一. 什么是Lambda
YD[AgToo0 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
jywS<9c@ 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,
<O=0 ^V .+S%hT,v6i Iq%<E:+GL ,EHLW4v class filler
IT:WiMDQ} {
xGyl7$J public :
/1Gmga5 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
{Y5@SIyE } ;
dBA&NW07 w/
~\NI Ws5N|g 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
MS#"TG/) Il4]1d| y@v)kN)Y9\ jY\z+lW6A for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
KWDH
35 41=H&G& cZ)JvU9] 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
F(.`@OO 9O&m7]3 F&uiI;+zJ cvy
5|;-u 二. 战前分析
|BM#r fQ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
>'Lkn2WI 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
,j>FCj> Z[VrRT,\c JtY$AP$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
|WS@q' /* --------------------------------------------- */
;39a` vector < int *> vp( 10 );
zd 2_k 9 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
qJs_ahy( /* --------------------------------------------- */
':}9>B3 S sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
h/A\QW8Sd /* --------------------------------------------- */
;]xc}4@=mg int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
_)<5c! /* --------------------------------------------- */
uQbag]&j for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
;;i419 /* --------------------------------------------- */
m$W2E.-$'# for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
zQ:nL*X'Z" &a'mG=(K_c !BW!!/U qF^P\cD 看了之后,我们可以思考一些问题:
HOu$14g 1._1, _2是什么?
h
#gI1(uL 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。
+C;;4s) 2._1 = 1是在做什么?
[4C_iaE 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。
2k=|p@V n~ 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。
72RTEGy ^L.I9a#]
2HVqJib4Yn 三. 动工
03)irq% l; 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
rD$5]%Y kuBtPZ 2 {WZ?H93a vv)w@A:Vn) template < typename T >
y|BHSc3 class assignment
uPcx6X3] {
p q?# X0 T value;
i@6g9\x+
public :
|FT.x9e- assignment( const T & v) : value(v) {}
m;"[b (u template < typename T2 >
`K0.6i [p T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
~X2# z| } ;
~)$R'= VJ'-"8tY& &FRf-6/ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
}8l+Jd3" 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
0Y* "RbG c"knzB vy /|NyO+Io c99|+i50 class holder
XFs7kTY {
:Kyr}- public :
_}j> template < typename T >
'HfI~wN assignment < T > operator = ( const T & t) const
[7x;H {
xS/=9l/G return assignment < T > (t);
X`&Us }
V6ECL6n } ;
q2|z
\ JcP<@bb>B HL[V}m 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:
S.iUiS" `ba<eT': static holder _1;
>op/<?< Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
NR&a
er X`v6gv5qj for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
@>'Wiq! 而不用手动写一个函数对象。
@o@SU"[?_ SK/}bZ;f t3}_mJ #,lbM%a 四. 问题分析
-KbO[b\V 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。
8Dxg6> 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。
( Ygy%O% 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
*3RD\.jPX 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
liB~vdqj 下面我们可以对这几个问题进行分析。
^cW{%R>XY =$~x] 五. 问题1:一致性
xzMpT ZQ 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?|
|1!|SarM{B 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
c\P}ZQ *2pE39 struct holder
4;Hm%20g {
h\)ual_r[j //
4K;0.W;~| template < typename T >
N/0Q`cQ- T & operator ()( const T & r) const
;$!0pxL)s {
MD1d return (T & )r;
<;+QK=f }
Lrx"Hn{ } ;
RM2feWm }
-hH2 这样的话assignment也必须相应改动:
\sVzBHy d EG=U](8T template < typename Left, typename Right >
},5LrX`L class assignment
[A!=Hv_$ {
H lFVc Left l;
6xh-m Right r;
XxB% public :
|QH )A assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
z} VCiS0 template < typename T2 >
B%[#["Ol T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
|SJ%Myy } ;
{ iLr$89 RKs_k`N0 同时,holder的operator=也需要改动:
.$G^c j\.pS^+ template < typename T >
^=cXL assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
/xA`VyHO {
'HvW&~i( return assignment < holder, T > ( * this , t);
ER]C;DYX }
ocp3J R_0 |@>Zc5MY$ 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。
MhFj>t
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
qP%[nY $U_1e' return l(rhs) = r;
H:1F=$0I9 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
%s%e5hU 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
QmPHf*w[ TlQ5'0&I template < typename Tp >
Tkf4`Gxd class constant_t
%%O_:@9x, {
c$hoqi |tD const Tp t;
y3V47J2o public :
t&bE/i_T constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
.|kp`-F51 template < typename T >
=6w(9O const Tp & operator ()( const T & r) const
t9
id^ {
{K=[Fu= return t;
{}PBYXR }
DGAg#jh } ;
ORV'dr 37,)/8]lG 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
/z,+W9` 下面就可以修改holder的operator=了
M^A;tPw QF_K^( template < typename T >
N
aiZU assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
o648
xUP {
l>>,~ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
@2$iFZq~ }
ws}>swR, g!;Hv 同时也要修改assignment的operator()
q/tC/V%@( .Wci@5:3 template < typename T2 >
kObgoMT<[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
5adB5)` 现在代码看起来就很一致了。
1Yv#4t [SLBA_d 六. 问题2:链式操作
I03
45Hc 现在让我们来看看如何处理链式操作。
{7q +3f < 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。
)N&v.w 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。
3PZwz^oRh9 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。
/`VtW$9- 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
?#;zB @)wNINvD template < typename T >
~{O@tt)F struct result_1
=gr3a,2 {
{~d8_%:b typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
+4p gPv } ;
Vt,"5c I:#Es. 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:
O/Wc@Ln (hX}O> template < typename T >
& 5YI!; q, struct ref
xSHeP`P^X {
'||),>~ typedef T & reference;
Z,Tv8; } ;
#
OQ(oyT template < typename T >
YVLaO*(f struct ref < T &>
V0WFh=CM@ {
q^w3n2 typedef T & reference;
wq&TU'O } ;
KEj-y+ Z)zmT%t 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
5zBsu lRt ~cx/>Hu template < typename T >
S}*%l)vfR typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
\TBY)_[ { {
$r=Ud > return l(t) = r(t);
G(~"Zt}? }
@v,qfT*k7 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
N^.!l_ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
:3Z"Qk$uR =w!14@W 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
BqKh&m _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
sf5koe _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
az]S&\i7T +5 调用divide的对象返回一个add对象。
=' cr@[~i 最后的布局是:
+H
L]t'UEg Add
;0 VE* / \
UujFZg[-P9 Divide 5
^dR5fAS / \
&H{KXX"X _1 3
Q4MTedj1H 似乎一切都解决了?不。
}A"%YDrNbG 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。
LJMw-#61sj 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。
}0Q6iHX@ 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:
1vQj` F 0: (@Y template < typename Right >
ukSi9| 1-, assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
8W"~>7/>D Right & rt) const
rX#}2 {
5sq#bvfJ o return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
f13%[RA9N }
@`ttyI^1f 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
*5#Y[c 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。
B/Lx, 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。
_6
~/`_(KP 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。
vxo iPqo 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。
J,E'F!{ 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?
h^5'i}@u 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:
Ui46p toEmIa~o6 template < class Action >
.Go 3'$'v class picker : public Action
9)QvJ87e@7 {
V<@]Iv public :
|:tFQ.Z'2 picker( const Action & act) : Action(act) {}
h2Z Gh // all the operator overloaded
iCIu]6 } ;
zrt8ze=Su a-,BBM 8| Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
@"H+QVJ@ 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
P~:W+!@5v ht S5<+Y template < typename Right >
m(8t |~S picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
@fbB3 {
H0s,tTK8 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
g!O(@Sqp1 }
m4*Rr cV5Lp4wY? Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
swnov[0 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
o=2y`Eq c;ELAns> template < typename T > struct picker_maker
>b0e"eGt {
^6ZA2-f/<8 typedef picker < constant_t < T > > result;
*IGgbg[0 } ;
n5%rsNxg template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
eGblQGRS {
`W8GfbL typedef picker < T > result;
=1%3".
"n@ } ;
\,E;b{PQo6 J%;TK6 下面总的结构就有了:
R)#D{/#FW functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
ewk62{ picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
H>`?S{J picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
}{S W~yW 至此链式操作完美实现。
c`y[V6q9 2ZB'WzH.X -[x^z5Ee` 七. 问题3
Z|
+/Wl-h 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
Ne.W-,X^cL A[ ZJS template < typename T1, typename T2 >
_#e='~; ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
bI=\n)sEz {
z1F[okLA return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
-rlxxLT+ }
z$`=7 afp s&M6DFlA 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:
HlY4%M5q/ >0 i?} template < typename T1, typename T2 >
Tfgx>2 struct result_2
}
CJQC {
d"nE+pgE typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
z_<
7T4 } ;
w-|i8%X aIZ@5w"7 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?
z8= Gc$w! 这个差事就留给了holder自己。
&|26x
> U\
y?P:yy L$@^EENS template < int Order >
6$b"tdP class holder;
p(~>u'c template <>
SA{A E9y class holder < 1 >
ZsUxO%jP {
:j
vx-jQ public :
zpIl'/i template < typename T >
2:/' struct result_1
2,;+) {
EH] 5ZZ[Z typedef T & result;
p H?VM&x } ;
RWXj)H)w template < typename T1, typename T2 >
F1)Q#ThF\ struct result_2
&H,j
.~a&l {
Hv<%_t_/ typedef T1 & result;
l8%x(N4 } ;
iH(
K[F / template < typename T >
=2)5_/9au typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
OsAXHjX} {
Z.:5<oEKg return (T & )r;
Yk:fV &] }
5}~*,_J2Z template < typename T1, typename T2 >
=6j
5, typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
91%+Bf()J6 {
q[1H=+ return (T1 & )r1;
1U~AupHE }
-Z<e`iFQS } ;
n@5pS3qZ brNe13d3~" template <>
V@84Cb class holder < 2 >
usR19 _E- {
z>&Py( public :
#:vos VqG template < typename T >
WMZa6cH struct result_1
=q^o6{d0" {
=5%jKHo+9z typedef T & result;
~5`rv1$ } ;
"(/|[7D) template < typename T1, typename T2 >
l?a(= struct result_2
,<|EoravH {
)dJM typedef T2 & result;
Nt&}T } ;
R/b)h P~ template < typename T >
FI*.2rdSR typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
\"_;rJ{!aE {
5cxA,T return (T & )r;
iyu%o9_0 }
7-w
+/fv template < typename T1, typename T2 >
f&ZxG,]Hi typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
>('L2]4\v {
Rh9>iA@fd return (T2 & )r2;
AT+|}B! }
1F/`*z } ;
=9YyUAJZ lV`y6 {o#T !o:RIwS3 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> >。
vp4!p~C{ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
5D-xm$8C 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
K,|Gtaa~ s3_i5,y return l(i, j) = r(i, j);
Z=R>7~H 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
(~}yt .7K =d7 lrx+z return ( int & )i;
zBB4lC{q return ( int & )j;
"KW\:uc / 最后执行i = j;
QCa$<~c 可见,参数被正确的选择了。
>efYpd#^ //Hn[wEOh i <bFF03*S mmTc.xh f&8&UL>e` 八. 中期总结
5p94b*l 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:
ilayU 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
> g8;x# 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
z:RwCd1\ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
M)I&^mm39 \KLWOj% <R*.T)Z 1 ~Rk6@&ZS}
HHWB_QaL ;'}1 九. 简化
4rwfY<G 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。
@ L% 3} 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Cg}cD. 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:
8cfxKUS 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
uzho>p[ae +-*/&|^等
H `),PY2 2. 返回引用。
+X
cB 5S> =,各种复合赋值等
q^([ & + 3. 返回固定类型。
K}`.?6O 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
' "~|L>F%G 4. 原样返回。
hP`3Ao operator,
zg)Z2?K|;u 5. 返回解引用的类型。
t \DS}3pv operator*(单目)
V2i*PK
X 6. 返回地址。
lsY5QE:Qrp operator&(单目)
s#)fnNQ, 7. 下表访问返回类型。
@]Iku 6d- operator[]
Rc0OEs%7P 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
j@ UIN3 operator<<和operator>>
RA>xol~xy ud'r?QDM 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。
f/*Xw {s# 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
iZgv
VH BGLJ>zkq template < typename Left >
)(PA:j struct value_return
r$=iM:kERC {
P9G c)$6{p template < typename T >
a&.8*|w3 struct result_1
|"5NI'X? {
5z5#_*)O typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
EXS
1.3> } ;
y''`73U" p8%x@%k template < typename T1, typename T2 >
FGzB7w# struct result_2
+QtK
"5M {
ojT TYR{ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
~U~KUL| } ;
rzLpVpTaz } ;
Y71io^td~j *]W{83rXQ w/~,mzM" 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
#If}P$! ,l&Dt, 下面我们来剥离functor中的operator()
hG
uRV|` 首先operator里面的代码全是下面的形式:
HB||'gIC \P^WUWY return l(t) op r(t)
eqZ V/a return l(t1, t2) op r(t1, t2)
#=OKY@z/ return op l(t)
:nCGqg return op l(t1, t2)
xl5mI~n_~ return l(t) op
+]Po!bN@@ return l(t1, t2) op
ht!o_0{~ return l(t)[r(t)]
a+uSCs[C return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
vCFMO3 ^UEI`_HO0 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:
t}c ymX~ 单目: return f(l(t), r(t));
BC Jo/m return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
% E3 双目: return f(l(t));
QPg
QM6 return f(l(t1, t2));
yS@c2I602 下面就是f的实现,以operator/为例
!X`
5 [ZZ~^U5 struct meta_divide
(5cc{zKtR {
l"f.eo0@7 template < typename T1, typename T2 >
%qV=PC static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
4sP0oe[h {
PL@hsZty~c return t1 / t2;
vCb3Ra~L` }
)%- FnW } ;
]p\7s \v)Dy)Vhg2 这个工作可以让宏来做:
QpBgG~h" &;&i#ZO #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
(]w_}E]N template < typename T1, typename T2 > \
Dwj!B;AZ_ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
"|{NRIE 以后可以直接用
Qo4]_,kR DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
po4seW! 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
Yev] Lp (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。。。)
~4"adOv P%8
Gaa= |cEJRs@B 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
AA6_D?)vv Y}&//S A template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
aqQ
YU5l4~ class unary_op : public Rettype
6y)TXp {
f7Y0L8D Left l;
ZgP=maQk public :
s )POtJ< unary_op( const Left & l) : l(l) {}
+0{m(%i Qj.]I0d template < typename T >
MRR 5j;4GK typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$]2srRA^A {
jV2L;APCq return FuncType::execute(l(t));
6}6;%{p"Gu }
Oh3AbpTT @%d g0F}h
template < typename T1, typename T2 >
'Ybd'|t{} typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
t3|If@T {
k@L},Td return FuncType::execute(l(t1, t2));
/BjM&v(5/ }
9]< p } ;
i,r O3Jn z#ab
V1
Xi P"Lk(gY 同样还可以申明一个binary_op
wzVx16Rvc B7zyMh template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
4nK\gXz19 class binary_op : public Rettype
t~H'Ugv^ {
j]U sb_7 Left l;
29("gB Right r;
9^6E>S{= public :
QkS~~|0EI> binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
VkTdpeBV *1"xvle template < typename T >
ZJ}9g(X..g typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
S96H`kedZo {
mFfw*,M return FuncType::execute(l(t), r(t));
N[~{'i }
BgRfy2: $&&mGD;?K template < typename T1, typename T2 >
dn(I$K8 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
[EI~/#; {
!m"LIa#/Cs return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
;\ ^'}S|3Z }
Jmrs@ } ;
8mj Pa^A v%v(-, _q =lT~ 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
HK&Ul=^VN| 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
.B?6 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
3<}\{ jT 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。
+Ysm6n ' 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
5pSo`) 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。。。
-AnQZy 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
2;Vss<hR4A 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)
~e*3_l>9 下面是修改过的unary_op
-FQ! Ne<={u% template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
x\PZ.o class unary_op
%LyZaU_sB {
<7'`N\a Left l;
a%| I'r FvYgp bEZ public :
|osu4=s| XJg8-)T# unary_op( const Left & l) : l(l) {}
EQe !&; =og>& K template < typename T >
^*sDJ # struct result_1
g)0>J {
~o{GQ> typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
F.{{gpI } ;
$HgBzZ7A2 x}\x3U template < typename T1, typename T2 >
O[}{$NXw struct result_2
{1?94rz {
U*sjv6*T typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
w`BY>Xft0 } ;
K[wny0 ( eTg8I/)%B template < typename T1, typename T2 >
"/e_[_j typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
L& = a( {
}9:(l return OpClass::execute(lt(t1, t2));
d}D%%noIu }
\Ui3=8( k;5$]^x template < typename T >
42/MBP`\Y typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
TF]bmM})0 {
*JnY0xP return OpClass::execute(lt(t));
J?6.yL; }
7Qdf#DG rA+UftC:p6 } ;
Vn&{yCm3 cp1-eR_& /80H.|8O 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
r ^=rs!f@ 好啦,现在才真正完美了。
EPEWyGw 现在在picker里面就可以这么添加了:
8y:/!rRN ;x<5F+b template < typename Right >
mJxr"cwHl picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
(vX)
<Z
! {
Zv]'9,cbk return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
/esdtH$= }
6=cfr; BH2 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。
( p(/ yMG(FAyu z*V 8l* su$IXI#R-& .7K)' 十. bind
j_I[k8z 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
In[rxT~K}Q 先来分析一下一段例子
BiY-u/bH9a dU}Cb?]7s m+UWvUB) int foo( int x, int y) { return x - y;}
G2$<Q+UYs? bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
jz,K> bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
QhhL_vP 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。
GB%kxtGD;\ 我们来写个简单的。
O2pntKI 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
qt(+X 对于函数对象类的版本:
Hs:0j$ mXY G^} template < typename Func >
!hs33@*u~ struct functor_trait
sX@}4[)<& {
(k^%j typedef typename Func::result_type result_type;
p<
Y-b,& } ;
o3"Nxq"U 对于无参数函数的版本:
(]E0fjk #fYRsVQ template < typename Ret >
U[0x\~[$K struct functor_trait < Ret ( * )() >
|,bP`Z {
&\>=4)HB; typedef Ret result_type;
{MRXKnm;e } ;
Y#,&Tu 对于单参数函数的版本:
s.X
.SJ T,a71"c template < typename Ret, typename V1 >
'[Sm w'n6- struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
c@E;v<r' {
]'NL-8x"> typedef Ret result_type;
DsB30 } ;
57fl<IM 对于双参数函数的版本:
4wMZNa<Sx y
Nc@K| template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
?gsPHP US struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
j.&Y'C7GOC {
KuRJo] typedef Ret result_type;
/7 8zs- } ;
;J@U){R 等等。。。
KqN;a i,F 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
4U8N7 )x,/+R]{8l template < typename Func >
2tb+3K1 struct func_return
u`.3\Geh {
4se6+oJe template < typename T >
{#.<hPXn struct result_1
D6dliU?k {
Z2U6<4?1% typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
"{S6iH)]8 } ;
\#h{bnx 1{ H=The template < typename T1, typename T2 >
b'ZzDYN struct result_2
O$n W {
]xkh"j+W typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Pn,>eD*g } ;
{Rdh4ZKh } ;
f\rE{% ;reBJk J-|&[-Z
最后一个单参数binder就很容易写出来了
4@+']vN4 Q>q-6/|UX template < typename Func, typename aPicker >
R XCjYzt class binder_1
?I8r2M] {
uHsLlfTn Func fn;
?y]R /?
aPicker pk;
i[?VF\Y( public :
nC%<BatQ ]v/pMg#- template < typename T >
NQGa=kXeJ struct result_1
,#czx3?4 {
C hQ] d typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
nQOzKw<j% } ;
TI}a$I* dVPY07P template < typename T1, typename T2 >
K.=5p/^a struct result_2
=van<l4b#n {
(wFoI}s typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
27+~!R~Yw } ;
F( 4Ue6R `g_r<EY8/ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
m^\&v0 A/"<o5(T(P template < typename T >
Y_}_)nE@m typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=:Yrb2gP_\ {
Lu~E5 , return fn(pk(t));
C;5`G
*e }
-%0pYB template < typename T1, typename T2 >
gAh#H ?MM typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Q 5hOVD% {
jJaMkF;f return fn(pk(t1, t2));
bsm/y+R }
#K`0b$ } ;
fLpWTkr0 F @<h:VVP SA#01}&p 一目了然不是么?
=k*XGbU 最后实现bind
mr2Mu k+%&dEE|vH ?(Ua+*b template < typename Func, typename aPicker >
73 4t picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
U {Knjo S {
<@# g2b return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Y]=k"]:% }
"hQGk cRMyYd J o 2个以上参数的bind可以同理实现。
:
h(Z\D_ 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。
gkX7,J-0 0Vrs bkS 十一. phoenix
{n&n^`Em Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
Z)IF3{* D)bL;h for_each(v.begin(), v.end(),
IRdR3X56 (
6O/c%1VHA3 do_
)Fp$
*]| [
L+VQtp&" cout << _1 << " , "
?E_;[(Mcr ]
m ?; ?I]` .while_( -- _1),
sYo&@~T cout << var( " \n " )
Ozhn`9L+1! )
MRw4?HqB );
?:M4GY"gV [KFCc_: 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:
q2r$j\L% 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
o
^ \+Ua operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
.P`QCH;Ih 那么我们就照着这个思路来实现吧:
R8:5N3Fx jV9oTH- qp)Wt6 k? template < typename Cond, typename Actor >
BVj(Q}f8 class do_while
liG|#ny{ {
!yVY[ Cond cd;
'l`prp3 Actor act;
L&y"oAp< public :
&PH:J*?C} template < typename T >
\gkhSLq struct result_1
x@QNMK.7 {
'e*w8h typedef int result_type;
Cl9rJ oT } ;
^-Ygh[x ~ +>ehU do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
P[-do *Ti"8^`6 template < typename T >
]j>`BK>FE typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
XXhN;-p {
n-xdyJD do
_'ebXrbZB {
#AB5}rPEI act(t);
oPF]]Imu }
?]D))_|G while (cd(t));
utBrH return 0 ;
P$0c{B4I }
7)Vbp--b# } ;
iF Mf[qBg nT}Wx/aT F81EZ/ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
N6of$p'N 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)OR HJ&, 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。
xpO;V}M| 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。
[FrLxU 下面就是产生这个functor的类:
czU" V2`Ud[ uDXV@;6< template < typename Actor >
Z]R#F0"U class do_while_actor
d@1^U9sf {
0IdA!.| Actor act;
H8[A*uYL
public :
uSRhIKy do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
A)3H`L ,OubKcNg template < typename Cond >
<qpzs@ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
R3U|{vgl } ;
@!'}=?` ZAU#^bEQB K0_gMi+bR 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
@v^j<B 最后,是那个do_
}mK,Bi?bj ^g|cRI_" -y$6gCRY class do_while_invoker
ls&H oJ7 {
{QylNC9 public :
mB"I(>q*M template < typename Actor >
t"YsIOT:O" do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
!OY}`a(z {
tE{M return do_while_actor < Actor > (act);
e2NK7 }
v\4<6Z:4 } do_;
*9$SFe|&n: jq*`| m;Q 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
j}",+Hv 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
`R:W5_n 最后来说说怎么处理break和continue
zD<W`_z 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。
<{bxOr+ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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