< v return OpClass::execute(lt(t1, t2));
/tkV/ }
.vmCKZ @QJPcF" template < typename T >
T^8`ji typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
68~]_r.a {
0@'-g^PS return OpClass::execute(lt(t));
D {E,XOi }
Xl$r720ZJr E\4ZUGy0 } ;
~]%re9jGW c;b<z|}z f~?5;f:E 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
Yc[vH=gV} 好啦,现在才真正完美了。
Tw/7P~* 现在在picker里面就可以这么添加了:
2bXCFv7} 3NwdE/x\ template < typename Right >
,|+{C~Ojx picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
t:.X=/02 {
siuDg,uqK5 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
U>b.MIBX }
<!W9EM 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。
sFfargl \SmYxdU'> <vg|8-,#m NSRY(#3 MkZoHzg}c 十. bind
Xa}y.qH 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。
yYJ +vs 先来分析一下一段例子
}+NlYD:qF ]*DIn1C^ &z\?A2Mw% int foo( int x, int y) { return x - y;}
$\oe}`#o bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
B_c-@kl bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
AA|G&&1y
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
z2.OR,R}] 我们来写个简单的。
[mUC7Kpi 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
!9C]Fs*`? 对于函数对象类的版本:
*~#`LO {R~L7uR@O template < typename Func >
M1DV 9~S struct functor_trait
Kv5 !cll5 {
6XhS
g0s typedef typename Func::result_type result_type;
-k,}LJjo } ;
]nS9taEA 对于无参数函数的版本:
O St~P^1 #R=6$ template < typename Ret >
g>?,,y6/w struct functor_trait < Ret ( * )() >
(=53WbOh/t {
cpq0'x\ typedef Ret result_type;
]x_14$rk } ;
oe_,q&e 对于单参数函数的版本:
Q`h@-6N 5zJ#d}%}S" template < typename Ret, typename V1 >
gepYV} struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
>y@3`u] {
(a|Wq{`[ typedef Ret result_type;
\$8p8MP<&D } ;
x5yZ+`Gc 对于双参数函数的版本:
yle~hL a^L'- ( template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
w\a9A#v, struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
@:u2{>Yl {
5)K?:7 typedef Ret result_type;
=-uk7uZM } ;
Y,%G5X@S< 等等。。。
#0M,g 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
XR)I,@i`' KDAZG+u+ template < typename Func >
H? pWyc<, struct func_return
N;av {
`yb,z template < typename T >
:e4[isI struct result_1
g5~1uU$O {
")qO#b4 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
75H5{#) } ;
03y5$kQ %lK]m`( template < typename T1, typename T2 >
'q*/P&x5 struct result_2
Dmk~t="Y {
~gbq^ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
pdR&2fp } ;
#kEa&Se } ;
gY@$g KA{Y*m^7 \tg}K0E?R5 最后一个单参数binder就很容易写出来了
_i&awm/U OY#=s!]
M template < typename Func, typename aPicker >
S$fCO$bU class binder_1
^sVB:? {
T EqCoeR Func fn;
aSNTm8SYX aPicker pk;
|(1z ?Spbe public :
N|WR^MQD 0 Pa\:^/6 template < typename T >
RiAY>: struct result_1
sJ/?R: {
YR/rN, typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
n&uD=- } ;
@k2nID^> \c$!C8z template < typename T1, typename T2 >
8|p*T&Cn& struct result_2
a?9Ka!O4s {
>&N8Du*[ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
TL_8c][.4$ } ;
t[cZ|+^] 1QH5<)Oa binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
{wp"zaa DW~< 8 template < typename T >
E MKv)5MH typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
du4Q^-repC {
[L@ vC>G return fn(pk(t));
H@,(
}
U.QjB0; template < typename T1, typename T2 >
KC{HX? typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}<kpvd+ps= {
m-No 8)2yA return fn(pk(t1, t2));
=h2zIcj }
"S@%d(lg } ;
~nG?> U_c.Z{lC4 ]`Y;4XR 一目了然不是么?
:X;'37o#q 最后实现bind
K%A:W hK&/A+* <$'OSN`! template < typename Func, typename aPicker >
]\<^rEU picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
MRdZ ' {
J@c)SK%2h return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
jE</a% }
\{[Gdj` `8%2F}x}qD 2个以上参数的bind可以同理实现。
;u0MY 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。
$k|k 5cP8x dRXF5Ox5K} 十一. phoenix
1x#Z}XG Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
hqVFb.6[ {?' DZR s for_each(v.begin(), v.end(),
2!b+}+: (
-HU5E>xG do_
P p[?E.]P [
,9W|$2=F cout << _1 << " , "
G-]ndrTn ]
n`krK"Ii .while_( -- _1),
d&QB?yLd cout << var( " \n " )
D"m]`H )
@m[r0i0J" );
195m0'zda N%\!eHxy 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
h$EH|9HAb 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
{WJ+6!v operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
;|f|d?Q\ 那么我们就照着这个思路来实现吧:
^F ` pAo5c4y!4 c} GH|i template < typename Cond, typename Actor >
W"_")V=QBz class do_while
J]A!>|Ic {
-Fe))Y'= Cond cd;
2R2ws.} Actor act;
E
hROd public :
lV-b template < typename T >
`r:n[N=Y& struct result_1
ShdE!q7 {
;{79d8/= typedef int result_type;
tB_GEt2M } ;
^b]h4z$ "+iPeRF!hU do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
"RH pj3 si Uv~r]P) template < typename T >
Y9)uy 8c typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%OeA"# {
db%o3>>e do
]4m;NI d {
;x*_h act(t);
~5[#c27E9 }
|#);^z_ while (cd(t));
+pcpb)VL return 0 ;
=1noT)gCR }
]kQ*t{\ } ;
+,&8U&~` ykv,>nSXLL k[0Gz 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
|^^'GZ%a 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。
_H9.AI 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。
9gFema{U 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。
&>zzR$#1 下面就是产生这个functor的类:
K]{Y >w [eebIJs [%M=nJ{8 template < typename Actor >
Wm{Lg0Nr class do_while_actor
(,wIbwa {
?8AchbK;N Actor act;
@7Oqp- public :
)aov]Ns do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
FA}dKE=c
Q ;by`[) template < typename Cond >
M<R3Jz T picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
_yi`relcq- } ;
h\#\hx u]K&H&AxT 4NaL#3 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
7JvBzD42 最后,是那个do_
Cku#[?G {k4)f ad\ /a}F;^ class do_while_invoker
e5/f%4YX {
v803@9@ public :
!2-f%x]tO template < typename Actor >
_?"P<3/iF do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
lxIoP {
s9R#rwIc return do_while_actor < Actor > (act);
"]1 !<M6\i }
I8R#EM%C# } do_;
s&UuB1 V*X6 <} 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
OPVF)@"ptM 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
k1l\Rywp 最后来说说怎么处理break和continue
eD4D<\* 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。
3
q1LIM 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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