一. 什么是Lambda
nm)H\i 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
LD]a!eY 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,
4NaL#3 mhZ{}~ 50#iC@1 ?6;9r[ p class filler
)YE3n-~7{ {
K(
: NshM public :
lxIoP void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
4PtRTb0<i3 } ;
9K]Li\ >/@wht4- j V\$'3(* 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:
I!FIV^}Z( By&T59 N~rA /B]T xeo5) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
N`3q54_$ cEI
"
*$K_Tii 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
B 2p/ ]S@zhQ <'n'>@ aQjs5RbP~ 二. 战前分析
N|JML 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
&8p]yo2zO 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
'%Cc!63t* LqNt.d @ H(L.k;B for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
dY=]ES}` /* --------------------------------------------- */
cQg:yoF vector < int *> vp( 10 );
PHQ7 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
3K;V3pJ]. /* --------------------------------------------- */
cs+;ijp sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
+2:\oy}!8 /* --------------------------------------------- */
C K#^`w int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
bwrM%BL /* --------------------------------------------- */
>:o$h2 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
O*Gg57a /* --------------------------------------------- */
dC'8orFG+ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
k4N_Pa$}\ vIq>QXb;d `$PdI4~J %#go9H(K 看了之后,我们可以思考一些问题:
]|m?pt 1._1, _2是什么?
>W?i+,g 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。
`T'[H/ 2._1 = 1是在做什么?
O)N$nBnp 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
=EJ8J;y_f Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
1k)31GEQw X%C`('"R v(0IQ 三. 动工
6o:b(v&Oo 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
v[Mh[CyB B~ ?R 6 FhP$R}F |
)No4fm template < typename T >
'048Qykt; class assignment
&0*7]Wo* {
R$Rub/b6 T value;
*P01 yW0 public :
A!$;pwn0 assignment( const T & v) : value(v) {}
5)c B\N1u template < typename T2 >
@
^q}.u` T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
`uwSxt } ;
u+;iR/ %!\iII C6JwJYa 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
sC'PtFK8z 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
SpO%nZ";g8 Y=?Tm,z4 r1&eA% eh x%yzhIRR class holder
IKrojK8-? {
"8$Muwm public :
5(>ux@[qI: template < typename T >
L9]y~[R: assignment < T > operator = ( const T & t) const
}~v& {
5oe{i/#di return assignment < T > (t);
/EW=OZ/ }
03n+kh } ;
/[qLf:rGI W5uC5C*,l -]Ny-[P 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
`l'Ine11 7 \AoMk}
static holder _1;
.wO-2h{Q Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
ok1w4#%, ctoh&5%!n+ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
2"QcjFW% 而不用手动写一个函数对象。
{(IHHA> v'Pbx hZ|8mV '};mBW4z 四. 问题分析
~#dfZa& 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
M4n0GWHLy 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
C1uV7t*\ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
98maQQWD 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
9JqT"zj 下面我们可以对这几个问题进行分析。
t>2EZ{N+y !<<wI'8 五. 问题1:一致性
><C9PS@ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
dG!) < 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
\8)FVpS ?^ R"a## struct holder
I%jlM0ZUI" {
BQ=JZ4& //
"[sr0'g: template < typename T >
B@ >t$jK T & operator ()( const T & r) const
6n\){dkZ~ {
`Bb32L return (T & )r;
'(zP; }
g77 :92 } ;
PB) vE I :8s 3; 这样的话assignment也必须相应改动:
e35 ")z~ 7e[&hea template < typename Left, typename Right >
FzF#V=9lP class assignment
KuF>2KX~Y {
xg4wtfAbS Left l;
Z?qc4Cg Right r;
}%c0EY' public :
@W=:r/ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
B}@CtVWFz template < typename T2 >
xiVbVr#[ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
'8LHX6FXK } ;
59(kk; O4!!*0(+91 同时,holder的operator=也需要改动:
Xif>ZL?aXb Z ?ATWCa template < typename T >
/PpZ6ne~[ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
mj ,Oy {
D 77$aCt return assignment < holder, T > ( * this , t);
^[EXTBk@: }
v?o("I[ C miV 8jaV 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
A{wk$`vH 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
0IQ|`C. ]sqp^tQ`e return l(rhs) = r;
[9Hrpo]tU: 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。
w ; PV
&M 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
KssIoP LbnF8tj}h template < typename Tp >
?Hbi[YD class constant_t
nIl<2H]F` {
lgC^32y const Tp t;
7??j}ob> public :
85](,YYz constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
_<jccQ template < typename T >
^3nB2G.ax const Tp & operator ()( const T & r) const
T_qh_L3 {
[ZETyM` return t;
Ws[d. El }
wQU-r| } ;
?Q6ZZQ~ R[2h!.O8 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
{ZgycMS 下面就可以修改holder的operator=了
#Y>d@ Of{'A template < typename T >
BBsZPJ5 assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
u_S>`I {
:yAvo4) return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
<$`udP@ }
dYhLk2 ^Cn_
ODjo 同时也要修改assignment的operator()
z|G 39 ?Tk4Vt template < typename T2 >
~{s7(^ P T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
z(beT e 现在代码看起来就很一致了。
,lw<dB@7"5 b"z9Dp v 六. 问题2:链式操作
XcQ'( 现在让我们来看看如何处理链式操作。
0N3S@l#,\A 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。
jz$83TB- 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。
HltURTbI 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。
%LZf=`:( 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Q_n9}LanP veGRwir template < typename T >
s)|l-I struct result_1
%GDs/9 {
mH09*
Z typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
$kk!NAW } ;
c95{Xy #oD*H:%* 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:
S#,
E)h/ 4U1"F 7' template < typename T >
`=f1rXhI+1 struct ref
%O3 r>o= {
3:WXrOl typedef T & reference;
})}-K7v1+ } ;
18U
CZ;)> template < typename T >
)|@UY(VZ^ struct ref < T &>
EJ3R{^ {
tvG/oe .1' typedef T & reference;
~2*8pb 4 } ;
/h'b,iYVV l~Sn`%PgA 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
ua
vv I~>L4~g) template < typename T >
,*@6NK,. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
hkL[hD {
yjP;o`z% return l(t) = r(t);
X`k[ J6 }
.v:K`y;f\( 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。
i3} ^j?jA2 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
X pd^^ *xOrt)D= 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
TBYRY)~f _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
}Ik{tUS$ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
cHMS[.=; +5 调用divide的对象返回一个add对象。
cEd!t6Z 最后的布局是:
8y{<M"v+/ Add
O5Xu(q5+ / \
8PV`4=,OI Divide 5
kEE8cW3 / \
O`hOVHDQ _1 3
?q<"!U|e 似乎一切都解决了?不。
FPu"/4v& 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。
}I'g@Pw9[ 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。
l*]*.?m/5 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:
cFoDR h*Y);mc$# template < typename Right >
8 JUUK(&Z assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
.sA?}H#wb Right & rt) const
g(Jzu' {
r c7"sIkV return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
+t
R6[% }
5xi f0h-` 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
XX,iT~+- 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。
e1X*}OI 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。
V>j6Juh 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。
g`!:7|&,_ 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。
,iU ]zN// 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?
hp}J_/+4n 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:
M? oK@i pI
|; template < class Action >
p
IXBJk class picker : public Action
8Z!+1b {
$LZf&q:\]* public :
vS:%(Y"!< picker( const Action & act) : Action(act) {}
h@T}WZv // all the operator overloaded
tqIz$84G } ;
*lg1iP{] Z
xLjh 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。
dx@#6Fhy 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:
Pn5@7~ N
G1]!Vz5 template < typename Right >
mk1;22o{TX picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
3mgFouX2x, {
Roy0?6O return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
k`r}Gb }
b1jh2pG(V =V1k'XJ Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
'z2}qJJ) 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。
-,et. * -Xkdu?6Eh template < typename T > struct picker_maker
V{fYMgv {
fEdQR-> typedef picker < constant_t < T > > result;
J1Mm,LTO } ;
j_\sdH*r template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Ywt_h;: {
'!Vn typedef picker < T > result;
l2=.;7IV } ;
` &|Rs tuK"}HepB 下面总的结构就有了:
7CABM 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。
\CB{Ut+s 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。
Fg?Gx(g4 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
h/`OG>./ 至此链式操作完美实现。
N-
? U2V yEtSyb~GK }.4`zK&SB 七. 问题3
_$0<]O$ 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。
._=Pa)T `Ten2(D template < typename T1, typename T2 >
?
8S0 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
on(F8%]zE {
|h*H;@$ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
4*lShkL }
4kNf4l9Y 0X`Qt[ 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:
06pLa3oi t'_Hp}, template < typename T1, typename T2 >
-f z
| struct result_2
Tm_AoZH {
U{RW=sYB~9 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
4/S4bk*8 } ;
[E2afC>zrl %U)/>Z 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
z*YkD"]B 这个差事就留给了holder自己。
2K!3+D" 5Qo\0YH X(?.*m@+TB template < int Order >
Eg 5|XV class holder;
7tfMD(Q]e/ template <>
O!lZ%j@% class holder < 1 >
v6HBO#F'V{ {
K!5QFO4 public :
vO%n~l= template < typename T >
IaH8#3+a struct result_1
2+TCFpv {
,<zGvksk typedef T & result;
IBcCbNs! } ;
?&_ -,\t template < typename T1, typename T2 >
rm;'/l8Y-E struct result_2
V2,54YE {
b>hNkVI typedef T1 & result;
\$/)o1SG } ;
2w'Q9&1~ template < typename T >
UQaLhKv: typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
'LpJ:Th {
&&xBq? return (T & )r;
n&D<l '4 }
3DV'; template < typename T1, typename T2 >
,fpu@@2 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
dD?1te {
]U!vZY@\ return (T1 & )r1;
4vT!xn }
68Vn]mr# } ;
w>p0ldi h
+.8Rl template <>
bvuoGG* class holder < 2 >
od{Y`
.< {
^I~2t|} public :
WM.JoQ template < typename T >
x9Y1v1!5Pu struct result_1
.9
mwRYgD {
2qo=ud typedef T & result;
+(x^5~QX } ;
G+stt(k: template < typename T1, typename T2 >
n1 =B struct result_2
swYlp {
f_}/JF
typedef T2 & result;
'3 w=D
) } ;
D*6v.`]X template < typename T >
_G|hKk^, typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
%obR2% {
8W#/=Xh? return (T & )r;
"~(qp_AI }
Py$Q]s?\1 template < typename T1, typename T2 >
0vuL(W8) typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
'DO^ ($N {
7yD=~l\Bbs return (T2 & )r2;
(4cWq!ax<$ }
lT#&\JQ
} ;
Ni#!C:q 7K,Quq.%+ /ts=DxCC; 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> >。
^e:C{]S= 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
8^\}\@ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
{STOWuY h[#Lg3 return l(i, j) = r(i, j);
eQu%TZ(x-$ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
<f.* =/]W2 gF-<%<RV return ( int & )i;
Zu`;
S#Y return ( int & )j;
k4fc5P 最后执行i = j;
.)
uUpY%K^ 可见,参数被正确的选择了。
B4 yU}v *GleeJWz 7 4Xk^8 wI><kdz
UhN16|x 八. 中期总结
,@kD9n5# 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:
1^XuH(' 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
'N^\9X0 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
vw5f.8T;w 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Z:DEET!c'k RO[Ko-m|/N J ^gtSn^ HM57b>6 1+6:K._C(m JTK>[|c9oE 九. 简化
*p:`F: 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。
#<0Yx9Jh. 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
,Tc3koi 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:
5OeTOI()&5 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
)]WWx-Uf' +-*/&|^等
s3qWTdM 2. 返回引用。
nfpkWyI u{ =,各种复合赋值等
`q|&;wP. 3. 返回固定类型。
mAMi-9 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
**_`AM~ 4. 原样返回。
D,q=?~ operator,
g?`g+:nug 5. 返回解引用的类型。
.w2QiJ operator*(单目)
Go~bQ2*'(/ 6. 返回地址。
BC*vG=a operator&(单目)
_nu,ks+ 7. 下表访问返回类型。
Tlrr02>B{ operator[]
JwCv(1$GM 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
u$ [R>l9 operator<<和operator>>
+13h* wI.i\S 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。
jy@vz,/:%5 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
f0p+l-iEv Z0&^U#] template < typename Left >
S^q)DuF5! struct value_return
+v4P9V|s {
j_N><_Jc template < typename T >
=OfU#i"c struct result_1
$$ %4,\{l {
5tPBTS<<"L typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
{Hncm } ;
:VwU2 xg=}MoX template < typename T1, typename T2 >
2VmQ%y6e" struct result_2
=B4,H=7Spf {
HR)Dz~Obw typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
5\93-e } ;
s2f95<B } ;
J)1:jieQ ~^d. zIN! 79 zFF 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
0#(K}9T) uC\FW6K=m 下面我们来剥离functor中的operator()
dmh6o * 首先operator里面的代码全是下面的形式:
XMhDx Y[%1?CREP return l(t) op r(t)
HScj
return l(t1, t2) op r(t1, t2)
+|}R^x`z return op l(t)
:g)0-gN return op l(t1, t2)
k.bzh. return l(t) op
E)==!T@E return l(t1, t2) op
v*Tliw`-U return l(t)[r(t)]
hsV+?#I return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
)aoB-Lu \zj _6Os 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:
s_]p6M 单目: return f(l(t), r(t));
$=dp) return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
V]b1cDx{ 双目: return f(l(t));
a*LT <N return f(l(t1, t2));
YnnpgR. 下面就是f的实现,以operator/为例
gcYx-gA} csn/h$`-@ struct meta_divide
D'V0b" {
.K?',x template < typename T1, typename T2 >
TU ]Ed*'& static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
m"Y;GzqQl {
xml@]N*D#E return t1 / t2;
49f- u }
Pn@k)g } ;
p7(Pymkd '\%c"? 这个工作可以让宏来做:
V:F;Nq%+j 6BIP;, M= #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Xx{ho4qq template < typename T1, typename T2 > \
wX}N=== static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
;\`~M 以后可以直接用
Enee\!@v DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
gfQ&U@N 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
"zW3dKVc (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。。。)
#PnuR2s7. S,T?(lSl }* iag\ 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
?wE@9g A \m-fLX template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
~~:w^(s9 class unary_op : public Rettype
j,Sg?&"%= {
[c4.E" Left l;
:V2"<] public :
`-zdjc d unary_op( const Left & l) : l(l) {}
*]2LN$ xt]Z{:. template < typename T >
SQ#6~zxl typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
d
q=>-^o {
l@`D;m return FuncType::execute(l(t));
MWf ]U }
l,uYp"F,ps eeIh }t>[ template < typename T1, typename T2 >
x4v@Kk/ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
w+VeT @ {
}HS:3Dt return FuncType::execute(l(t1, t2));
?]gZg[ }
@C)O[&Sk } ;
.(o]d{ '-} Li ,B, E_&Hje|J_[ 同样还可以申明一个binary_op
".L+gn}u- ^q6H
=Dl template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
OJE<2:K class binary_op : public Rettype
:PtpIVAosg {
QFoZv+| Left l;
n<MMO=+bg Right r;
H e]1<tx public :
E/cA6*E[.< binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
70_T;K6 CCKg,v template < typename T >
G%)?jg@EA typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
GypZ!)1 {
!-
f>*|@ return FuncType::execute(l(t), r(t));
j&E4|g ( }
5@c,iU-L zi:F/TlUC template < typename T1, typename T2 >
bb;fV typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
mY-Z$8r {
KtJE return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
;ak3@Uee }
xVoWGz7 } ;
O$x-&pW`g 8o8FL~&] xrx{8pf 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
1!/+~J[# 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
{frEVHw DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
A/N*Nc 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。
zO{$kT\r& 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
)6)|PzMQ' 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
j)\g0u6 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
7'FDI`e[ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
THHrGvb 下面是修改过的unary_op
3(P^PP8 475yX-A template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
vy/U""w` class unary_op
kF'^!Hp {
#1Mk9sxo Left l;
EZ #UdK_ *lv)9L+0 public :
@RotJl/> O;[PEV~ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
La%\-o )DMu`cD template < typename T >
)ufHk struct result_1
%Hv$PsSJ {
yb/<
7 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
W9 y8dw. } ;
Orh5d7+S uZZ[`PA( template < typename T1, typename T2 >
3M{!yPlj struct result_2
rP ;~<IxEr {
(Wr;:3i typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Y^LFJB|b4 } ;
D,xWc|V qt]QO1pAd template < typename T1, typename T2 >
IZ')1 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!|_
CXm
T| {
wlqV1.K return OpClass::execute(lt(t1, t2));
u#p1W|\4 }
M)Rp+uQ
hM\QqZFyp template < typename T >
~m!>e])P?X typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
hx4!P( o1 {
g|<)J-`Q return OpClass::execute(lt(t));
=khjD[muC }
3FUZTX]Q1 $Br^c< y } ;
~p;<H )I]E%ut{4, Tp`)cdcC[ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
ZC"6B(d 好啦,现在才真正完美了。
]+0-$t7Y 现在在picker里面就可以这么添加了:
m?<8 ': R
$'}Z template < typename Right >
3FPy"[[ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
&Wd,l$P<O {
2?t(%uf] return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
e::5|6x }
hPr 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。
#!#V!^ o d\;M F dMGu9k~u N["c*=x ZfT%EPoZ: 十. bind
-Qnnzp$] 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
nWFp$tJ/R 先来分析一下一段例子
mMN oR] lNsPwyCoj I-/PzL<W P int foo( int x, int y) { return x - y;}
y=h2_jt bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
vCH>Fj"7 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
^e@c
Ozt 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。
6}iIK,Om 我们来写个简单的。
}/c.>U 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
P05_\
t 对于函数对象类的版本:
sbK0OA ccD+o$7LT template < typename Func >
s+zb[3} struct functor_trait
KXw
\N! {
wT*N{). typedef typename Func::result_type result_type;
jv2l_ } ;
7/Lbs 对于无参数函数的版本:
czMLvPXRx l^$:R~gS template < typename Ret >
PNc200`v4_ struct functor_trait < Ret ( * )() >
vJ"@#$. {
t ?bq~!X typedef Ret result_type;
w-/bLg[L?$ } ;
S\0"G* 对于单参数函数的版本:
:\80*[=;Z yrsP'th template < typename Ret, typename V1 >
_9n.ir5YX struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
u x:,io {
S<p
"k] typedef Ret result_type;
sK?[1BI } ;
,}{E+e5jh7 对于双参数函数的版本:
=Rb, `% -^#Ix;% template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
)_j.0a
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
|:!0`p{R {
D<xP x typedef Ret result_type;
U7PA% } ;
)%^ oR5W 等等。。。
-D!F|&$ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
I*lq0& boN)C?"^h template < typename Func >
*[.\S3K` struct func_return
7ZZSAI {
2A`EFk7_X template < typename T >
P45q}v struct result_1
ke3=s {
*EV] 8 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
_^a.kF } ;
m@zxjIwT ^S<Z'S template < typename T1, typename T2 >
QyHUuG|g struct result_2
y|MW-|0=! {
t4gD*j6J3 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
sp_(j!]jX } ;
XLmbpEh } ;
%{}Jr` 3tr?-l[N\ $ng\qJ"HF 最后一个单参数binder就很容易写出来了
];uvE? 55 U Ciq'^, template < typename Func, typename aPicker >
1]hMA\x class binder_1
)3..7ht3^5 {
<CA
lJ Func fn;
PKjA@+ aPicker pk;
iicrRGp3 public :
ie$=3nZJ} ~!:F'}bj template < typename T >
m2_&rjGz struct result_1
^1Yx'ua' {
{.!:T+'Xi\ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
.5dZaI) } ;
|fw+{f {qx"/;3V template < typename T1, typename T2 >
QGLm4 Wl9 struct result_2
.IKK.G {
_&dGo(B typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
aB'<#X$x } ;
sL\|y38' pnqjATGU binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
;bAy7 I)Y$?" template < typename T >
|Zt=8}di typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$~:hv7% {
mB1)! return fn(pk(t));
"n8_Ag@r }
;l`8w3fDt template < typename T1, typename T2 >
u@gYEx} typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
nEGku]pCH{ {
-Z;:_"&9 return fn(pk(t1, t2));
Jhj]rsGk }
G)e 20Mst } ;
k~q[qKb8y: [j![R <v2R6cj5 一目了然不是么?
\\/X+4|o' 最后实现bind
AVcZ.+? SU#|&_wtr! He]F~GXP template < typename Func, typename aPicker >
PkVXn
picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
}F3Z~ {
:JN3@NsK return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
/NkZ;<uxJ }
Iy,)>V%iZV D^TKv;%d 2个以上参数的bind可以同理实现。
_n_i*p
'2 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
)Tb;N pD>3c9J'^F 十一. phoenix
J`x9XWYw Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
kh5V&%>? }BfwMq4E)n for_each(v.begin(), v.end(),
aSK$#Xeu (
##n\9ipD do_
P,%|(qB [
.9ROa#7U;n cout << _1 << " , "
@eMyq1ZU ]
*Zc-&Dk:Ir .while_( -- _1),
h5Z\9`f[ cout << var( " \n " )
ZU@V]+ww )
!PQRlgcG );
un/eS-IIh brVT 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:
:heJ5*!, 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
(*;u{m= operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
jG^~{7# 那么我们就照着这个思路来实现吧:
zeua`jQ y7w>/7q Jg Xbs+. template < typename Cond, typename Actor >
Zg'[.wov class do_while
%kUJ:lg;d {
[cH/Y2[ Cond cd;
vIG,!^*3 Actor act;
xz%ig^L public :
o _CVZ template < typename T >
y~d W=zO struct result_1
r'!l`
gm,S {
*CG2sAeB typedef int result_type;
h\dIp`H } ;
h!Q>h7 _AO0:& do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
'v,W
gPe =DCQ!02 template < typename T >
/#
eBDo typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Ltj}>.+ {
>2|#b do
[L\w]6 {
kQb0pfYs act(t);
4v!@9.!vQ }
6JL
7ut while (cd(t));
|-R::gm return 0 ;
f>'7~69 }
=?2y
<B } ;
c]LH. eJwr L"Gi~:z 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
*[U:'o`67 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。
q+DH2&E' 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。
fg9sZ%67]\ 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。
_I!Xr!!)a0 下面就是产生这个functor的类:
vIRE vj#U m=K XMX ^w HMKC template < typename Actor >
.SsIU\[) class do_while_actor
;e{2?}#8& {
kj8zWG4KH Actor act;
`SG70/ public :
5FzRusNiA do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
I)x:NF6JO :.~a[\C@V< template < typename Cond >
jTqba:q@ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
V.F 's(o } ;
Cjh&$aq Q?>#sN, wiVQMgi` 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
?1{`~)" 最后,是那个do_
@U)'UrNr~ 6M6QMg^ ,'9tR&S$_ class do_while_invoker
a_ P[J8j {
! $iR:ji public :
Cb13 Qz template < typename Actor >
)_=&)a1U do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
oY]VP+b! {
7Y)wu$!7} return do_while_actor < Actor > (act);
,VZ&Gc }
d;=,/a } do_;
!69^kIi$ 1D`RR/g& 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
{7wvC)WW 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
ky#6M?
\ 最后来说说怎么处理break和continue
e\dT~)c 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。
\(CW?9) 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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