一. 什么是Lambda
*HiN:30DZ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Yxik.S+G 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,
0;9X`z
J vz'/]E XFJGL!wWm[ SB"Uu2)wZ class filler
Zi'}qs$v {
LbCcOkL/@@ public :
aX
CVC<l void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
u7 s- } ;
/>^ sGB GHeucG}? *K}h
>b 1 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
IZ?+c@t j{ QzD^t miWog 8j {vCB$@/o for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
NVyel*QE v+\&8)W= Cn6<I {`\ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
tZ|0wPp )wT@`p"4 n{'LF #4l vH14%&OcN 二. 战前分析
);*:UzsC_ 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。
:Y4m3| 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
JTg:3<L z{;~$." pE&'Xr#P> for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
-d'swx2aZ! /* --------------------------------------------- */
[%?ViKW vector < int *> vp( 10 );
ZQ@Ul transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
:{7gZ+*
/* --------------------------------------------- */
?rauhTVnJ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
@J~hi\&` /* --------------------------------------------- */
LR`]C] int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
MKiP3kt8 /* --------------------------------------------- */
qXF#qS-28 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
V.\12P /* --------------------------------------------- */
/O`<?aP% for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
MgpjC` $c^,TAN Cpg>5N~;L pUV4oyGV
看了之后,我们可以思考一些问题:
Uw!N;QsC 1._1, _2是什么?
rJz`v/:|P 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。
>]dH1@@ 2._1 = 1是在做什么?
P:8qmDXo 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。
v?6g.
[;? 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。
{wK|C<K czG]rl\1 A!GQ4.~% 三. 动工
"@s</HGo 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
:<QmG3F a8w/#!^34 "A9qC*6[ Pl/}`H:R& template < typename T >
q0sdL86 class assignment
;rj|> {
W]B75 T value;
=PM6:3aKh public :
[\BLb8 assignment( const T & v) : value(v) {}
'lWgHmE template < typename T2 >
#ULjK*)R T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
$R&K-;D/8 } ;
v?O6|0#x GS)4,. c9/&A 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
%96l(JlJ)B 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
HI\V29
a ;0"p)O@s04 tX.fbL@T ]@P!Q&V # class holder
9]4 W {
_Dq,\} public :
Oaj$Z-
f template < typename T >
^l8&y;-T assignment < T > operator = ( const T & t) const
bc3 T8( {
Bw Cwy return assignment < T > (t);
L]e@./C$ }
\2#j1/d4 } ;
l>D!@`><I qGkD] L *]K/8MbiF
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:
uXuA4o$t- Rm&4Pku static holder _1;
XF Cwa Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
qe_qag9 BenUyv1d for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
N@x5h8 而不用手动写一个函数对象。
f?BApm :8LK}TY7 MZWicfUy c`s ]ciC 四. 问题分析
f+V^q4 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
/oC@:7 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
P
~rT uj 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
=u<jxV9 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
\J-}Dp\0b 下面我们可以对这几个问题进行分析。
]yV,lp Y+Cqc.JBQ 五. 问题1:一致性
c 4
bo 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
*z
}<eq 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
QdK
PzjA &]S\GnqlU] struct holder
j<PpCL_8% {
!V27ln KP+ //
K06x7W template < typename T >
Jq8:33s T & operator ()( const T & r) const
X*<
!_3 {
['_W< return (T & )r;
jn._4TQ*} }
d
Z P;f^^ } ;
`%$l
b:e w\%AR1,rs 这样的话assignment也必须相应改动:
tk66Ggi[K fD~f_Wr template < typename Left, typename Right >
8c<OX! class assignment
a"!r]=r {
s0/y> ok Left l;
Q7pjF`wu Right r;
d37|o3oC public :
g93Hl& assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
K-Fro~U template < typename T2 >
I!u fw\[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
bF c
% } ;
-`ss7j&b3 b0aV?A}th 同时,holder的operator=也需要改动:
EncJB [?S-on. template < typename T >
I.{%e;Reg assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
q 1~3T;Il {
+?ilTU return assignment < holder, T > ( * this , t);
eD)@:K }
:$^cY>o c3!YA"5 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。
r#\Lq;+-B 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
_qjkiKm?1F UUR` m return l(rhs) = r;
+qee8QH 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。
5K {{o'' 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
{(_>A\zi 5uO.@0 template < typename Tp >
]}d.h!`<) class constant_t
(3QG {
>"<<hjKJ const Tp t;
P$Fq62;}r4 public :
DlxL: constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
uU!}/mbo template < typename T >
}]+k const Tp & operator ()( const T & r) const
IaYaIEL- {
gn6 @x return t;
{8w,{p` }
qU+qY2S: } ;
vxl!`$Pi pg/SYEvsV 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
cb`ik)=K% 下面就可以修改holder的operator=了
A9kn\U92 ]z"7v template < typename T >
-jcgxQH53 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
FSHC\8siS {
MxLi'R= return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
N6w!V]b }
i?]`9 z 8=WX`*-uH 同时也要修改assignment的operator()
_&K>fy3t& !H4C5wDu template < typename T2 >
[=& tN)_ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
r@ v&~pL 现在代码看起来就很一致了。
;C~:C^Q\H UUDZ 六. 问题2:链式操作
1aS66TS3 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Vy@0Got5= 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。
"q3W&@ 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。
3GM9ZPeN: 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。
Km!~zG7< 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
R y"N_Fb u$nYddak template < typename T >
^ SW!S_&Z2 struct result_1
+a74] H" {
*s (L!+ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
DUWSY?^c } ;
;]Ko7M(4 ;\rKkH"K8n 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:
{:ZsUnzm OJXK]dZ template < typename T >
ySNXjH
Q= struct ref
cp L ' {
K%(DRkj) typedef T & reference;
w?"s6L3 } ;
<gjA(xT5 template < typename T >
v|GDPq struct ref < T &>
U{Moyj {
4j}uVGi{e typedef T & reference;
?vV&tqnx% } ;
mE"},ksg |\J! x|xy 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
e3}o3c_ ?f4jqF~Fh template < typename T >
"XWO#,Ue typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
`Uy4> ? {
1D2Yued return l(t) = r(t);
,&0iFUwN_ }
U_
*K%h\m 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。
_aK4[*jnqh 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
SEsLJ?Dv0 k8O%gO 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
C25 2E _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
nYts[f9e _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
cB|Rj}40v +5 调用divide的对象返回一个add对象。
:WAFBK/x 最后的布局是:
`xie/ Add
} .'\IR / \
?/FCq6o Divide 5
.Uh|V- / \
*."a>?D~ _1 3
TY*uK 似乎一切都解决了?不。
T5? eb" 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。
k C=h[<' 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。
be+tAp` 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:
D5jZ;z} o 12wp template < typename Right >
Is#w=s}2 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
;}QM#5Xdt Right & rt) const
GcCMCR3 {
Wv-nRDNG return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
v>E3|w% }
jZP~!q 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
[@`Ki 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。
7$|L%Sk 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。
YLFM3IaP 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。
@V71%D8{ 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。
#/2W RN1L 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?
XS`=8FQ 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:
$p~X"f?0 uH=^ILN. template < class Action >
;SVAar4r class picker : public Action
}8)iFP&" {
+nm?+F public :
\p{$9e;8yT picker( const Action & act) : Action(act) {}
khS > // all the operator overloaded
boWaH}?0' } ;
~pve;(e= 5MmSQ_ 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。
dBM> ;S;v 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:
dXewS_7 .|x"'3# template < typename Right >
xe9V'wICp( picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
#Oq~ZV|<l {
PBY^m+
return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
mYw9lM }
Z9k"&F~u} m5\/7 VC Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
:+$/B N:iO 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。
7B8.;0X$W +Qo]'xKr template < typename T > struct picker_maker
Mi2lBEu, {
1-:{&! typedef picker < constant_t < T > > result;
o}VW%G" } ;
Ct\n1T } template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
O.^1r {
@o4n!Ip2x/ typedef picker < T > result;
2:tO " } ;
{j4J(dtO qe_59'K 下面总的结构就有了:
fd /?x^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。
xYl ScM_~ 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。
-wUw)gJbM picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
o.M.zkP a 至此链式操作完美实现。
mmx;Vt$i _{ f7e^; )9?
^;HS 七. 问题3
C
Ch38qBp 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。
8zWKKcf7t ^7$V>| template < typename T1, typename T2 >
sH`(y)`_ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
jI~GRk {
XTPf~Te,= return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
2nA/{W\ hC }
{Bm7'%i ac< hz0 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:
fqQ(EVpQ &<\i37y template < typename T1, typename T2 >
V1!;Hvm]+ struct result_2
z*BGaSX % {
SJ;Kjq.Qo typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
%X>P+6<= } ;
1@p'><\ M@?,nzs
K 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?
:rhh=nHgn 这个差事就留给了holder自己。
ewD=(y r W^Z#_{ @A;Ouu( template < int Order >
Bgy?k K2[ class holder;
t,>j{SK ~ template <>
. L'eVLQe class holder < 1 >
:3$-Qv X {
+ZU@MOni public :
"[M k5tM template < typename T >
Y*q_>kps" struct result_1
[S#QGB19 {
>UDb:N[ typedef T & result;
Wi3St`$ } ;
6i.!C5YX] template < typename T1, typename T2 >
Y[WL}:"93 struct result_2
NNM+Z: {
*^_ywqp typedef T1 & result;
A:5B6Z } ;
#mvOhu template < typename T >
,[t>N>10TH typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
DgB]y6~KXl {
q/l@J3p[qm return (T & )r;
\]gUX- }
wjnQK template < typename T1, typename T2 >
LYvjqNC&4 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
!3 j@gi2 {
pXBlTZf return (T1 & )r1;
syR
+; }
Zwxu3R_ } ;
q;0QI{:5v dB%q`7O template <>
"Nlw&+
c7 class holder < 2 >
ZB@Bj>,bp {
>ho$mvT
public :
yYri.n template < typename T >
\~bx%VWW4 struct result_1
X!/o7< {
Z;4pI@u typedef T & result;
c[RkiV3 } ;
?!d\c(5Gt template < typename T1, typename T2 >
uxsfQ%3`# struct result_2
)|SmB YV {
:*0l*j typedef T2 & result;
=SqI#v } ;
HJ+I;OJ template < typename T >
vE=)qn= a typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
{YzRf S {
U#{^29ik=o return (T & )r;
1p |}=R }
vbT,!
cEm template < typename T1, typename T2 >
^:F |2 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
U9ZWSDs {
yQ{xRtNO return (T2 & )r2;
c4AkH| }
_J+p[=[L } ;
Q $5U5hb
~DJ>)pp 6}aH>(3!A 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
d5z?QI 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
S+7:fu2?+ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
eO?.8OM-a 5C&]YT3) return l(i, j) = r(i, j);
A0>u9Bn"Qw 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
aO'lk R]y[n;aGC return ( int & )i;
2A^>>Q/,u return ( int & )j;
\vR&-+8dk 最后执行i = j;
PpF"n[j 可见,参数被正确的选择了。
v2tKk^6`(i wf[B -2q) _Uxt9 X FBCi,_
\4 ,b/qcu_|- 八. 中期总结
O^W.5SaR 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
z%cpV{Nu 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
RV2s@<0p 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
~c*$w O\ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
4?3*%_bDJ, 2G9sKg,kL ?h*Ngbj> O%KP,q&}Y &&\HE7* O=Cz*j 九. 简化
|re>YQ!zd 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。
RO?%0-6O& 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
7Y>17=| 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:
cGVIO"(VP 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
`l0&,] +-*/&|^等
x\r[Zp| 2. 返回引用。
$&!i3#FF =,各种复合赋值等
.*bu:FuDE 3. 返回固定类型。
9ne13qVm+ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
?k*%r;e> 4. 原样返回。
!Xzne_V< operator,
nhm)P_p 5. 返回解引用的类型。
? V0!N; operator*(单目)
)zR(e>VX 6. 返回地址。
os3jpFeG' operator&(单目)
jBO/1h= 7. 下表访问返回类型。
%FDv6peH operator[]
Hlr[x 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
Id/-u[-yo operator<<和operator>>
s?irT;= ky^p\dMh OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
=@%Ukrd@ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
#Oeb3U k[`9RGT template < typename Left >
W8$ky[2R struct value_return
v%=@_`Ht {
^bZ'z template < typename T >
4zRz U struct result_1
yyj?hR@rZ {
c89+}]mGq typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
'>wr_
f } ;
x2m*0D~ Hj>(kL9H template < typename T1, typename T2 >
W@vt6v struct result_2
#c?xJ&bh {
O_M2Axm typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
vIL'&~C\y } ;
L>&o_bzp } ;
Qrnc;H9) !Rq.L 1TagQ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
<yw6Om:n< j`'9;7h M6 下面我们来剥离functor中的operator()
w6RB|^ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
/.{q2] Z/r =4 return l(t) op r(t)
.]0u#fz0y return l(t1, t2) op r(t1, t2)
AO R{Xm return op l(t)
q$|Wxnz return op l(t1, t2)
vSOO[.= return l(t) op
NM`5hd{ return l(t1, t2) op
:oYz=c return l(t)[r(t)]
#s\HiO$BT return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
C3XB'CL6 [%);N\o2Y 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:
P0B`H7D 单目: return f(l(t), r(t));
v/fo`]zP return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
YPV@/n[N 双目: return f(l(t));
*CIR$sS return f(l(t1, t2));
ZCT\4Llv# 下面就是f的实现,以operator/为例
G` _LD+ zmw <y2` struct meta_divide
)\qA[rTG {
C
V{kP8# template < typename T1, typename T2 >
. paA0j static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
kkyi`_ZKn {
6 cF~8 return t1 / t2;
E=H>|FgS }
uX!5G:x] } ;
{Tps3{|wt YKUb'D:t] 这个工作可以让宏来做:
p>g5WebBN OzVCqq"] #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
1&,d,< template < typename T1, typename T2 > \
u["3| `C5 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
K-a~Kr 以后可以直接用
X6hp} DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
YR 5C`o 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
P1r)n{; (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。。。)
vky@L! &, B"@3Q av3 %OIJ. 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
s9Tp(Yr,k 2ncD,@ij template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Q1b<=, class unary_op : public Rettype
.+@;gVZx1 {
XtJIaD|:3 Left l;
R/_bk7o]H public :
zF)&o} unary_op( const Left & l) : l(l) {}
69 >- /S9(rI<' template < typename T >
`/"rs@ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
I)JqaM {
dHzQAqb8J return FuncType::execute(l(t));
pZ@)9c }
k%|Sl>{Ir a_GnN\kX^Z template < typename T1, typename T2 >
-/ltnx)j typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
KF%tF4^+| {
,cesQ
ou return FuncType::execute(l(t1, t2));
@(m+B\ }
@X|Mguq5 } ;
u!B6';XY b%-S'@ew $+P6R`K 同样还可以申明一个binary_op
4 kNiS^h I:L}7uA[t template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
ma gZmY~ class binary_op : public Rettype
L&I8lG {
I*SrKZb Left l;
:rBPgrt Right r;
U5iyvU=UG public :
j_\?ampF binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
MR?5p8S#g 5Al1u|;HB template < typename T >
e}PJN6"5
typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
SqF `xw {
H;~Lv;,g, return FuncType::execute(l(t), r(t));
|#Gug(' }
F=B[%4q`% (/^s?`1{N? template < typename T1, typename T2 >
k6}M7&nY typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*K57($F {
TI<?h(*R_ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Q|6lp }
]U,c`?[7# } ;
X%Lhu6F
4eRV?tE9 2m*g,J?ql 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
(\I9eBm 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
pef)c,U$ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
;!C~_{/t 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。
qDVt 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
#B^A"?*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。。。
"KiTjl`M, 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
&>xd6- 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)
EL$"/ptE 下面是修改过的unary_op
\Zgc
[F %$*WdK# template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
}3TTtd7 class unary_op
$!ATj`}kb {
}#<mK3MBe Left l;
nj(\+l5 C5F=J8pY public :
)&") J}@ -Gyj]v5y`c unary_op( const Left & l) : l(l) {}
.,9e~6} n|M~C\* template < typename T >
{tDH !sX struct result_1
\Qgc7ev {
7;i [ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
X1C
&;5 } ;
T!yI+<
r-s9]0"7~ template < typename T1, typename T2 >
[gybdI5wur struct result_2
( Ev=kO {
j(>~:9I` typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
&*nq.l76X` } ;
Gpb<,v_3 g.wDg template < typename T1, typename T2 >
Ifu[L&U typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
u(Kof'p7 {
sA|!b.q return OpClass::execute(lt(t1, t2));
{@7xOOAw }
/)-OK7x y(fJ{k template < typename T >
G(fS__z typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
b3M`vJ+{ {
?nCo?A return OpClass::execute(lt(t));
w2(pgWed }
JGRL&MG4 unB`n'L } ;
579<[[6~d2 '~\\:37+ &*YFK/ ] 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
2e<u/M21> 好啦,现在才真正完美了。
xCYK"v6\ 现在在picker里面就可以这么添加了:
4c'F.0^ i!i=6m.q7 template < typename Right >
\5pBK picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
TZ+- >CG {
=H_vRd return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
(~
`?_ }
Jmml2?V-c 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。
qGXY 8 t5o&8v -FGM>~x /7fD;H^* '5xvR G 十. bind
o FS2*u 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。
!Pc&Sg 先来分析一下一段例子
Wi+}qO F^Y%Q(Dd7w pdySip< int foo( int x, int y) { return x - y;}
+/n<]?(T bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
_PPn
=kuMa bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
HPc~wX 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。
yBl9 a-2A 我们来写个简单的。
|r+w(TG 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
`Iqh\oY8- 对于函数对象类的版本:
{ u %xc"0y Qv}TUX4 template < typename Func >
$e, N5/O struct functor_trait
fda)t1u\8 {
j_{f(.5 typedef typename Func::result_type result_type;
qHl>d*IZ
} ;
r]=Z : 对于无参数函数的版本:
=oT4!OUf 2Bz\Tsp template < typename Ret >
@:Emmzucv| struct functor_trait < Ret ( * )() >
t\XA
JU {
dJF3]h Y typedef Ret result_type;
1}Th@Vq } ;
QJF_ " 对于单参数函数的版本:
"DC L
Z g-4j1yJV< template < typename Ret, typename V1 >
5q;c=oRUj struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
TXS{= {
^jE8
"G* typedef Ret result_type;
_A~>?gJ;, } ;
Y&j'2!g 对于双参数函数的版本:
}1EtM/Ni{! HJ_8 `( ' template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
"SA* struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
0WSOA[R%[b {
L _Xbca= typedef Ret result_type;
nIWY<Z" } ;
Vtv~jJ{m 等等。。。
9T_fq56Oh6 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
8/<+p? 3p> jct'B}@X( template < typename Func >
yioX^`Fc(~ struct func_return
b#(X+I {
9Cs/B*3 )b template < typename T >
rpUTn!*u/ struct result_1
W1JvLU5L*r {
?=,7'@e typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
&S39SV } ;
5fy{! Oe21noL template < typename T1, typename T2 >
7l4}b^>/` struct result_2
B9wQ;[gQB {
Pa'N)s< typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
{s0!hp } ;
E
BSjU8 } ;
=\M6s P2F8[o!< $ I
J^ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
=@D H hg \A6}= template < typename Func, typename aPicker >
Myf2"\} class binder_1
KB{IWu {
IEe;ygL# Func fn;
,n`S
, aPicker pk;
X o[GD`t public :
yQ!keGj ,/"0tP&_; template < typename T >
*xN?5u% struct result_1
:o:Z {
r::0\{{r"p typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
)d>Dcne } ;
G[=;519 rP#&WSLVj template < typename T1, typename T2 >
?7"v~d]> struct result_2
w,j;XPp {
bAld'z# typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
mnx`e>0 } ;
;M"[dy`dY rH'|$~a binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
B>[myx tF\_AvL_8 template < typename T >
\(}pm#O typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
GcG$>&, {
xEv?2n@A return fn(pk(t));
`NNP}O2 }
=}0$|@pl template < typename T1, typename T2 >
e'p"gX typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&_-3>8gU {
Sbeq%Iwm. return fn(pk(t1, t2));
CdMV( }
h+S]C#X,} } ;
CF
v ]wS 30<_` >DN^',FEm 一目了然不是么?
3S1{r
)[j 最后实现bind
4O:HT m ,t!I%r m}f{o template < typename Func, typename aPicker >
!3{.
V\P) picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
N36B*9m&p {
79I"F' return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
NErvX/qK }
+??pej]Rp {R/e1-; 2个以上参数的bind可以同理实现。
~S$ex,~ 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。
Ec^2tx"= b}*q*Bq 十一. phoenix
umt`0m. : Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
"rVM23@
tq ff=RKKnN for_each(v.begin(), v.end(),
m}]QP\ (
7%G&=8tq do_
phB d+zQc [
BU7QK_zT: cout << _1 << " , "
uJ8FzS>[V ]
1^ iLs .while_( -- _1),
(j(9'DjP cout << var( " \n " )
1~j,A[&|< )
U ,!S1EiBs );
DiZ;FHnaG? @!|h!p; 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:
tgHN\@yj 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
$e.Bz` operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
a54S,}| 那么我们就照着这个思路来实现吧:
na
0Zb mX, @yCI qQ1D }c@ template < typename Cond, typename Actor >
R^]a<g, class do_while
P@x@5uC2 {
K)}Vr8,V Cond cd;
# %'%LY= Actor act;
RRzLQ7J public :
~#)9Kl7<X template < typename T >
6/vMK<Fz9 struct result_1
!& >LLZ {
'Mhnu2d typedef int result_type;
Yv2L0bUo: } ;
>h~>7i(A {hm-0Q do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
*~w?@,} JvaHH!>d/ template < typename T >
%e_){28 n typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+;Gvp=hk {
e@&2q{Gi= do
QUg<~q)Oq {
Hl*#iUq act(t);
lTFo#p_( }
"{d[V(lE" while (cd(t));
7M_GGjP return 0 ;
\jS^+Xf?^ }
f#hmMa } ;
,u!_mV W)Y:2P<. uC6e2py<[ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
2z1r|?l 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
Ik@MIxLK 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
1F+nWc2 b 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
ju4wU;Nu 下面就是产生这个functor的类:
{UF|-VaG RB;2 pW>.3pj template < typename Actor >
;!OME*?m< class do_while_actor
V#c=O} {
5bsv05=e Actor act;
PWyFys public :
+eop4 |Z do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
y+izC+ A2Iqn5 template < typename Cond >
g91xUG picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
ZS@R ? } ;
>feeVk 8^R~qpg% `_"?$ v2F 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
RLGIST` 最后,是那个do_
zE7)4! qQS&K%F zOJzQZ~ class do_while_invoker
`qZ@eGZ
z {
Rn{X+b. public :
B0gs<E template < typename Actor >
$cLZ,N24 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
6^FUuj. {
s8k4e6ak return do_while_actor < Actor > (act);
XHY,;4 }
LrV|Y~ } do_;
"\M3||.! s5X51#J#~ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
En0hjXa 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
ENf(E9O 最后来说说怎么处理break和continue
[kPl7[OL 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。
h9~oS/%: 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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