一. 什么是Lambda
SXF~>|h5< 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
E(/M?>t- 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,
@q<F_'7is t/Y)% N xa]e9u% ['#3GJz- class filler
)DwHLaLW {
@yxF/eeEy+ public :
8D5v'[j- void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
0k):OVfm= } ;
:o=a@Rqx TW)~&;1l kD{qW=Lpn 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:
_=ziw|zI &vHfuM` $CP_oEb ,HHCgN
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
KXvBJA$ ReZ&SNJ ZgH(,g,TU 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
RM `zxFn dVe r.#"he_6!. _+NM<o#A 二. 战前分析
YfZ96C[a 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。
f>kW\uC 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
i?D
KKjN$ CF0i72ul5 jp|1S^b for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Y>i5ubR~ /* --------------------------------------------- */
b@?pofZ`k vector < int *> vp( 10 );
vzPuk|q3 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
z(JDLd /* --------------------------------------------- */
p0Ra`*f sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
86HK4sES /* --------------------------------------------- */
tShyG!b int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
dp~] Wx /* --------------------------------------------- */
m%[`NP ( for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
XJ{b_h#N /* --------------------------------------------- */
o'auCa,N for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
4 /Q4sE~< ed:[^#Lj nQ}$jOU& rUOl+p_47 看了之后,我们可以思考一些问题:
*CS2ndp 1._1, _2是什么?
Y}UVC|Ef 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
M,(UCyT 2._1 = 1是在做什么?
V<W$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。
nr>Os@\BU 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。
@?YO_</ u>-pgu f\]splL 三. 动工
`%nj$-W: 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
j]5mzz~ R[T94U d&apu{ d ub%fs template < typename T >
[44C`x[8M+ class assignment
V9cKl[ {
=}^J6+TVL T value;
P{ HYZg public :
RI</T3%~ assignment( const T & v) : value(v) {}
+q-/~G' template < typename T2 >
K]s*rPT/, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
,"U_oa3 } ;
?D8+wj 5*P+c(= w_hN2eYo&e 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
6<>T{2b:(p 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
IwJ4K+ y3{F\K
##_Jz 5P 6L4<c+v_ class holder
2?./S)x) {
|| 0n%"h>i public :
<yw(7 template < typename T >
K|^'`FpPO assignment < T > operator = ( const T & t) const
/@qnEP% {
5kbbeO|0G return assignment < T > (t);
U,e'vS{ }
_dk/SWb) } ;
iB0#Z_ M*n@djL$\~ _&xi})E^O] 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:
*Tyr 66 @#V static holder _1;
I`-N]sf^ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
v"3($?au0 Rt=zqfJ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
roNRbA] 而不用手动写一个函数对象。
j,@@[{tu LUN"p#1 -Mx\W|YK wu53e= / 四. 问题分析
v62O+{ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
S%{^@L+V 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
|ryV7VJ8 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
<A+n[h 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
W3aFao>!OZ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
*47',Qy SNl% ?j|
f 五. 问题1:一致性
E=eK(t(8 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
noL&>G 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
pN?geF~t| }XcYIo#+t struct holder
T_3JAH e {
YRRsbm{ //
{a6cA=WTPd template < typename T >
'"Z\8;5i T & operator ()( const T & r) const
t'{IE!_ {
"`q: return (T & )r;
vA"MTncv }
D6L5X/# } ;
K}e:zR;;^ X" m0|| 这样的话assignment也必须相应改动:
E8LA+dKN: F(}~~EtPHo template < typename Left, typename Right >
CaE1h9 class assignment
RJhafUJ zH {
OPe3p {] Left l;
h}$g}f%$+ Right r;
:)=>,XwL8 public :
RM|2PG1m assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
l>){cI/D# template < typename T2 >
'^10sf`" T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
mi]bS
} ;
]/ffA|"U` R!Lh~~@{( 同时,holder的operator=也需要改动:
c+A$ [ b<bj5m4fz> template < typename T >
[Rxbb+,U assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
d.3cd40Q {
@]F1J return assignment < holder, T > ( * this , t);
cN3!wE }
o7i>D6^^ 5x? YFq6k 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。
xmXuBp:M(R 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
w_ONy9 19j"Zxdg Y return l(rhs) = r;
xm$-:N0q 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。
9Rd&Jq^ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
{'@`:p&3r a2%xW_e template < typename Tp >
Swr
8 class constant_t
*'to#_n&W
{
``:+*4e9 const Tp t;
kWMz;{I5*w public :
7U647G(Sg constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
,7h0y template < typename T >
"zZZ h const Tp & operator ()( const T & r) const
bGtS! 'I {
H~:EPFi.( return t;
N5d)&a
7? }
r7^oqEp@B } ;
$H8B%rT] 1tIJ'#6 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
4^(aG7 下面就可以修改holder的operator=了
N}gPf
i Q&]f9j_ template < typename T >
fvBL? x assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
f"RS,] {
'zhv#&O return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
l9t|@9 }
v|Y
ut~ nghpWODq 同时也要修改assignment的operator()
v2l*n cw3j&k template < typename T2 >
N@#,Y nPI T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Lm3~< vP1e 现在代码看起来就很一致了。
vdIert?p ?
FlQ\q 六. 问题2:链式操作
%urd;h D 现在让我们来看看如何处理链式操作。
x:$ xtu 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。
|R&cQKaQ` 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。
!rsGCw!Pg 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。
?>s[B7wMp 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
SceK$ b[KZJLZ) template < typename T >
,n3e8qd struct result_1
ZA+w7S3 {
^). typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
iY*fp=c9 } ;
Y*/e;mG. LU $=j 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
b.j$Gna>Q alH6~ template < typename T >
}0V aZ<j struct ref
4w5);x. {
#w@V!o typedef T & reference;
Qo~|[]GE } ;
J'C9}7G template < typename T >
;-AC}jG struct ref < T &>
XR_Gsb%l {
E?-
~*T typedef T & reference;
HA74s':FN } ;
3O*^[$vM &u2H^ j 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
xn=#4:f %uw7sGz\ template < typename T >
&WNIL13DK typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
fE"-W{M {
sBk|KG return l(t) = r(t);
7!dj&? }
m6uFmU*<M} 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
*#9?9SYSk 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
[Ob09#B%:5 ^r~O* 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
"H#pN;)+ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
5.$/]2VK _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
@jCMQYR +5 调用divide的对象返回一个add对象。
rf+Z0C0WYi 最后的布局是:
h
S)lQl:^ Add
2]]}Xvx4# / \
h~lps?.#b Divide 5
ot0g@q[3 / \
GkpYf~\Q _1 3
n^|SN9_r 似乎一切都解决了?不。
l
>~Rzw 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。
=o4gW`\z 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。
\%&):OD1 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:
22'Ra[ C8W_f( i~ template < typename Right >
xXlx}C assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
`S+n,,l Right & rt) const
iJH?Z,Tjf {
g/frg(KF return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
;nrkC\SYh: }
t$
97[ay 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
*q"1I9zvT 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。
G.r .Z0 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。
gO{$p q} 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。
Dn)B19b 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。
B@v
(ZY 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?
85e*um^ 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:
_6!iv lid0
YK- template < class Action >
!mmSF1f class picker : public Action
Tm$8\c4V:* {
w
_4O; public :
v"o_V| picker( const Action & act) : Action(act) {}
`=S%!akj // all the operator overloaded
x2TE[#>< } ;
|8tKN"QG =YIosmr 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。
YYL3a=;`a 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:
E
6+ ooB[ P%ThW9^vnj template < typename Right >
,`PYU[ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
$4*gi& {
P_5 G'[ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Cn0s?3Fm }
HQ wrb HS =d+`xN* Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
0"Euf41 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。
;66{S'*[ 3-oKY*jO template < typename T > struct picker_maker
[)?9|yY"` {
J:J/AgJuH typedef picker < constant_t < T > > result;
fda4M } ;
<,Pl31g^ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
l[i1,4 {
[+8*}03 typedef picker < T > result;
el\xMe^SY } ;
]TJ258P} /E3~z0 下面总的结构就有了:
'y5H%I! 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。
-?l`LbD 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。
@-Y,9mM picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
M2;6Cz>,P 至此链式操作完美实现。
]"^p}: &bGf{P*Da d,o*{sM5d 七. 问题3
7kITssVHI 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。
~T/tk?:8Vi P,b&F template < typename T1, typename T2 >
.4l
cES~ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;VE KrVD {
<2fy(9y return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
8)2M%R\THn }
|tU wlc> C9_[ke[1D 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:
f3imkZ( 6oFA=CjU{ template < typename T1, typename T2 >
k)[c!\a[i struct result_2
R<vbhB/lU {
GHo
mk##0E typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
3bJ|L3G } ;
I-=Ieq"R9 _k;HhLj` 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?
GZHJ4|DK 这个差事就留给了holder自己。
u%6b|M@P aK]AhOG sl"H!cwF template < int Order >
$e{[fmx class holder;
7G7"Zule*j template <>
8F'm#0 class holder < 1 >
s}yN_D+V {
;)SWwhQ public :
`
@lNt} template < typename T >
:6Tv4ZUvcG struct result_1
o\PHs4Ws'7 {
o
q6^ typedef T & result;
gX$gUB) x } ;
xJnN95`R@ template < typename T1, typename T2 >
6!USSipn struct result_2
gzy|K%K {
5y] %Cu1.u typedef T1 & result;
MttFB;Tp } ;
]g }5p4*& template < typename T >
)=bW\=[8 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
(^B=> {
]rNxvFN*j return (T & )r;
lgD% }
g>#}(u!PH template < typename T1, typename T2 >
|
+uc;[` typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
vP+qwvpGr {
HV7f%U return (T1 & )r1;
T\ukJ25! }
0P{8s } ;
"!fwIEG Ed{sC[j= template <>
Crl:v8 class holder < 2 >
`Q/\w1-Q {
7Ka4?@bQ public :
6#.9T;& template < typename T >
FQE(qltf, struct result_1
cct/mX2&~ {
.6I'V3:Kg typedef T & result;
:h/v"2uDN } ;
eAqpP>9n template < typename T1, typename T2 >
hy@b/Y![M struct result_2
=fdW H4 {
?GtI.flV typedef T2 & result;
NB86+2stu } ;
JoZzX{eu" template < typename T >
:Bu)cy#/[ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
_meW9)B {
:7 JP(j2 return (T & )r;
Z c#Jb }
!,rF(pz template < typename T1, typename T2 >
D~|q^Ms,% typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
5*Qzw[[= {
Y7 K2@257 return (T2 & )r2;
E1`_[=8a9 }
R~|(]#com } ;
,U+>Q!$`\^ J, +/<Y! ~O!E &~ 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> >。
-v|lM8 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
k,; (`L 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
*J
>6i2M,u <OJqeUo+*\ return l(i, j) = r(i, j);
$!_} d 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
yD`pUE$ <^'IC9D] return ( int & )i;
}_mMQg2>= return ( int & )j;
oIMS >& 最后执行i = j;
(H:A|Lw 可见,参数被正确的选择了。
fF=tT C ]{#Xcqx Y=O-^fL 1CM8P3 a<>cbP 八. 中期总结
l<ZHS'-;8 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:
2R^Eea 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
2+pXtP@O 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Fpwhyls 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
rY1jC\ @xso{$ z?j ,^<39ng ^gNbcWc7CU ~?)y'? AMO{ee7Po 九. 简化
L|1~'Fz#w 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。
tL1\q Qg 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
yS[HYq 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:
IjXxH]2 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
,_D@ggL- +-*/&|^等
)7Qp9Fxo 2. 返回引用。
-%K}~4J =,各种复合赋值等
&%k_BdlkQ 3. 返回固定类型。
St>
E\tXp 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Goy[P2m 4. 原样返回。
Tu,nX'q]m operator,
V`YmGo 5. 返回解引用的类型。
#J8(*!I operator*(单目)
N=~DSsw 6. 返回地址。
BO6XY90( operator&(单目)
e 0Z2B2 7. 下表访问返回类型。
mv`b3 $ operator[]
nPl,qcyY 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
?P#\CW operator<<和operator>>
%|f@WxNrU TV0Y{x*~iH 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。
PGVp1TQ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
oR7f3';?6 [9Tnp]q template < typename Left >
"T<7j.P? struct value_return
5LU7}v~/ {
sqjDh template < typename T >
dldS7Q struct result_1
nLPd]%78> {
322-'S3< typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
w vI
v+Q9 } ;
1!E}A!; ]=/?Ooh template < typename T1, typename T2 >
Tn(uH17 struct result_2
H7<g5pv {
Sco'] ^#( typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
+JXn } ;
A_2lG!!
6 } ;
v;}MHl CP$,fj ~3-+~y=o~ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
?[WUix; -yu$Mm 下面我们来剥离functor中的operator()
s&wm^R 首先operator里面的代码全是下面的形式:
hAP2DeT$ 6{g&9~V return l(t) op r(t)
D4$"02" return l(t1, t2) op r(t1, t2)
WU.eeiX return op l(t)
l <Z7bo return op l(t1, t2)
r&:yZN return l(t) op
:6m"}8*q8 return l(t1, t2) op
AI,E9 return l(t)[r(t)]
300[2}Y] return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
9+.3GRt7 /c4$m3?] 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:
p!<PRms@ 单目: return f(l(t), r(t));
)oM%
N return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
+apn3\_ 双目: return f(l(t));
1}p:]/; return f(l(t1, t2));
:3J`+V}9; 下面就是f的实现,以operator/为例
r/0AM}[!*j qNMYZ0, struct meta_divide
$?LegX {
oJ#;X R template < typename T1, typename T2 >
y`/:E<fVk static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
sqRvnCD! {
,ZO?D|M1 return t1 / t2;
XB:E<I'q!3 }
4s"x}c">F } ;
' 8Q}pp` NpbZt;%t 这个工作可以让宏来做:
fl4'dv R4zOiBi'B #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Z]5xy_La template < typename T1, typename T2 > \
`>lY$EBG@[ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
wNNg"}&P 以后可以直接用
9OlJC[ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
?/~Q9My 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
8k.#4}fP (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。。。)
"tDB[?
B&EUvY ' "-G7eGQ 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
$H/: -v Tl?jq] template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
n*#HokX class unary_op : public Rettype
_U,Hi?b"$} {
}b{7+ +
Ah Left l;
+]~}kvk: public :
[8 23w.{]# unary_op( const Left & l) : l(l) {}
6J cXhlB` wX!0KxR/Z template < typename T >
5 (q4o` typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"=$uv {
zW[HGI6w return FuncType::execute(l(t));
VmXXj6l& }
S]4!uv^y N,F[x0&? template < typename T1, typename T2 >
5UG"i_TC typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(ti E%nF+ {
lcfs
1]. return FuncType::execute(l(t1, t2));
uE..1N&* }
NZ+TTMv } ;
v9#F\ F/ RS2uk7MB bY~V?yNgKM 同样还可以申明一个binary_op
Iy5)SZ' I-Am9\ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
w.+G+r= class binary_op : public Rettype
~{{7y]3M- {
`84,R! Left l;
gTdr Right r;
h66mzV:` public :
_d>{Hz2 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
\#C]|\ i7&ay\+@ template < typename T >
DJ1!Xuu typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
^5k~7F. {
$9W,1wg return FuncType::execute(l(t), r(t));
iRV=I, }
Qr-,J_ crgVedx~} template < typename T1, typename T2 >
yEkwdx5!( typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^pqJz^PO. {
Q4g69IE return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Y+0GJuBf }
hANe$10=H } ;
F U)=+m :8]y*j I(z16wQ 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
zkd^5A; ` 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
=yPV9#(I/ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
I`x[1%y2 F 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
\9}DAM_ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Sh:_YD^( 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
| 1a}p 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
^bLFY9hSC 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
AH:0h X6+ 下面是修改过的unary_op
x((Rm_' .
\8"f]~ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
eEYzA class unary_op
Fnd_\`9{ {
4MCj*ok< Left l;
z]&?}o g#G ]}8C public :
ezS@`_pR; ~*e@^Nv)v unary_op( const Left & l) : l(l) {}
X]=8Oa RxVZn"" template < typename T >
HI[Pf%${ struct result_1
WfYG#!}x {
N%)q.'M typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
l;B } ;
`(E$-m-~jH bzECNi5^ template < typename T1, typename T2 >
a&7uRR26 struct result_2
VDiW9] {
&7r a typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
b&9~F6aM } ;
StiWa<"c [n3@*)q's template < typename T1, typename T2 >
D J7U6{KLq typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
s?
2ikJq {
:BB=E'293 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
yl0;Jx? }
HI,`O v^Rw9*w{ template < typename T >
Ml'lZ) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/Zxq-9
{
UtRwZ(09 return OpClass::execute(lt(t));
?}(B8^ }
N@^:IfJ+= ,E"n 7*6mr } ;
Tl1H2s=G- 'LR|DS[Ne F
1l8jB\ 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
W>'(MB$3 好啦,现在才真正完美了。
ZX'3qW^D 现在在picker里面就可以这么添加了:
`^|l+TJG vhDtjf/* template < typename Right >
M(n@ytz picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
MSB/O. {
p =-~qBw return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
$oPc,zS-gL }
)4>7X)j> 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
ARG8\qU t/l<X]o P(a}OlG Kq(JHB+ g8@F/$HY 十. bind
Lyit`j~yH 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。
7`&6l+S| 先来分析一下一段例子
JEF ;Q x~K79Mya #7KR`H int foo( int x, int y) { return x - y;}
tYhcoV bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
g{f7} gTG bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
!7p&n3dz 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。
QlS_{XV 我们来写个简单的。
s'bTP(wl9 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
6h0}ZM 对于函数对象类的版本:
%pqB/ Zay%QNsb template < typename Func >
RE1M4UV. struct functor_trait
PKQ.gPu6*@ {
"8~PfLJ+ typedef typename Func::result_type result_type;
Eu%E2A|`I } ;
(6b0rqPF 对于无参数函数的版本:
/U`p|M; }daU/ template < typename Ret >
Wfy+9"-;s struct functor_trait < Ret ( * )() >
^]Z@H/]H {
KLG29G typedef Ret result_type;
YOUB%N9+ } ;
=|2F? 对于单参数函数的版本:
X#zp,7j? U+C^"[B template < typename Ret, typename V1 >
:}-?X\|\ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
{WQ6=wGpS {
vKfjP_0$ typedef Ret result_type;
lS#^v#uS } ;
-!K&\hEjj 对于双参数函数的版本:
k|{ 4"4r /_YTOSZjm template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
y|zIuI-p struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
H!>>|6OPF {
v["_t/_ typedef Ret result_type;
!~V^GlY } ;
&gUa^5'# 等等。。。
6Nt/>[ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
*||Q_tlz TKgN31 ` template < typename Func >
qw>vu7/z struct func_return
"h|kf%
W {
\A)Pcc}7 template < typename T >
` U-vXP struct result_1
m]H]0T {
`5rfO6; typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
[HL>Lp&A? } ;
xW2?\em '+3C2! template < typename T1, typename T2 >
6 N:Ps8Hg struct result_2
Zo
}^"u {
IAmZ_2 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
RD=V`l{Z } ;
Hsd76z#8 } ;
:,g]Om^ c((bUjS'=Y B9%%jEH* 最后一个单参数binder就很容易写出来了
=LGSywWM9
g/i%XTX> template < typename Func, typename aPicker >
1
-C~C]& class binder_1
Ob}XeN(L3 {
L
u'<4 R Func fn;
B*w]yL( aPicker pk;
e8#83|h public :
)[|_q, adAdX;@e` template < typename T >
/J&ks>St struct result_1
-GM"gkz {
7#NHPn typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
t\TxK7i } ;
ST;o^\B EU04U template < typename T1, typename T2 >
p\9}}t7n struct result_2
FOsxId[f9 {
&%;n9K typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
rHk,OC } ;
>/lB%<$/ +|7N89l binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
_[-W*,xJ) x<' $ template < typename T >
1uCF9P
ai typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
PxGw5: {
!pkIaCxs return fn(pk(t));
S^|U" }
dv+ZxP%g template < typename T1, typename T2 >
$mE3 FJP> typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*?]<=IV? {
c b&Yf1 return fn(pk(t1, t2));
xI~AZ:m }
}P-C-L{yE( } ;
{@3v$W~7M E^br-{|{ ,<)D3K< 一目了然不是么?
L F } d 最后实现bind
TA2ETvz^ ZS;V?]\( q-ko)] template < typename Func, typename aPicker >
odC"#Rb picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Xo]2iQy {
<lWj-+m return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
&1?6Q_p6c }
s=F[.X9lp G6}&k[d5% 2个以上参数的bind可以同理实现。
DwZRx@ 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。
4>LaA7)v q=D8 Nz 十一. phoenix
&;)B
qqXc Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
K~I?i/P=z dr+(C[= for_each(v.begin(), v.end(),
`j9\]50Z> (
Xt$P!~Lu do_
rpDBKo [
E2YVl%. cout << _1 << " , "
Y6Cm
PxOQ ]
oP%5ymL%J .while_( -- _1),
TI/RJF b cout << var( " \n " )
&vt)7[ )
o3GkTn O );
H{,1-&>| "DfjUk 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
(V\N1T,f 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
5u;//Cm operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
II| ;_j 那么我们就照着这个思路来实现吧:
HLG5SS7 \w>Rmf'| .P/0`A{& template < typename Cond, typename Actor >
Ui" {0% class do_while
_q4O2Fx0 {
jZPGUoRLg Cond cd;
eq(h{*rC Actor act;
1"75+Q>D public :
WFFQxd|Z template < typename T >
~:o$}`mW struct result_1
'SoBB: {
5`+9<8V typedef int result_type;
>1;jBx>Qy% } ;
.UQ|k,,t C;K+ITlJ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
7pQ5`;P 6 U[VoUU template < typename T >
\k`9s
q typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
unew
XHA {
bhIShk[ do
g?Nk-cg {
#asi%&3pP act(t);
DB-79U %W }
_ahp7-O while (cd(t));
v[{7\Hha return 0 ;
-3v\ c~ }
5N%d Les } ;
K:$mEB[c< #jG?{j3;? ?kQY ^pU 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
v
@0G^z| 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
T 4p}5ew' 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
?%qaoxG37 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
e98QT9 下面就是产生这个functor的类:
Y6H?ZOq D"$Y, d <N$ Hb2b template < typename Actor >
_cWuRvY class do_while_actor
-Yh(bS
l {
,f>9oOqqA Actor act;
zPqJeYK public :
M9BEG6E9 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
O65`KOPn 4:NMZ `~ template < typename Cond >
^Cp2#d* picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
N\B&|;-V } ;
h
~yTkN] #)xlBq4cZ fuv{2[NV 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
d;0]xG?%= 最后,是那个do_
`N.:3]B
t x[0hY0 ?[M #&?ER]|3 class do_while_invoker
=FV(m
S {
tlUh8os public :
7<MEM NYX template < typename Actor >
-V}xvSVg do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Kc2y {
gDLS)4^w return do_while_actor < Actor > (act);
EJTM
>Rpor }
O!f37n-TB } do_;
4c 8{AZ l1'v`! 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
k)*apc\W 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
M.}J SDt 最后来说说怎么处理break和continue
kBcTXl 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。
]bh%pn 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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