一. 什么是Lambda
N ;hq 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
uI%[1`2N- 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,
C/w;g3 ~Ch`A@=5 JxWHrsh[ bH.">IV class filler
I2Us!W>6- {
[_~U<
public :
DUtpd| void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
#}gc6T~0 } ;
`BvcIn4do n}+
DO6J p\HXE4d' 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:
v{jl)?`~w ?L
$KlF Y &O[o;(}mFI `#UTOYx4 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
C&SYmYj^c HR}c9wy,q\ WV6vM()#!C 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
0<)8
?ow +X&B' [ wROIvV $M8'm1R9 二. 战前分析
F0yh7MItV 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
J2R<'( 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
Ug"B/UUFd [DE8s[i- +:t1P V;l for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
HOw][}M_w /* --------------------------------------------- */
[Cs2H8=# vector < int *> vp( 10 );
}FK6o
6 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
&@Q3CCDS /* --------------------------------------------- */
f+1]#"9i| sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Nhf!;> /* --------------------------------------------- */
UO&S6M]v7 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
^\CQWgY( /* --------------------------------------------- */
n-\B z. for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
|fA[s7) /* --------------------------------------------- */
e^FS/= for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
sv[)?1S Oo0$n]*;W AV'> q4Z\y 看了之后,我们可以思考一些问题:
J3'"-,Hv 1._1, _2是什么?
Soa.thP 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。
Wm
A:"!~M 2._1 = 1是在做什么?
x88$#N>Q5 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
5p>a]gp Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
z(]*'0)P k`&mHSk- (;n|>l?* 三. 动工
o0/03O 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
z
XvWo6 z[';HJ0O; ZNUV Bi o+nU { template < typename T >
s9Xeh" class assignment
&3JbAJ|;X {
wF%XM_M T value;
;?y?s'>t& public :
REt()$
7~ assignment( const T & v) : value(v) {}
`KL`^UqR template < typename T2 >
T#( s2 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
S)~h|&A( } ;
D( _aXy Gzs x0%`) '`RCNk5l 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
v-l):TL+= 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
a"v D+r7Ol ;6]+/e7O !~Z L =tP|sYR]^ class holder
Ri,UHI4 W {
CEUR-LK0 public :
\Lc
pl-;? template < typename T >
5~sJ$5<, assignment < T > operator = ( const T & t) const
'UB<;6wy {
mr/^lnO return assignment < T > (t);
1xx-}AIH# }
jeW0;Cz
J~ } ;
o~}q@]] *R&g'y^d K.cNx 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
<1@_MYo F;z FKvn static holder _1;
?>,aq>2O$ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
fb#Ob0H
+Q'/c0o for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
~MXPiZG? 而不用手动写一个函数对象。
,mRN;|N qH-dT,`"{ weu'<C bT>^%
H3 四. 问题分析
l"MEX/ 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。
*</;:? 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。
b\^.5SEw 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
}&!rIU 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
-_2=NA?t 下面我们可以对这几个问题进行分析。
RuHJk\T+ BBp
Hp 五. 问题1:一致性
dJ|]W|q< 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?|
wRuJein# 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
vI+PL(T@ zX5p'8- struct holder
d8x$NW-s {
sQ`8L+oY //
O<+C$J| template < typename T >
c XY!b=9 T & operator ()( const T & r) const
eLt6Hg)s`9 {
hsl Js^ return (T & )r;
bFTWuM }
N7jAPI@a\i } ;
SKYS6b GWhb@K 这样的话assignment也必须相应改动:
B4{A(-Tc bg$e80 template < typename Left, typename Right >
^&,{ class assignment
8RocObY_W {
?G3OAx?< Left l;
;hKn$' ' Right r;
Z1>pOJm public :
PvA%c<z assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
i%z}8GIt' template < typename T2 >
lh5k@\X T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
2S/^"IM[" } ;
8Mp CUYp(GU 同时,holder的operator=也需要改动:
zZDr=6|r_ B[Tw0rQ template < typename T >
0.Iw/e assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Gud!(5' {
i=SX_#b^ return assignment < holder, T > ( * this , t);
-nU_eDy }
E(S}c*05O ,2]6cP(6qQ 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。
HL_MuyE 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
O'p7^"M 0">#h return l(rhs) = r;
N/y.=] 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。
5v?6J#]2 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
|_ ;-~bmb n,fUoS template < typename Tp >
R Jg# A` class constant_t
1W-!f% {
5 :AAqMa const Tp t;
air{1="<- public :
+]AE}UXZoh constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
cW3;5 template < typename T >
tw.%'oJ7 const Tp & operator ()( const T & r) const
'r'uR5jR {
.!Z.1:YR return t;
zg^5cHP\ }
>w
V$az } ;
v|`)~"~ [OMKk#vW 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
]P 2M 下面就可以修改holder的operator=了
yhTe*I=Gk uT=sDWD: template < typename T >
sSvQatwS assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
TeG'cKz {
v_Jp9 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
8T1`TGSFC }
`
a@NYi6 w%L0mH2]ng 同时也要修改assignment的operator()
m>a6,#I 5#iv[c template < typename T2 >
MEo+S T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
M>'-P 现在代码看起来就很一致了。
} #$Y^ +UN n2TvPt\ 六. 问题2:链式操作
8_ju.h[ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
8rw;Yo<k 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。
Kp!P/Q{ 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。
E]+W^VG 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。
Ot(EDa9}IJ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
zf^!Zqn[8z :yw0-]/DD template < typename T >
G*n5`N@>7 struct result_1
u(d>R5}' {
cU*7E39 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
*BSL=8G{ } ;
in%+)`'nH7 @P)GDB7A 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:
rj,Sk~0Q D3MuP
p-v template < typename T >
Amz7j8zJ struct ref
kkqrlJO| {
.*v8*8OJ& typedef T & reference;
a-O9[?G/x } ;
Q%@l`V)Rs template < typename T >
/(vT49(] struct ref < T &>
x!Wl& {
ncu>
@K$n typedef T & reference;
:vc[ iZ } ;
2< ^B]N 20hE)!A 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
_{-GR - Q:tW LVE#0 template < typename T >
=<FFFoF*C_ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
ah~7T~ {
~Fisno return l(t) = r(t);
.-nA#/2- }
3``$yWWg 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。
Kf(% aDYq 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
)M}bc1 _ BEu9gu 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
2\m+ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
gpO@xk$ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
'9i:b]Hru +5 调用divide的对象返回一个add对象。
377$c;4F 最后的布局是:
fFiFc^ Add
#{<Jm?sU / \
2,dGRf Divide 5
.XS rLb? / \
R1?g6. Mq _1 3
jtl7t59R 似乎一切都解决了?不。
/k7`TUK 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
o#E
z_D[ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
-rU *)0PR OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
?^k-)V a*=\-;HaZ template < typename Right >
~D
5'O^ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
_RhCVoeB Right & rt) const
b)
.@ xS {
q}(UC1| return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
d(R3![: }
K2)),_,@5+ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
XPb7gd"%W XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
u:fiil$ 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。
C9({7[k^% 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。
hX~IZ((Hi8 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。
!t[X/iu 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\_4# @') 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:
!MQo=k c1e7h l template < class Action >
U
= T[-(:H class picker : public Action
W0l|E&fj[ {
t5[{ihv~: public :
hm?-QVRPV picker( const Action & act) : Action(act) {}
>.~^( // all the operator overloaded
Ujb||(W } ;
jG8ihi 5LXK#+Z 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。
R '"J{oR 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:
|jc87(x< AVHn7olG template < typename Right >
9%iqequ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
a\^DthZ!;| {
!d%OoRSU' return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
GT2;o }
/zPN9 db C %y AMQ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
OfY>~d 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。
N',]WZ} Gz$DsaG template < typename T > struct picker_maker
eH79,!=2 {
T3!l{vG
\O typedef picker < constant_t < T > > result;
"l2_7ZXsPT } ;
x@ (91f template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
@ttcFX1:W {
5-aCNAF2 typedef picker < T > result;
Q!|. ,?V } ;
rOH8W I)9;4lix 下面总的结构就有了:
kLADd"C functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
j{S\X'?
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
KZ;U6TBiB picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
aFd
, 至此链式操作完美实现。
T? _$ 2"JIlS;J}7 lvcX}{>\ 七. 问题3
Y#NlbKkzu 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。
WWHT;ST prhFA3
rW. template < typename T1, typename T2 >
8_m dh + ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
w/>k {
% e:VeP~ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
^]AjcctGr }
{.;MsE R&=Y7MfZ 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:
44($a9oa2 N2xgyKy~ template < typename T1, typename T2 >
7@|(z:uw struct result_2
ATH0n>) {
cfa#a!Y4 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
W!V06. } ;
9:4P7 h}rrsVj3 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?
@N"h,(^ 这个差事就留给了holder自己。
[m!$01= Wvmf[!V; 2u/(Q># template < int Order >
]={:VsnL class holder;
4?1Ac7bE template <>
-9vAY+s. class holder < 1 >
+2MsyA?6_ {
9e1gjC\ c public :
NNb17=q_v template < typename T >
FHqa|4Ie struct result_1
'+Ts IJh {
C&K%Q3V typedef T & result;
rh/3N8[6 } ;
XNd:x{ template < typename T1, typename T2 >
ayHI(4!$j struct result_2
|]Pigi7y- {
1m|1eAGS{ typedef T1 & result;
PBR+NHrZ } ;
"EQ}xj template < typename T >
h$4V5V typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
z35n3q {
y @h^ return (T & )r;
k;l^wM }
&3S;5{7_e template < typename T1, typename T2 >
Y=/HsG\W] typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
!\RR UH* {
rXo,\zI;u^ return (T1 & )r1;
?r2Im5N }
5"]PwC } ;
W>/O9?D yV=hi?f-[V template <>
!V7VM_}@Y class holder < 2 >
^7~=+0cF] {
mJ !}!~: public :
A\.k['! template < typename T >
<@(HQuL# struct result_1
JwxI8Pi*y {
%t:1)]2 typedef T & result;
(;V]3CtU* } ;
_QkU,[E template < typename T1, typename T2 >
X}h{xl struct result_2
[&3G `8hY {
f+1)Ju~ typedef T2 & result;
DM~Q+C=Yr } ;
nNq| v=L template < typename T >
?)5}v4b typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
6(<AuhFu {
C
`k^So) return (T & )r;
=+A8s$Pb }
@_h/%>0 template < typename T1, typename T2 >
nYTI\f/8v typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
]%"Z[R {
U_Emp[ return (T2 & )r2;
RR*z3i`PP }
&.K=,+0_R/ } ;
/,c9&it(M m 9.QGX\] (y=P-nm 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> >。
(*^_wq-; 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
|P>>
^,iUn 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
2pxl! ?v8B;="#w return l(i, j) = r(i, j);
VL7zU->
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
OfbM]:}<3 u
L/*,[}' return ( int & )i;
j;J4]]R;o return ( int & )j;
2Q-kD?PO, 最后执行i = j;
`+k&]z$m 可见,参数被正确的选择了。
\CX`PZ>< adHHnH`, 6(<M.U_ft b?h"a<7 r6*0H/* 八. 中期总结
i,$*+2Z 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+ql@e ] 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
u` R 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
xa5I{<<U 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
D.)R8X ,hYUxh45 D9 ,~Fc d=Q0/sI& [;h@q} - "h
{B 九. 简化
q}1AV7$Ai 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
i*nNu-g 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
!NZFo S~ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
hXmW,+1 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
rnEWTk7& +-*/&|^等
L+9a4/q 2. 返回引用。
U3ED3)
D =,各种复合赋值等
UXR$ 7<D+ 3. 返回固定类型。
$l 0^2o= 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
haqL
DVrf 4. 原样返回。
cuW$%$F operator,
&AoXv`l4 5. 返回解引用的类型。
. m@Sk`s operator*(单目)
!sK{:6s 6. 返回地址。
5lVDYmh operator&(单目)
A
ElNf: 7. 下表访问返回类型。
.y#@~H($ operator[]
p@YU7_sF^! 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
ppmDmi~X operator<<和operator>>
QVQe9{ "0 Ym2![FC1 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。
3'
mQ=tKa 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
1g^N7YF 87r#;ND template < typename Left >
nhiCV>@y struct value_return
G\ru% {
X3<<f`X template < typename T >
Ycn*aR2 struct result_1
n;/yo~RR {
)Uo)3FAn typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Jd7+~isu~ } ;
#92MI#|n9 u4rG e! template < typename T1, typename T2 >
D}&U3?g= struct result_2
tb"UGa {
v`*!Bhc- typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
"b|qyT* Sl } ;
tg7%@SI5^- } ;
HT[<~c :>\ i m';:): 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
I[c/)
N T%VC$u4F 下面我们来剥离functor中的operator()
C8e{9CF 首先operator里面的代码全是下面的形式:
CRw.UC\ 6zaO$ return l(t) op r(t)
ZdY:I;)s return l(t1, t2) op r(t1, t2)
0\k2F,:%4 return op l(t)
"!+q0l1]@ return op l(t1, t2)
7??+8T#n* return l(t) op
,_F1g<^@u return l(t1, t2) op
ri.;& return l(t)[r(t)]
Oz-X}eM return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
jLM1~`& 4pduzO'I 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:
a>ZV'~zTf 单目: return f(l(t), r(t));
!c[?$#W4 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
nulVQOj| 双目: return f(l(t));
'[I?G6 return f(l(t1, t2));
hDSt6O4za 下面就是f的实现,以operator/为例
l> W?XH g;UB+Y 247 struct meta_divide
%8DU}}Rj {
`!K(P- yB? template < typename T1, typename T2 >
Xt_8=Q static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
9NBFG~)|l[ {
tux/@}I return t1 / t2;
)4toBDg" }
OT+=H)/ } ;
a{GPAzO+
+ZQf$@+ 这个工作可以让宏来做:
bLhTgss]( ;w a-\Z #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
b>er 'U template < typename T1, typename T2 > \
U_K"JOZ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
nxS|] 以后可以直接用
h-].?X,]Q DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
wzwEYZN(q 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
W_Z%CBjcT (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。。。)
sC(IeGbX $^?Mip Y[R veF 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
zn@<>o8hU X3-pj<JLY template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
b8r?Dd"T8 class unary_op : public Rettype
'=Nb`n3% {
mCb(B48]%X Left l;
o:W>7~$jr= public :
Ej~vp2 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
c>6dlWTqX KLBU8% template < typename T >
nD@/,kw" typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3"NO"+Q {
ZX'q-JUv f return FuncType::execute(l(t));
|-a5|3 }
u!hY
bCB gFizw:l template < typename T1, typename T2 >
GL-v</2'U typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
MHeUh[%( {
Qz=F
nR return FuncType::execute(l(t1, t2));
U*!q@g_ }
^a^bsKW } ;
|r>+\" X 7 XE&[o NvW`x 同样还可以申明一个binary_op
(~q.YJ' r'/&{?Je/ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
AJ}QS?p8s class binary_op : public Rettype
B52n'. {
O]3$$uI=QE Left l;
EmNJ_xY Right r;
Y3=5J\d!a public :
n("Xa#mY[ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
lR5[UKr ,h,OUo]LIY template < typename T >
iO 9.SF0:
typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6?$yBu9l {
}Z#KPI8\Q return FuncType::execute(l(t), r(t));
T$rhz)_q }
xvw @'| q!iTDg*$ template < typename T1, typename T2 >
>cU#($X$^ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
nWb*u {
@6h,#8# return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
nsn }
gR1vUad7 } ;
,.DTJ7H+ >M~1{ )Q= EmZbJz 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
diHK 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
|y1O M DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
!ij
R 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。
0Xo>f"2<f 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
mh#NmW>n 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。。。
6Cw+ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
/5:2g#S4 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)
epN>;e z 下面是修改过的unary_op
C2}n &{T V6Z~#=EQ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
$~7uDq class unary_op
^/]w}C#:d {
M^IEu} Left l;
?#s9@R1 -&q@|h' public :
&pHSX qlSI| @CO unary_op( const Left & l) : l(l) {}
=jv3O.z q rebnV&- template < typename T >
e~oh%l^C72 struct result_1
<<'%2q5 {
BOt1J_;(rO typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
`vjn,2S} } ;
)XCG4-1 ]#k=VKdV template < typename T1, typename T2 >
TrCut2 struct result_2
1Hl-|n {
T*o!#E. typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
)7]la/0 } ;
x{DTVa
6y2 K@%o$S?>z_ template < typename T1, typename T2 >
0JT"Pv_ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
D/[;Y<X#V {
n?Zt\Kto return OpClass::execute(lt(t1, t2));
w#6)XR|+,. }
HuT4OGBFpC 5
w-Pq&q template < typename T >
$8>kk typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
hgg8r#4q {
OQ(w]G0LP return OpClass::execute(lt(t));
B]2m(0Y>>v }
H 48YX(HI 5Ve`j,`=< } ;
hGU
m7 *kYJwO^ 1;v,rs M 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
L|hELWru 好啦,现在才真正完美了。
'4KN 现在在picker里面就可以这么添加了:
'p FK+j c,CcKy;+ template < typename Right >
<)$&V*\ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
jOUM+QO {
F(O"S@ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
W Og pDs }
2dsXG$-W2 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
=jEVHIYt ^[x6p}$ KvjsibI/Y S>Z07d6 & g^l~AR 十. bind
k"3@G?JY 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。
;!S i_b2 先来分析一下一段例子
@.&KRAZ jn
+*G<NJ t|urvoz int foo( int x, int y) { return x - y;}
vpq"mpfkh bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
_-|/$ jZ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
GIb,y,PDB 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。
ARUzEo
gcf 我们来写个简单的。
e0<Wed 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
;fW`#aE 对于函数对象类的版本:
BOflhoUX M!YGv
template < typename Func >
15z(hzU?# struct functor_trait
buldA5*!o {
Wr3z%1 typedef typename Func::result_type result_type;
P b-4$n2c } ;
=;"e Z 对于无参数函数的版本:
W7W(jMH D\^mh{q( template < typename Ret >
0"}=A,o(w struct functor_trait < Ret ( * )() >
4|&_i)S-Y {
HvR5-?qQ typedef Ret result_type;
XuoyB{U } ;
(gRTSd T? 对于单参数函数的版本:
mEmgr(W Cxd^i template < typename Ret, typename V1 >
,|g&v/WlC% struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
)[ QT?; {
qeDXG typedef Ret result_type;
5O(U1
* } ;
"!Qi$ ] 对于双参数函数的版本:
b@S~
= 7{tU'`P> template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
C);3GPp struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
XRmE {
\_(|$Dhq typedef Ret result_type;
nx(jYXVT } ;
0.S7uH%" 等等。。。
C#V_Gb 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
}uwZS=pw 3*T/ 7\ template < typename Func >
U2)?[C1q{ struct func_return
g"~`\xhx {
EQe$~}[ template < typename T >
SdF+b+P] struct result_1
J%]5C}v \ {
1#3eY?Nb typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
K]1|#`n } ;
wV\7 4p7j"d5 template < typename T1, typename T2 >
AC\y|X8- struct result_2
o5['5?i} / {
;eJ|)* typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
&_q8F,I \< } ;
(}5};v } ;
K5RgWP ]s0GAp" 194n 最后一个单参数binder就很容易写出来了
~W-l|-eogz f%3MDI template < typename Func, typename aPicker >
/2''EF'; class binder_1
SKF0p))BJ {
'C=(?H)M Func fn;
L=<$^ m aPicker pk;
U'^ G-@ public :
]XcWGQv~ a ]:xsJ~ template < typename T >
?\I@w4 struct result_1
6"[J[7up {
0nvT}[\H* typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
'0^lMQMg } ;
ly69:TR7I /U,(u9bq template < typename T1, typename T2 >
uaYI3w@^ struct result_2
F >H\F@Wl {
Wv%F^(R7 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
DQ}&J } ;
V["'eJA,,
n!sOKw binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
qC=9m[MI 37biRXqLH template < typename T >
Adet5m.|[8 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*ZV3]ig2$ {
vTo+jQs^ return fn(pk(t));
vT MCZ+^g }
OLWn0 template < typename T1, typename T2 >
S(Z\h_m( typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
WL|71?@C {
mN
l[D return fn(pk(t1, t2));
PZvc4
}
AHMvh 7O? } ;
KYy oN Q@|"xKa >sdF:(JV& 一目了然不是么?
#S]O|$&* 最后实现bind
*%\Xw*\0 Xgl
%2' mhM;`dl template < typename Func, typename aPicker >
Y
O|hwhe_ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
M?Fv'YE {
Lp3pJE
return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
MR: H3 }
=jA.INin4 >0u*E *Y 2个以上参数的bind可以同理实现。
I FvigDj? 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
N?8nlrDQ bl^pMt1fv 十一. phoenix
z8r?C Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
@My
RcC &xvNR=K[` for_each(v.begin(), v.end(),
E:O/=cT (
V)4?y9xZv do_
\ KsKb0sM [
eA3NyL cout << _1 << " , "
l: kW| ]
GY5JPl .while_( -- _1),
xOr"3;^ cout << var( " \n " )
O>I%O^ )
=(~*8hJ );
a^^OI|? {u0sbb( 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
<WbO&;% 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
PN=5ICT operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
!]9qQ7+R% 那么我们就照着这个思路来实现吧:
yRDtPK"E- O'(D:D? s'd\"WaQV template < typename Cond, typename Actor >
6;@:/kl t class do_while
_RS
CyV {
f
=A#:d Cond cd;
\ [M4[Qlq Actor act;
,,1y0s0` public :
!b+!] 2~g} template < typename T >
P(o>UDy struct result_1
t8; nP[` {
rWqr-"0S. typedef int result_type;
hD7vjg&Z } ;
!HtW~8|: "Er8RUJA do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
"HwlN_PA
;5 template < typename T >
:T>OJ"p typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
iA`.y9'2 {
ar S@l<79 do
5E 9R+N {
X)=m4\R act(t);
pcQkJF }
EY.m,@{ while (cd(t));
* *oDQwW]* return 0 ;
=s*4y$%I }
Q
\SSv;3_ } ;
56u_viZ=8 |9BX
~`{ c>T)Rc 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
(]VY==t~ 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。
7VdxQ T 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。
] yWywa\ 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。
F7/%,vf 下面就是产生这个functor的类:
uJ fXe PBcb*7W *(XGNp[0 template < typename Actor >
bPkz= ^- class do_while_actor
@k# xr {
kY9$ M8b Actor act;
x8C
* public :
)nq(XM7 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
:22wq{ U7e2NES template < typename Cond >
'Q=(1a11 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
6\v4# } ;
rJB/)4
mE 2z AxGX ;!7M<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。
Mhb~wDQl 最后,是那个do_
k9NHdi7&2 <xrya_R? ??LE0i class do_while_invoker
9+8N-LZ {
b`Jsu!?{ public :
AM#s2.@ template < typename Actor >
:QHh;TIG=< do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
\.GA"_y {
1=z\,~b return do_while_actor < Actor > (act);
CL?=j| Ea }
C*11?B[ } do_;
a]6dhQ` >svx
8CT 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
!CY*SGO 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
W'Y(@ 最后来说说怎么处理break和continue
!9.\A:G 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。
"5Z5x%3I 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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