一. 什么是Lambda
^eCMATE 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
eq7>-Dmi@ 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,
NFBhnNH+ 8'0I$Qa4 Ab:+AC5{ UO_tJN#X class filler
-X,[NI3 {
L~&r.81 public :
WXJ%hA void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
,qK3
3Bn } ;
Qjd<%!]+\ /fC8jdp& kZ<"hsh,Y' 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
v|; }}ol g I@I.=y [?moS! Kb*X2#;* for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
A%%Vyz eBg:[44V 71OQ?fc 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
~cb7]^#u1l xcE<|0N
: ,2`FSL%J Q<fDtf} 二. 战前分析
05Y4=7,! 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
&4jc3_UKV 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
!ZzDSQ; 9{XV=a v uN9J?j*ir for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
,?`Zrxe[ /* --------------------------------------------- */
3s$vaV~(a vector < int *> vp( 10 );
-=a,FDeR transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
nn{PhyK /* --------------------------------------------- */
_?c7{ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
4-~S"T8<u /* --------------------------------------------- */
roHJ$~q? int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
oS#PBql4 /* --------------------------------------------- */
{6gY6X-R for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Ql{:H5 /* --------------------------------------------- */
"aJfW for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Q;0g 3\0,>L9ET@ }BJR/r D;+sStZK3 看了之后,我们可以思考一些问题:
P8n |MN 1._1, _2是什么?
K)s{D]B 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
p\ _& 2._1 = 1是在做什么?
T!Z).PA# 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
o' Kl+gw4 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
3D2i32Y@! #Mrc!pT]xy W?R@ eq.9 三. 动工
7~m[:Eg6[s 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
v)%0`%nSR tDn:B$*}W, R 9b0D>Lxt
u E<1PgW template < typename T >
,<!v!~Iy class assignment
Vl%UT@D| {
r Zg(%6@ T value;
V[ 'lB.&t public :
+CXtTasP assignment( const T & v) : value(v) {}
n+SHkrW template < typename T2 >
pRGag~h|E T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
sz+%4T } ;
(svKq(X .r\|9 *j< 87yZd8+) 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
in#lpDa[ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
r74'
_y )h`8</#m{ MWJ} D2 X~tl5< class holder
OI^sd_gkZ {
L^xh5{ public :
{YF(6wVl template < typename T >
J*;= f8 assignment < T > operator = ( const T & t) const
OZ6:u^OS] {
xt1Ug~5 return assignment < T > (t);
pmgPBiU> }
~UQXt r } ;
T*jQzcm~? 6}>CPi# )8*}-z 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%>O* L-[A1#n static holder _1;
uo-1.[9ds Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
eNu]K,rT @|EWif| for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
sr-tZ^d5S? 而不用手动写一个函数对象。
jhH&}d9 ) m(!lDz3 g+3_ $qIQ+ A\ r}V- 四. 问题分析
tX~*.W: 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
*NCkC
~4 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
?ZP@H
_w6} 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
tui5?\ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Hd57Iw 下面我们可以对这几个问题进行分析。
qijQRxS ,Rdw]O
五. 问题1:一致性
(CInt_dBw~ 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
o^v]d7I8b 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Nj=0bg"Qg5 rr]-$]Q struct holder
qFN`pe, {
8,-U`. //
d9q`IZqee template < typename T >
!nL>Ly T & operator ()( const T & r) const
G>,43S!< {
gubw&W return (T & )r;
;$'D13 }
@K\hgaQ } ;
W<>R;~) ?10L *PD@ 这样的话assignment也必须相应改动:
VWrb`p@ ~Z' /b|x<3 template < typename Left, typename Right >
</!GU* class assignment
E?S {
m{f+! Left l;
aRy" _dZ2 Right r;
|J$Bj? public :
Egmp8:nZl@ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
^J'O8G$ template < typename T2 >
%#TAz7 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
epgAfx-_OH } ;
& tjL*/ HutQx 同时,holder的operator=也需要改动:
4Q:r83# +<bvh<]Od template < typename T >
!GnwE assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
7n]ukqZ {
TjicltQi4 return assignment < holder, T > ( * this , t);
X}g"_wN,g> }
z&yVU<;
2`J#)f| 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。
('Ha$O72 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
*#83U? M)3'\x: return l(rhs) = r;
`#4q7v~>oe 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
'm0_pM1:D 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
y+h/jEbM</ Yf_/c*t\5 template < typename Tp >
m-]F]c=)w< class constant_t
p^ ONJL {
o_a' <7\#i const Tp t;
|k#EYf#Y public :
r4Xaa< constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
S
9|^VU template < typename T >
{01^xn. const Tp & operator ()( const T & r) const
M[P1hFuna {
|h& q return t;
mFt\xGa }
mYbu1542'n } ;
a fLE9 M[cAfu 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
(-xVW#39 下面就可以修改holder的operator=了
iy|;xBI, a]!u
go} template < typename T >
.|@2Uf assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
1BSn#Dnj {
Q-J} :U return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Q5]rc`}
5 }
6Ev+!!znu Tnas$=J 同时也要修改assignment的operator()
WO$8j2!~# F`>qg2wO template < typename T2 >
x"A\Z-xxz T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
G"ixw 现在代码看起来就很一致了。
#'.
' |z 5t|$Yt[ 六. 问题2:链式操作
LI>Bl 现在让我们来看看如何处理链式操作。
h{ZK;(u$ 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,q.RWuII 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。
! LCy:>i!d 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。
,(f({l[J} 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
'p)DJUwt ~5>TMIDiuR template < typename T >
f|Nkk*9$ struct result_1
>M^:x-mib {
>sQf{uL typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
*ZIX76y<!A } ;
iD/+#UTY S<z 8 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:
N{<5)L~Y !Wj`U$]; template < typename T >
3xgU=@!; struct ref
=&PO_t5)z {
hqV_MeHv' typedef T & reference;
L s+zJ1 } ;
yq!peFu template < typename T >
Y=,9 M struct ref < T &>
+_jM$?:F} {
3Xy~ap>Y typedef T & reference;
bI8')a } ;
#mD_<@@ ?rziKT5OOC 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
=i6k[ rg %vbov}R template < typename T >
_+Z5qUmQ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
!wC(
]Y {
KN&|&51p} return l(t) = r(t);
[E/. r{S }
v1/Y0 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。
/#SH`ZK 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
1GPBqF 9A87vs4[ 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
/S @iF _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
R
G~GVf _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
;p87^: +5 调用divide的对象返回一个add对象。
x6ayFq= 最后的布局是:
5Q: %f Add
?)Je%H / \
7>F [7_ Divide 5
At!@Rc / \
) )t]5Ys%; _1 3
%'VzN3Q5V 似乎一切都解决了?不。
^1<i7u 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。
&Lbwx&!0b 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。
?!.J0q 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:
bdEIvf7 lq a~ZF* template < typename Right >
!pHI`FeAV assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
"sWsK
% Right & rt) const
/FjdcH= {
G-,0mo return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
OLV3.~T }
jvpv1>KYV 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
F+L%Ho;@P 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- HB' 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。
3Bcv"O,B!{ 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。
X$?0C{@.} 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
d(9-T@J 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
i 1Kq(7 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
oE2VJKs<B h8-uI.RZ template < class Action >
}a#=c*+_ class picker : public Action
(Ffa{Tt! {
w c\`2( public :
TX7dwmt)N picker( const Action & act) : Action(act) {}
sHPj_d# // all the operator overloaded
[+="I
& } ;
&.PAIe. c= ?Tu Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
BqDsf5}jpA 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
JB=L{P J D(WV
k template < typename Right >
3{$ >-d picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
NiQ Y3Nj {
SR_-wD return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Tt=;of{ }
%a:T9v p#3G=FV Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
m3^D~4 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。
mx#)iHY sCp)o,; template < typename T > struct picker_maker
DghqSL^s {
=NSunW! typedef picker < constant_t < T > > result;
d(Hqj#`-31 } ;
AYfe_Dj template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
s,l*=< {
BuUM~k&SY typedef picker < T > result;
vNdW.V} } ;
P>^$X l3/Cj^o4 下面总的结构就有了:
}*O8]lG functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
@\M^Zuo picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
%!A-K1Z\D picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
4vND ~9d 至此链式操作完美实现。
L3 KJ~LI ;0NJX)GL J6ed 七. 问题3
t<RPDQ> 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
Kaaz,C.$^ ="PFCxi template < typename T1, typename T2 >
XqwP<5Z ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
.F[5{XV {
Wg<o%6` return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
<I 0om(P }
E*kZGHA DF'~ #G8 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:
G*~CB\K_ Xq "Es template < typename T1, typename T2 >
Dz/MIx struct result_2
5 PP^w~n {
9[DlJ@T} typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
J3B+WD] } ;
1]vDM&9 ?_v_*+b_ 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?
$ f||!g 这个差事就留给了holder自己。
gvL*]U7 S,f#g?V x?od_M;*8; template < int Order >
r=p^~tuyxr class holder;
$iA:3DM07 template <>
~PU}==*q class holder < 1 >
kV8qpw}K {
J aJ/|N public :
@\>7
wt_' template < typename T >
P
m&^rC; struct result_1
5H|7DVG {
=WEDQ\ c typedef T & result;
K4I/a#S'@6 } ;
VW;E14 template < typename T1, typename T2 >
M a3}w-=; struct result_2
ZS`Kj(D {
MmFtG- typedef T1 & result;
{~G~=sC$ } ;
LlVbY=EX7 template < typename T >
?crK613 t typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
bfpoX,: {
':DL return (T & )r;
-.L )\ }
09{ s' template < typename T1, typename T2 >
U!E}(9
tb typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
563ExibH {
N^k&
8 return (T1 & )r1;
7{9M
^.} }
v yt|x5 } ;
<'BsQHI .CNwuN\ template <>
FPPl^ class holder < 2 >
rEbH<| {
Vock19P public :
7(P4KvkI template < typename T >
/;!I.|j struct result_1
Xn>>hzj-x? {
pRUQMPn ( typedef T & result;
6z:/ma^
} ;
73SH[f[g template < typename T1, typename T2 >
{.DY\;Q struct result_2
uc|ej9N {
bqaj~:}@ typedef T2 & result;
[$:L|V!{ } ;
#q-fRZ:P template < typename T >
TefPxvd typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
)HvBceN {
-"^xg" return (T & )r;
+Hp`(^( }
;E>#qYC6 template < typename T1, typename T2 >
LB9W.cA
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
| h+vdE8 {
c\O2|'JzE return (T2 & )r2;
e<FMeg7n }
Z`zLrXPD) } ;
koE]\B2A6 d>Nh<PqH6 ^&$86-PB/ 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
Tks"GlE*D 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
'$J M2 u 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
-lAY*2Jg hTcU
%Nc return l(i, j) = r(i, j);
.[3C 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Ttp%U8-LJR 5w+&plIJ return ( int & )i;
c~OvoTF, return ( int & )j;
kLpq{GUv: 最后执行i = j;
PSX
o" 可见,参数被正确的选择了。
$xF[j9nM _N>#/v)Yi _+~&t9A! >hV2p/D JZE@W-2 八. 中期总结
o|#F@L3i 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:
[,MK)7DU 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
0"ooHP$1 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
Ww#!-,*]o 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
pF8+<
T3y ELG9ts+5Uj ZPz=\^ NzeiGj [;ZC_fD vF>]9sMv 九. 简化
_>?.MUPB 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
Q:T9&_| 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
4 ?[1JN> 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
joZd 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
8pp;"
"b +-*/&|^等
o)DO[ 2. 返回引用。
.~q>e*8AH =,各种复合赋值等
/^bU8E&^M 3. 返回固定类型。
n[# **s 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
g-NrxyTBlx 4. 原样返回。
|`{$Ego: operator,
[X8EfU} 5. 返回解引用的类型。
>l=^3B,j operator*(单目)
%=\*OIhl 6. 返回地址。
'
~fP#y operator&(单目)
U}5]Vm$] 7. 下表访问返回类型。
;cp||uO operator[]
CVEo<Tz 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
82?LZ?!PD operator<<和operator>>
kc}|L9 AR&l9R[{N OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
NLxR6O4}8 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
"ctZ"* 9U=6l]Np template < typename Left >
=A$d)& struct value_return
cR*~JwC: {
AEElaq.B template < typename T >
{MDM= ;WP_ struct result_1
]#G1
]U {
0[N1SY\lj typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
}n'W0Sa } ;
[
q[2\F?CE V{x[^+w7X~ template < typename T1, typename T2 >
tYSfeU struct result_2
GZY:EHuz[ {
0<fQjXn typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
BlcsDB =ka } ;
YIb7y1\UM } ;
`9P`f4x $&Z#2
X. NVB#=!S 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
C',uY7}< Sl%6F! 下面我们来剥离functor中的operator()
/;E=)(w 首先operator里面的代码全是下面的形式:
:_,3")-v .NxskXq) return l(t) op r(t)
zG^$-L.n return l(t1, t2) op r(t1, t2)
4%JJ}{Ff return op l(t)
UQ@szE return op l(t1, t2)
&0J8ICd= return l(t) op
3v `@** return l(t1, t2) op
\YF07L]qs- return l(t)[r(t)]
KDA2
H> return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
s vS)7]{cU {/>uc,8O 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:
>*n4j: 单目: return f(l(t), r(t));
EV-# E return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Bqb`WX[<` 双目: return f(l(t));
'R42N3|F return f(l(t1, t2));
zvdIwV&oT 下面就是f的实现,以operator/为例
S1C#5= "I{Lcn~!@ struct meta_divide
ltNY8xrdGN {
6KD-nr{S template < typename T1, typename T2 >
z92Xc static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
>!tfvM2X{ {
kV!1k<f return t1 / t2;
0I2?fz) }
4p6T0II_$ } ;
M&H,`gm ocp 这个工作可以让宏来做:
`G:hC5B t\Qm2Q)> #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Vh]=sd<F template < typename T1, typename T2 > \
zTi
8 y<} static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
L;+e)I] 以后可以直接用
jX*gw6! DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
+[$Td%6 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
jyidNPLm4 (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
t2rZ%[O r@wE?hK %*IH~/Ld;] 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
`49!di[ 3Ljj|5.q template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Lc "{ePFh class unary_op : public Rettype
ZU2D.Kf_: {
wnQi5P+ Left l;
s*eM}d.p public :
")nKFs5 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
%/hokyx /BhP`a%2Q template < typename T >
Ke~!1S8= typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!FB2\hiM {
w6^TwjjZ$ return FuncType::execute(l(t));
,JPDPI/a }
#$!^1yO ?g0dr?H template < typename T1, typename T2 >
{Hvkn{{' typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]+tO {
]@ Vp:RGMr return FuncType::execute(l(t1, t2));
Y$+v " }
2^U?Ztth6 } ;
Xd1+?2 ~L>&p ??++0<75 同样还可以申明一个binary_op
Gvr>n@n '] _7Xa' template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
t_(S e class binary_op : public Rettype
:r{W)(mm {
7ks!0`` Left l;
.E{FD%U Right r;
8&bNI@:@ public :
rm|,+{ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
6Yqqq[#V/ m93{K7O2e template < typename T >
)5o6*(Y typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
uOZSX.o^ {
PMvm4< return FuncType::execute(l(t), r(t));
RL/5o" }
x_/H 2_Cp}Pj template < typename T1, typename T2 >
Lg2PP#r typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
WW7E*kc {
oB'5': return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
"39mhX2 }
~uB@o KMru } ;
\rS-}DG m+ #G* A$;*O) 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
%0f*OC 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
[RTo[-ci2 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
V_|HzYJJ5 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
_LWMz=U=J/ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
x$S~>H<a 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。。。
+]hc!s8 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
E|6@h8# 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)
@9k/od@mW 下面是修改过的unary_op
\Z~
<jv l9H-N*Wx template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
X6?Gxf, class unary_op
yDpv+6(a {
9R&.$5[W(s Left l;
B\;fC's+ *;lb<uLv public :
xz7CnW1 F^=y+}]= unary_op( const Left & l) : l(l) {}
jo0XOs /u"Iq8QA template < typename T >
Ie8K[ > struct result_1
E!,jTaZz {
x"Ij+~i{l typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
V@1,((,l } ;
c5[~2e gDH|I;! template < typename T1, typename T2 >
E
<r;J struct result_2
:`4LV {
5yroi@KT typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
%@C$xM" } ;
fRzJiM{ T+!0`~` template < typename T1, typename T2 >
s>TC~d82 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
x LK,Je {
!__^M3S,k return OpClass::execute(lt(t1, t2));
mxwG~a'_ }
sq8O+AWl h{?f
uoZj% template < typename T >
\PmM856=ms typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
H;FzWcm {
P1`YbLER5 return OpClass::execute(lt(t));
QX.U:p5C }
8yuTT^ Imo?)dYK } ;
XhOg> mt-t8~A =]<X6!0mR 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
u:^9ZQ+ 好啦,现在才真正完美了。
j?!/#' 现在在picker里面就可以这么添加了:
dmMrZ1u2 G/KTF2wl7 template < typename Right >
~BXy)IB6 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
?.nD!S@ {
@\=4 Rin/q return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
>vuR:4B }
g_"B:DR 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。
J^pq< F}5skD= %V-Hy ;V 3tmS/tQp GbC JGqOR 十. bind
}5QUIK~NA 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。
U(<~("ocN 先来分析一下一段例子
xp"F)6 H.[(`wi!I pJQ_G`E int foo( int x, int y) { return x - y;}
df$pT?o bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
\T;(k?28HN bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
:&s8G* 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
]TsmW ob 我们来写个简单的。
2]tW&y_i 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
AxCFZf 5 对于函数对象类的版本:
1EliR uJ *+J`Yk7} template < typename Func >
O+~@S~ struct functor_trait
\Oe8h#% {
o~VZ%B typedef typename Func::result_type result_type;
`Z
(` } ;
Z$K[e 对于无参数函数的版本:
$rQi$w/ B)qcu'>iy template < typename Ret >
;]%Syrzp struct functor_trait < Ret ( * )() >
4uv*F:eo {
74KR.ABd typedef Ret result_type;
Z%VgAV>> } ;
BM02k\% 对于单参数函数的版本:
=>xyJ->R d s}E|Q template < typename Ret, typename V1 >
VS5D)5w# struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
[iN\R+: {
kg$w<C@#" typedef Ret result_type;
sg_%=; } ;
,{#L i 对于双参数函数的版本:
-.UUa *47%|bf` template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
+3-f$/po struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
FF30VlJ {
/I0}(;^y typedef Ret result_type;
%nj{eT } ;
sfCU"O2G 等等。。。
^<Sy{KY 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
t\-;n:p- sTECNY=l template < typename Func >
EB5^eNdL struct func_return
x<) T,c5Y {
ODPWFdRar template < typename T >
G5$YXNV struct result_1
C)ebZ3 {
-$(2Z[ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
0C0ld!>r } ;
~*RBMHs l>@){zxL template < typename T1, typename T2 >
j.29nJ struct result_2
gCW
{$d1= {
ujbJ&p
typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
ZJ|&t } ;
<{k8 K6 } ;
OJ)XJL Cvtz&dH iZ2nBiQ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
R|!4klb N-Sjd%Z template < typename Func, typename aPicker >
2?c%<_jPA class binder_1
;VPYWss {
ljk,R
G Func fn;
gg
:{Xf*` aPicker pk;
"'U]4Z%q! public :
~P+;_ iiV'-!3w template < typename T >
DbH'Qs?z struct result_1
WL1$LLzN {
mUwGr_)wj typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
X%Ta?(9|.^ } ;
w;V+)r?w ^e1mK4` template < typename T1, typename T2 >
#(r1b'jfP struct result_2
SHe547X1 {
6Zq7O\ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
| <- t } ;
w)%/Me3o F ss@/- binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
>Gr,!yP RVa{% template < typename T >
sm;\;MP*yH typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
E>`gj~ {
Rj/ y.g return fn(pk(t));
O*hQP*Rs }
4d
$T6b template < typename T1, typename T2 >
@s~*>k#"# typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
v^1n.l %E {
4XArpKA return fn(pk(t1, t2));
u$y5?n| }
lgh+\pj } ;
3 bll9Ey Ip;;@o&D "$N 4S9U 一目了然不是么?
ug9]^p/)^ 最后实现bind
JS0957K .Wvg{ S- !v]~ut !p template < typename Func, typename aPicker >
_Wo(;'. picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
j9$kaEf {
8jU6N*p/ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Ia*T*qJu }
-v?)E
S <~35tOpv 2个以上参数的bind可以同理实现。
)r:gDd#/X 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。
?F@X>zR2 OT}^dPQe 十一. phoenix
+&8'@v$ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
1Et{lrgh
f u#v];6N for_each(v.begin(), v.end(),
<=PYu:]h (
YC d do_
!_j6\r= [
17B` cout << _1 << " , "
gYvT'72 ]
N1espc@j .while_( -- _1),
NIxtT>[+3 cout << var( " \n " )
>Mk#19j[/ )
qc@v"pIz'S );
bn0Rv aq%i:}; 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:
(t2vt[A6ph 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
)TyI~5>; operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
|FJc'&) J" 那么我们就照着这个思路来实现吧:
!jyy`q= Rln@9muXA 'n!kqP template < typename Cond, typename Actor >
R'p-
4 class do_while
P(Q}r7F~( {
3"iJ/Hc}9 Cond cd;
o.KE=zp&z Actor act;
m[6c{$A/w public :
tf?"AY4 template < typename T >
K8|>" c~ struct result_1
|bv7N@?e {
\-R\xL typedef int result_type;
Z6_E/S } ;
L QA6iZBP Tlz~o[`& do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
r>x>aJ be:=-B7! template < typename T >
)dZ1$MC[ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
3C(V<R? {
jinXK do
.+dego: {
=z
+iI; act(t);
Q@? {|7: }
gWHjI3; while (cd(t));
{
^
@c96& return 0 ;
^F`\B'8MF }
lxXIu8 } ;
@[w.!GW% glgXSOj yu@u0vlc 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
5{O9<~, 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。
%Y<3v\`_ 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。
"BD$-] 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
lehuJgz'OO 下面就是产生这个functor的类:
nTxN>?l2E 53)*i\9& Lo^gg#o template < typename Actor >
<%EjrjdvL+ class do_while_actor
C+X-Cp {
6eHw\$/ Actor act;
z)XIA)i6 public :
I<LIw8LI do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
/faP@Q3kR y`p(}X`> template < typename Cond >
&U0Y#11Cx picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
5qQ\ H} } ;
F@Cxjz "IKbb7x C#D8
E.W 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
anxwK47 最后,是那个do_
Lt\=E8&rh 7F
1nBd <Z\j#p: class do_while_invoker
B*T;DE {
>`u/#mrd public :
g,d'&r"JWt template < typename Actor >
b{hdEb do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
i@hW" [A {
C{P:1ELYXH return do_while_actor < Actor > (act);
W"ldQ }
p28=l5y+ } do_;
g"Gj8QLDz Nkg^;-CV0 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
z2cd1HxN 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
%8~g#Z 最后来说说怎么处理break和continue
T$Rj/u
t1 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。
K1[(%<Gp 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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