一. 什么是Lambda
70HEu@- 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
L}>9@?;GW 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,
AKa{C
f #A:I|Q 1$g jJ55Az?t: v
bb mmv class filler
4$IPz7 {
eqeVz` public :
C9gF2ii|? void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Zs+6Zd4f } ;
(d#?\ 5? c4aAn jXZKR(L 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:
5 Nl>4d` ,:>>04O (~}l ?k ]YevO( for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
bnD>/z]E bI]1!bi]i Q=e?G300#L 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
71K6] ~< 'QCvN b6 }{iR+MX 14oD^`-t 二. 战前分析
fD,#z& 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。
3XL0Pm 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
D3XQ>T [*q EVb'x Zr f$2lq4P{ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ZR..>= /* --------------------------------------------- */
OE4 2{?) vector < int *> vp( 10 );
Lb2Bu > transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
NNe'5q9 /* --------------------------------------------- */
z W+wtYV4 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
,0- /* --------------------------------------------- */
O "{o
( int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
!29
Rl`9 /* --------------------------------------------- */
xFg=Tyq: for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
L?al2aopF /* --------------------------------------------- */
'J!P:.=a> for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
jS R:ltd ShCAkaj_ yD(/y"P,9 ^gb2=gWZ< 看了之后,我们可以思考一些问题:
3c9v~5og4 1._1, _2是什么?
&2QN^)q 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
rycscE4, 2._1 = 1是在做什么?
2a?
d:21 B 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
`uzRHbJ` Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
vtL) )}paQmy# >Pv%E 三. 动工
Bljh'Qp>C 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
E(u[? +?mZ_sf8w VJ;'$SYx S;|%'Sn|j9 template < typename T >
}O
o class assignment
zlSwKd( {
X_%78$N-a` T value;
;K:.*sAa public :
[=V8 assignment( const T & v) : value(v) {}
{`J7>K template < typename T2 >
\;P Bx & T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
o<C~67o_ } ;
-O(.J'=8 j5$Sm xhimRi 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
F'SOl*v(s5 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
61gZZM j4G,Z4 Q%t8cJL ?dxhe7m class holder
@<alWBS {
?+5K2Zk public :
~hM4({/QN template < typename T >
.5ingB3% assignment < T > operator = ( const T & t) const
zH|!O!3"4 {
JY>]u*= return assignment < T > (t);
CrqWlO }
{0Leua } ;
DM>j@(uWF h V=)T^Q :k(aH Ua 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:
["@K~my~D* Cu/w><h) static holder _1;
u 4)i7 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
#>>-:?X =&}dP%3LC) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
DoImWNLo 而不用手动写一个函数对象。
L#NPt4Sz+ YpNTq_S1, IClnh1= ri\r%x 四. 问题分析
I^lb;3uR 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。
;itz`9T 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。
qU=$ 0M 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
F;MFw2G 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
fmloh1{4 下面我们可以对这几个问题进行分析。
}|A%2!Q} #kV=;(lq 五. 问题1:一致性
%Xp}d5- 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?|
Pb[wysy 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
5?2PUE,a \/lS!+~''] struct holder
X0
%k`3 {
L4Kkbt<x //
'f5,%e2# template < typename T >
]2Lwd@ T & operator ()( const T & r) const
[qid4S~r,& {
&LYU#$sj return (T & )r;
pT[C[h: }
)8LCmvQ } ;
Zkxt>%20~ x2K.5q> 这样的话assignment也必须相应改动:
jQ7RH/?_ U24?+/5D] template < typename Left, typename Right >
xT=|Uc0 class assignment
%JiA, {
Vl'|l)b4W Left l;
BBy/bc! Right r;
vw+
@'+
public :
nc l-VN assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
i<&2Ffvq template < typename T2 >
odj|"ZK T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
rY($+O@a< } ;
%iF<
px?Vc qY0GeE>N 同时,holder的operator=也需要改动:
"4L' 2w+ ZRcY; ? template < typename T >
}vcC4 =t/ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
KZ<zsHX8H {
+]*?J1Y8Z return assignment < holder, T > ( * this , t);
5z#>>|1># }
-*tP_=- Dg J^1w& 40 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。
9Y*6AaKE6 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
pspV~9, ;XGG&M%3 return l(rhs) = r;
Y_f6y9?ZE 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。
yjN|PqtSV 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
[l'~> Z&/;6[ template < typename Tp >
# {!Qf\1M class constant_t
SRj|XCd {
9-)oA+$ const Tp t;
#9p{Y}2# public :
TQbhK^] constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
rXfQ_ template < typename T >
ywCE2N<-V? const Tp & operator ()( const T & r) const
+mV4Ty {
Po=)jkW return t;
0y|}}92: }
uKtrG,/ p } ;
875V{fvPBU *crpM3fO> 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
30[?XVI& 下面就可以修改holder的operator=了
H
VG'v>s@
KqaeRs.u template < typename T >
aoMQ_@0 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Yc\;`C {
ae#7*B return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
{f)",# }
{P-KU RQ lusINILc 同时也要修改assignment的operator()
1
!OQxY}f nQg6
j Zf template < typename T2 >
%,>> <8 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
/1Rm^s)2z 现在代码看起来就很一致了。
'{U56^b] YceiP,!4?v 六. 问题2:链式操作
ZK_IK)g 现在让我们来看看如何处理链式操作。
)SUT+x(DU 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。
T4qbyui{ 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。
ugucq},[ 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。
)Q(tryiSi 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Uj6R?E{Jt {"'W!WTb template < typename T >
RH>b, struct result_1
Wu:vO2aw8 {
ZYrd;9zB typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
AUxLch+"5K } ;
bIe>j*VPh@ Lj({
T'f( 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:
H6rWb6i a*74FVZo.; template < typename T >
S1 %{/w struct ref
(a]'}c$X9` {
[*8wv^ typedef T & reference;
luLm:NWUM } ;
\wO)w@" template < typename T >
pk(<],0]X struct ref < T &>
g:e| {
yq\)8Fe typedef T & reference;
%=\h=\wt } ;
L{'qZ#N[ >0:h(,?V 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
<k/'mBDk u|9^tHT> template < typename T >
A
CJmy2 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
BJ~Q\Si6 {
~F>oNbJIv return l(t) = r(t);
kzgHp,;R{ }
t3v*P6 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
`Z]a6@w~ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
/]<0`nI. VLu_SXlo* 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
9v<BO$
,a _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
@5Ril9J[b _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
+;U}SR< +5 调用divide的对象返回一个add对象。
+z;xl-*[ 最后的布局是:
?i)-K?4Sb Add
NZ9`8&93 / \
J'^BxN& Divide 5
SM![ yC / \
F)5QpDmqb
_1 3
q.~.1
'`! 似乎一切都解决了?不。
26.iFt/: 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。
Z(*nZT, 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。
bHWy9 - 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:
M1Od%nz3 )Qb1$%r. template < typename Right >
@l>\vs< assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
(al7/EhY Right & rt) const
fZxZ):7i {
j\!zz return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
dFo9O!YX[f }
VXR.2C 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
^*%p]r XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
0%`\8 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
f9&D0x? 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
Mwp#.du( 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
xgsD<3 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
1\kOjF)l 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
J
A4'e@ k$k(g template < class Action >
qV9` class picker : public Action
{foF[M {
=@gH$Q_1 public :
?VS {,"X picker( const Action & act) : Action(act) {}
wC'KI8- // all the operator overloaded
UQ`%,D } ;
XV).
cW|.a I2YQIY+ Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
4UC/pGZY 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
pk: ruf`) ~=Er=
0 template < typename Right >
eV1O#FLbi picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
H :d{Sru {
`
n@[=l~ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
' OdZ[AN }
vlp]!7v PIB|&I|p Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
N;Hrc6nin^ 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
@ g~kp
7$,["cJX template < typename T > struct picker_maker
L>xcgV7 {
[UR+G8X21m typedef picker < constant_t < T > > result;
5}e-\:J>B } ;
CH`4FR.- template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
$-M1<?5 {
nU)}!` E typedef picker < T > result;
NTs< ;ED } ;
[)Xu60?Q j4ypXPY``! 下面总的结构就有了:
s2b!Nib functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
?n\~&n'C picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
@<W"$_r- picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
<uu1e@P 至此链式操作完美实现。
-NiFO A{y3yH`#h 3vQ?vS|2 七. 问题3
hY-;Wfg 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。
c^A3|tCi uC 5mxZ template < typename T1, typename T2 >
s-k~_C>Fw ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6jPaS!E {
{~b]6}O return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
"EWU:9\0 }
e0(loWq] _
nS';48 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:
}Jh!B| <*2.B~ template < typename T1, typename T2 >
ehOF@IA_ struct result_2
D3;^!ln]D {
|cWW5\/ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
B/i,QBPF] } ;
Q(oWaG [-s0'z 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?
8kH'ai 这个差事就留给了holder自己。
T>kJB.V:oQ cV&(L]k>` Itj|0PGd template < int Order >
}Jjq] lW class holder;
K )KE0/n template <>
x%vt$dy*8 class holder < 1 >
\>23_d0 {
_d
A-{ public :
=WJ*$j( template < typename T >
azF"tke struct result_1
oopTo51,a {
czdNqk.kh typedef T & result;
0O!%NL[, } ;
W{=>c/ template < typename T1, typename T2 >
Gv?3}8Wp struct result_2
d3 fE[/oU {
wvx
N6 typedef T1 & result;
e_\4(4x } ;
3/}=x<ui
template < typename T >
GB^Ch YOb typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
goIn7ei92 {
]*sXISg1 return (T & )r;
sJt&`k Z }
|Wi$@sWO template < typename T1, typename T2 >
S%mN6b~{ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
+]`MdOu {
_BHb0zeot return (T1 & )r1;
9.#\GI ; }
;=F^G?p^ } ;
Pt";f ^0~?3t5 template <>
V8[woJ5x class holder < 2 >
lJ R",_ {
CuT[V?^iD public :
UKMrR9[x* template < typename T >
&R\
.^3 struct result_1
]Ol@^$8} {
O'$0K0k3 typedef T & result;
g2 :^Z== } ;
hb_YdnG template < typename T1, typename T2 >
G80d!*7 struct result_2
kpxd+w {
)h2wwq0] typedef T2 & result;
_9\ayR>d } ;
QOy+T6en template < typename T >
DH)@8)C typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
niqi DT/ {
D-E30b]e return (T & )r;
_2 }i8q: }
&wK%p/? template < typename T1, typename T2 >
CIj3D" typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
1 /7H` O? {
Kn=P~,FaG3 return (T2 & )r2;
;gK+AU }
J--9VlC' } ;
c5R58#XK= =WFMqBh<` ,K3)f.ArYc 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
G/N'8Q) 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
H5^'J`0\ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
^|>vK,q$I 3~a!h3.f return l(i, j) = r(i, j);
J@p[v3W 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
#^yw!~:{ 0&2TeqsLh) return ( int & )i;
MFiX8zwhx+ return ( int & )j;
|v[{k>7f 最后执行i = j;
%89f<F\V 可见,参数被正确的选择了。
;}=v|Dr&I. A4Q8^^byY **fJAANc $-jj%x\} <M7@JgC & 八. 中期总结
EAj2uV 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:
^qS[2Dy 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
T$0//7$') 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
,]y)Dy 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
0rsdDME[ FL/@e$AK "9&6bBa zRL[.O9 ! Hdg
$, H2E!A2\m 九. 简化
Rkw)IdB 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>R|Uf.o z 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
"'^#I_*Mf 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:
W*}q;ub; 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
;]KGRT +-*/&|^等
O}Fp\" 2. 返回引用。
TL1pv l =,各种复合赋值等
lRZt))3 3. 返回固定类型。
u"?cmg<.1 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
$X
WJxQRUv 4. 原样返回。
{S'xZ._= operator,
>|XQfavE 5. 返回解引用的类型。
7t0\}e operator*(单目)
K e~a 6. 返回地址。
Ip4CC' operator&(单目)
hg]\~#&- 7. 下表访问返回类型。
N&-d8[~ operator[]
>e>Q'g{ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
/V$[M operator<<和operator>>
UStZ3A' ^z"90-V^ 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。
,l.O @ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
]+
XgH#I " <m)Fh; template < typename Left >
vz#rbBY*; struct value_return
)?K3nr {
df&d+jY template < typename T >
IT'~.!o7/ struct result_1
bJx{mq
{
NyeGa typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
%h4pIA } ;
.px*.e s neoT\HV template < typename T1, typename T2 >
(TVzYm
y struct result_2
D?)"Z$ {
%K\_gR}V typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
J2v=b?NE } ;
,xn+T)2I } ;
iRPt0?$ Q|"{<2"]U0 cPPE8}PVH 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
1Ty{k^% N|h`}*:x= 下面我们来剥离functor中的operator()
u f.Zg;Vc 首先operator里面的代码全是下面的形式:
%$~?DDNM 1YTnOiYS1 return l(t) op r(t)
]O,!B''8k return l(t1, t2) op r(t1, t2)
zX"@QB3E return op l(t)
DHaSBk return op l(t1, t2)
HZ>Xm6DnC5 return l(t) op
+s
V$s]U return l(t1, t2) op
I8Y[d$z return l(t)[r(t)]
2(\~z@g return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
CGbW]D$@ vAy`8Q 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:
:cnH@: 单目: return f(l(t), r(t));
<ij;^ygYD return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
INyreoMp 双目: return f(l(t));
sG%Q?&- return f(l(t1, t2));
']Nw{}eS` 下面就是f的实现,以operator/为例
v< xe(dC 51*o&:eim struct meta_divide
S@k4k^Vg {
@-NdgM< template < typename T1, typename T2 >
|4\.",Bg static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
G;Q)A$- {
9} :n return t1 / t2;
zF>|
9JU }
{-PD3 [f" } ;
`jSxq66L p `9(TqcE 这个工作可以让宏来做:
+w?RW^:Q= VuN=
JX #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
yxf|Njo0 template < typename T1, typename T2 > \
^*C8BzcH static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
exiCy1[+ 以后可以直接用
5%rD7/7N DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Eyxw.,rB/ 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
K=;z&E=<c (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。。。)
a-MDZT<xA+ 5)wz `OS razVO]]E 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
q=M!YWz S#/[>Cb template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
^cz#PNB class unary_op : public Rettype
'gxSHqeI2 {
5%mc| Left l;
<Qe30_<K public :
c_s=>z unary_op( const Left & l) : l(l) {}
r{pTMcDS uCB7(< template < typename T >
s(w6Ldi typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vj]-p= {
1mz;4xb return FuncType::execute(l(t));
JQP7>W }
+H,/W_/g fil'._ template < typename T1, typename T2 >
Pn\ Lg8 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*)gbKXb {
Y,RBTH return FuncType::execute(l(t1, t2));
c:.k2u }
3fgVvt-2 } ;
h2#G \{ r%.G #eD@sEn 同样还可以申明一个binary_op
)`!i" y m<3 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
HFu#-}iNV class binary_op : public Rettype
^vS+xq|4" {
GS_'&Yj Left l;
3Kc Right r;
d/vF^v*o0X public :
*.#d'~+ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
rK;F]ei -/*-e
/+b template < typename T >
]mYT!(} typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
v)mO"\ {
ZW{pO:- return FuncType::execute(l(t), r(t));
^a#Vp }
R#.FfWTZ >T[1=;o] template < typename T1, typename T2 >
PE4#dx^ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\R#]}g0! {
bnt>j0E return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
y=_8ae}aD~ }
' te4mY} } ;
*~~ >? u )cc g)c<\% 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
J8>y2rAi 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
-$WU-7` DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
59A@~;.F 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。
-\O%f)R 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
H3"90^|,@ 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。。。
pbM~T(Y8 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
N=]2vyh 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)
#q'J`BC 下面是修改过的unary_op
r8x<-u4 x?v/| template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Z+!._uA class unary_op
%;$zR} {
8R<2I1xn2 Left l;
;L (dmx? @2ZE8O#I public :
lcR53X Q^}6GS$ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
9aky+ [+<lm
5t template < typename T >
f mu `o- struct result_1
FMMQO,BU {
?UCK typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
T<1*R>el } ;
{,61V;Bpm [9dW9[Z+! template < typename T1, typename T2 >
,$BbJQ5 struct result_2
h8OmO5/H {
qP=4D
9 ] typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
J%]</J } ;
-8H0f-1 (`<X9w, template < typename T1, typename T2 >
f'._{" typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
w ryjs! {
M|IR7OtLV return OpClass::execute(lt(t1, t2));
j_i/h " }
faH113nc fR[kjwX)<1 template < typename T >
d(!W typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!jZXh1g% {
:=9?XzCC return OpClass::execute(lt(t));
^UTQcm }
7` AQn], }Fy~DsQ } ;
Hq=5/N X.TsOoy N0TEVDsk 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
(0Buo#I 好啦,现在才真正完美了。
)1f8
H,q^ 现在在picker里面就可以这么添加了:
q {v?2v{ h~|B/.[R:3 template < typename Right >
)w\E^ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
{Yp>h5nwM_ {
it?l! ~ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
2eNA#^T= }
#J&45 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
\H
<k Y v22,|: &,~0*&r0 ["]r=l rm}OVL 十. bind
l!UF`C0g 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
\Nd8,hE 先来分析一下一段例子
CF"u8yE +JQ/DNv 24;F~y8H int foo( int x, int y) { return x - y;}
]!l]^/. bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Y*oT( bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
6, =oTmFP 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
NJ"
d` 我们来写个简单的。
:f1Q0klwP 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
(vL-Z[M! 对于函数对象类的版本:
H#yBWvj*H v(PwE B] template < typename Func >
dG5p`N% struct functor_trait
Buazm3q8H {
#Fp5>%* typedef typename Func::result_type result_type;
ibe#Y } ;
@&H Tt 对于无参数函数的版本:
q0* e1QL eAvOT$ template < typename Ret >
6KT]3*B struct functor_trait < Ret ( * )() >
}@VdtH {
ue?e}hF typedef Ret result_type;
LRe2wT>I } ;
+v$,/~$tI 对于单参数函数的版本:
DK-V3}`q} e}V3dC^pU template < typename Ret, typename V1 >
dw6U} struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
aE]/w1a {
1$1s0yg typedef Ret result_type;
$A>\I3B } ;
7Q_AZR4 对于双参数函数的版本:
~o"VZp 0xv@l^B template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
|Dz$OZP struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
u7L!&/ 6On {
>\J({/ #O typedef Ret result_type;
O+ ].' } ;
QPL6cU$&R
等等。。。
d"h*yH@ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
CJ'pZ]\G 53vnON#{* template < typename Func >
{[Bo"a>% struct func_return
0[ (Z48 {
\J@i:J6x$1 template < typename T >
G:u-C<^' struct result_1
k(<: {
I.V?O} typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
k5 s8s@ } ;
a!OS2Tz:
RXo!K iQO template < typename T1, typename T2 >
a?63 5*9K struct result_2
fV}: eEo|Y {
}F v:g! typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
fgzkc"ReK } ;
UJhmhI } ;
ED0Vlw+1 *OoM[wEY \U(;%V 最后一个单参数binder就很容易写出来了
.Oh4b5 Etv!:\\[ template < typename Func, typename aPicker >
B;[ai?@c(_ class binder_1
n+ot. - {
rt5FecX\ Func fn;
c,wYXnJ_t aPicker pk;
&Nzq/~uqP public :
NI^=cN,l |@Cx%aEKU template < typename T >
zk#NM"C+ struct result_1
~ 9F
rlj {
H]^hEQ3DT typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
w+,Kpb<x[0 } ;
,RP"m#l!\ G&eRhif template < typename T1, typename T2 >
LIm{Y`XU struct result_2
<FaF67[Q {
`a$c6^a typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
. 5cL+G1k# } ;
)sONfn uItzFX* binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
REEs}88);' FabDK : template < typename T >
NVt612/'7y typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1=*QMEv1G
{
QQ*`tmy return fn(pk(t));
CtEpS<*c }
TnuNoMD. template < typename T1, typename T2 >
!+<OED=qe typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
@ )bCh(u {
D90.z"N\i9 return fn(pk(t1, t2));
{c(@u6l28 }
xZMQ+OW2i } ;
( o(, ; }jfOs(Q] xOKLc!J 一目了然不是么?
]U4)2s 最后实现bind
x6h';W_ 8 @pV~Q2% u!]g^r template < typename Func, typename aPicker >
E}YJGFB7" picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
*VP-fyJp {
sf7~hN*
return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Fj_6jsDb }
)U2cS\k'7n B4l*]K% 2个以上参数的bind可以同理实现。
26e. Hu 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。
J*!_kg)>J 55%j$f 十一. phoenix
>+/2g Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
WLO4P e$vvm bK. for_each(v.begin(), v.end(),
4~s{zob (
:kQ%Mj> do_
b{~64/YJ [
\H^A@f cout << _1 << " , "
Ro2Ab^rQ| ]
fRt`]o:Om .while_( -- _1),
Ad:}i9-x cout << var( " \n " )
D
,U#z )
,
z-#B] );
c[E" 6_&uYA<8pE 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:
VB}4#-dG? 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
y
E;n.L operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
f4mQDRlD 那么我们就照着这个思路来实现吧:
aSGZF w N I*x):bx yPn!1=-( template < typename Cond, typename Actor >
B$\,l.hE class do_while
6r]l8*34; {
o/J2BZ<_< Cond cd;
K6z)&< Actor act;
D#.N)@\ public :
|/YwMBi template < typename T >
"p"M9P' struct result_1
!gyEw1Re7 {
?=},%^ typedef int result_type;
?=FRnpU? } ;
r@30y/C aAi" do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
U+4W9zhwo M^6!{c=MIi template < typename T >
C/JFb zVx typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^e~m`R2fHh {
b}-/~l-: do
r8wip\[ {
#
o;\5MOE% act(t);
([#4H3uO- }
p]]*H2UD while (cd(t));
A8zh27[w% return 0 ;
N E/ _ }
,zP.ch0K } ;
{0~xv@ U m"|AD/2;( 8q"C=t7 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
te*|>NRS 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!/]0& 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。
gm1 7VrC 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。
N
t-8[J 下面就是产生这个functor的类:
!l7D1i~ -*nd5(lY& HX`>"
?{ template < typename Actor >
z0F'zN3J class do_while_actor
;,2;J3,pA {
D8O&`!mf Actor act;
aGx[?}= public :
}rKKIF^f\S do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
.B? J@, |'SgGg=E template < typename Cond >
wRCv?D`vV picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
k3-7Vyg } ;
.~C[D
T+, nuucYm%IF- !]l!I9 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
0{k*SCN# 最后,是那个do_
4f-I,)qCBk OBp&64 *S?vw'n class do_while_invoker
abczW[\ {
m`lxQik public :
:dML+R#Ymh template < typename Actor >
Eo@b)h do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
CW .
O"_ {
rv26vnJy" return do_while_actor < Actor > (act);
b'mp$lt! }
[CAV"u)0 } do_;
sI% =G3o= ?>}&,:U} 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
MVYf-'\^ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Pf?zszvs 最后来说说怎么处理break和continue
h;RKF\U:" 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。
E!6 Nf[ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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