一. 什么是Lambda
{7Dc(gNS 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
'9{H(DA 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,
I/XVo2Ee G1$DVGo $Snwx GrVvOJr class filler
H# 2'\0u {
6CY_8/:zL public :
l]oGhM; void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
<0JW[m } ;
<9\_b6 zh*NRN <:q]t6]$ 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:
V9B $_j4 6l:CDPhR ;d?4phl-. M?)>,
!Z) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
vJl4.nk KXicy_@DC` wQPjo!FEX 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
8$?a?7,>| xqbI~jV# He">kJx VdVca1Z 二. 战前分析
^hY<avi6s 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。
Pg*ZQE[ME8 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
M;\K+, _F,@mQ$! 7F)HAbIS for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
owmA]f /* --------------------------------------------- */
l~ F,i n. vector < int *> vp( 10 );
xjR/K&[m transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
L|!9%X0. /* --------------------------------------------- */
ZiVT c/b sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
,^AkfOY7" /* --------------------------------------------- */
(Q#A Br8 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
CFRo>G /* --------------------------------------------- */
z~z.J] for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
DC[-<:B /* --------------------------------------------- */
iCc@N|~ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
PS(LD4mD xU67ztS'E' |JuXOcr4 A3Ltk 2< 看了之后,我们可以思考一些问题:
``>WFLWTn 1._1, _2是什么?
Bz/NFNi[p 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
`P :-a7_ 2._1 = 1是在做什么?
m(*CuM[E 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
(doFYF~w Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
G>*s+ Tvf]OJ9N 6`X#<#_& 三. 动工
CO4*"~']t 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
j&Z:|WniK i>b^n+74> BR"*-$u0; /F/`?=1<$ template < typename T >
i&"I/!3Q@ class assignment
3YA !2 {
urXM}^ T value;
iwrdZLE public :
l ^\5Jr03 assignment( const T & v) : value(v) {}
E*rDwTd template < typename T2 >
T'fE4}rY T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
!C#q } ;
8h;1(S)*Z S`"IM? 0~an\4nh 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
gt}/C4| 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
N
@]*E lyv9eM 1)%9h>F7 s{<rc> class holder
MEq
()}7P {
0D$+WX public :
NZdQz template < typename T >
{PYN3\N, assignment < T > operator = ( const T & t) const
%<I0-o {
4y%N(^ return assignment < T > (t);
mxP{"6 }
vP88%I; } ;
2 B5kpmH: _y5b>+ %DzS~5$G 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:
{_ewc/~ }ndH|, static holder _1;
3#0nus|=S Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
PJh\U1Z
uop_bJ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
j0:F E 而不用手动写一个函数对象。
~mmI]
pC a/`fJY6rR 4.CLTy3W Y @pkfH 四. 问题分析
7m@pdq5Ub 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。
{*>$LlL 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
YR~g&E#U^ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
;) (qRZd6 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
s+Ln>c'|o 下面我们可以对这几个问题进行分析。
X o{Ce%L >.J68x 五. 问题1:一致性
CF =#?+x 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
C+-~Gmrb(7 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
a]
>|2JN<& ]#S.L' struct holder
!=q {1\# {
KJcdX9x //
8=)Aksu template < typename T >
[-vd]ob T & operator ()( const T & r) const
"wexG]R=5 {
P%B1dRa return (T & )r;
Gash3}+ }
-"!V&M } ;
] p'+F BniFEW:< 这样的话assignment也必须相应改动:
%>5Ht e< Jg;Hg[ template < typename Left, typename Right >
vAwFPqu class assignment
,MOB+i(3*u {
)k29mqa` Left l;
`d3S0N6@ Right r;
sy/J+== public :
nb0<.ICF%R assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
2MB\!fh template < typename T2 >
"%A[%7LY T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
?vf\_R'M } ;
&WvJg#f Q+dBSKSK 同时,holder的operator=也需要改动:
f_.1)O'83 Ob0=ZW`+& template < typename T >
vlzjALy assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
J8? 6yd-7 {
gY*Cl1 Iz return assignment < holder, T > ( * this , t);
h/-7;Csv }
e/@udau R>pa? tQgK 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
\EB]J\x< 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
h`3;^T !v`q%JW( return l(rhs) = r;
s.GTY@t 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
w[4SuD 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Dtd
bQF pc-'+7Dh> template < typename Tp >
Hvor{o5|tB class constant_t
\ov>?5 {
_eO+O=j_x const Tp t;
Of([z!'Gc public :
Ie4*#N_ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
uz'beE template < typename T >
|W:kzTT-T const Tp & operator ()( const T & r) const
'*-X3p {
b;!ilBc return t;
S$muV9z2= }
*p.ELI1IC } ;
:*c@6;2@ o#0NIn"GS/ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
5\QNGRu" 下面就可以修改holder的operator=了
:peBQ{bj &[RC 4^;\V template < typename T >
RA.@(DN& assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
vkbB~gr@* {
;;l( return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
.=^h@C*
}
Mh3zl B(^fM!_%-6 同时也要修改assignment的operator()
;]nU-> @&EE/j^ template < typename T2 >
E8NIH!dI T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
G*J(4~Yw} 现在代码看起来就很一致了。
QW6k!ms$ |S>nfL{TQe 六. 问题2:链式操作
3t%uUkXl 现在让我们来看看如何处理链式操作。
S@_@hFV jd 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
& 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。
}$AC0 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。
X4%*&L 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
L/<Up m^]/
/j template < typename T >
f<kL}B+,Og struct result_1
6{+~B2Ef {
=797;|B H typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
-U*XA } ;
$T3/*xN 5-]%D(y 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
{MYlW0)~ 7*[>e7:A template < typename T >
6e~+@S struct ref
kO2im+y {
WQ"ZQ typedef T & reference;
+;;fw |/ } ;
EidIi"sr template < typename T >
D0x+b2x^ struct ref < T &>
L~ 1Lv? {
@uH7GW}$g typedef T & reference;
?pQ, 5+8 } ;
}T(|\
X vBM\W%T|d 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
?0_i{BvN &V$'{ template < typename T >
R9=,T0Y
p typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
jl:O~UL6i {
/9GqEQsfM return l(t) = r(t);
'u696ED4 }
+m>Kb edl 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。
GD< Afni 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
*r9I
1W 4r5,kOFWb 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
lbv, jS _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
x!"!oJG^k _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
*FG@Dts^& +5 调用divide的对象返回一个add对象。
(iWNvVGS 最后的布局是:
W:EXL@ Add
n\cP17dr / \
88G[XkL$2 Divide 5
;=uHK'{ / \
`yC
R.3+ _1 3
eJy@N 似乎一切都解决了?不。
IOmIkx&`GP 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
4>5%SzZT\3 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
-,5g cD OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
K5w22L^=+ %LVk%kz template < typename Right >
H56e#:[$ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Ir}&|"~H Right & rt) const
_n{N3da {
j83p[qR7o return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
'`3-X];p }
Ogjjjy84vM 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
&"^A 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。
)Ba^Igb} 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。
/!%P7F 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。
{[Yv@CpN 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。
yY&(?6\{<< 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?
3q1O:b^eo 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:
J-\b?Ra 7rhpIP2n template < class Action >
I=3q#^}[ class picker : public Action
EO|
kiC {
`_v-Y`Z public :
S?8q.59 picker( const Action & act) : Action(act) {}
`I'=d4 // all the operator overloaded
^kXDEKm } ;
y*7ht{B _k
j51= 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。
LI
nN-b# 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:
vys*=48g s;5PHweWf template < typename Right >
k)4|% picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
*dK A/.g {
j,G/[V return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
X=.+XP] }
n*O/X G&Cl:CtC Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
C]r$ 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
N?pD"re)6 oW/&X5 template < typename T > struct picker_maker
[e&$4l IS {
s lPFDBx typedef picker < constant_t < T > > result;
BtqJkdK!;1 } ;
;V%lFP3# template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
r!x^P=f,MJ {
@nZFw. typedef picker < T > result;
%b!p{p } ;
F_I! + 'Y&yt"cs 下面总的结构就有了:
OI`Lb\8pP functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
@9c^{x\4 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
Ok* :;G@ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
?Rl*5GRW 至此链式操作完美实现。
M_XZOlW5 *2>%>qu Stp?? 七. 问题3
uvmNQg
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
iT|+<h -)$)<k template < typename T1, typename T2 >
4ErDGYg} ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}e@j(*8 {
M(2[X/t return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
{+r?g J }
\|T0@V
-l,ib=ne 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:
,-{j. s!+?)bB template < typename T1, typename T2 >
lI5{]?' struct result_2
#2WBYScW0 {
3~ZtAgih% typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
:X$&gsT/, } ;
4XKg3l1 ;N/c 5+ 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?
wvc?2~` 这个差事就留给了holder自己。
-m+2l`DLy Gu%`__ =ecv;uu2 template < int Order >
_zpn+XVdQ class holder;
IC{>q3 template <>
kv'n W class holder < 1 >
{QhvHV {
rzO:9# d public :
Gpgi@
Uf template < typename T >
gB0)ec 0 struct result_1
:#gz)r {
O Ov"h\, typedef T & result;
*v8 ]99N } ;
"?N`9J|j)~ template < typename T1, typename T2 >
h{h=',o1 struct result_2
60p1.;'/a {
c~tkY!c typedef T1 & result;
2'x_zMV } ;
.KB*u*h template < typename T >
:zZtZT! typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
MT V'!Zxs {
/`'50Cj return (T & )r;
f5yd2wKy6 }
FF/MTd}6qG template < typename T1, typename T2 >
6?KsH;L9 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
$[>wJXj3R {
wIY#TBu return (T1 & )r1;
!W3Le$aL }
-bj1y2)n } ;
D'2O#Rj4q Vl'=92t template <>
0<s)xaN>Y class holder < 2 >
[t6)M~&e:_ {
wo_FM
`@ public :
a;h:o>Do5 template < typename T >
sF|$oyDE struct result_1
Cn_Mz#Z {
|C(72t?K typedef T & result;
"qDEI} } ;
.&[nS<~` template < typename T1, typename T2 >
L?Lp``%bI7 struct result_2
MP3E]T~: {
b;}MA7= typedef T2 & result;
t7~mW$}O } ;
nY*ODL template < typename T >
m?m,w$K typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
=-q)I[4# {
=djzE`)0 return (T & )r;
{#;6$dU;( }
cX&c% ~ template < typename T1, typename T2 >
vAVoFL typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
GN>T } {
+V'Z%;/ return (T2 & )r2;
WK=!<FsC$ }
1/{:}9Z@ } ;
2HTZ,W I @z{Gr '<Vvv^Er 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> >。
|FNP~5v 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
;N
j5N B7 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
2+^#<Uok |fJ,+)_( return l(i, j) = r(i, j);
?(|!VLu 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
m.$Oo
Mu' G?"1
z; return ( int & )i;
4s"HO/ return ( int & )j;
O-G@To3\ 最后执行i = j;
iA < EJ 可见,参数被正确的选择了。
eR}d"F4W RM`8P5i]sF 62zlO{ >rJ kO5KZ;+N- wJgM.V"yb 八. 中期总结
%|u"0/ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
r!zNcN(%cs 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
.58AXg 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
#
I<G:) 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
:,7VqCh3@ =]^*-f}J9 svQDSif "Fke(?X' {66vdAu&h< 'shOSB 九. 简化
?Cu$qE!h)[ 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。
vw!i)JO8M 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
XkNi'GJf 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:
wY=ky629 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
s+CWyW@ +-*/&|^等
tz)L`g/J~ 2. 返回引用。
"2;UXX-H =,各种复合赋值等
I m
Tq` 3. 返回固定类型。
B]hZ4.B1 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
2T|L##C 4. 原样返回。
Fdzd!r1 v operator,
#._!.P 5. 返回解引用的类型。
ybB}|4d& operator*(单目)
WL7:22nSHa 6. 返回地址。
Jne)?Gt operator&(单目)
p*N+B
o 7. 下表访问返回类型。
!^N/n5eoz operator[]
sF|lhLi 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
F6 UOo.L)I operator<<和operator>>
!",@,$ CZuxH 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。
YGNX+6Lz 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
lE`ScYG dXOjaS# ~ template < typename Left >
{6KU.'#iF struct value_return
5 i#B?+Y {
Y<|L|b6 template < typename T >
9sRP8Nj| struct result_1
?,Hk]Rl3 {
8!T^KMfz typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
UIyOn` d " } ;
|M0TG c#rbyx?5 template < typename T1, typename T2 >
7IvCMb&%R struct result_2
Pjx9@i {
Gis'IX( typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
;ndg,05_ } ;
6?t5g4q*nn } ;
E+Gea[c ).&$pXj P(Lwpa,S
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
{jv1hKTa !"1bV
[^ 下面我们来剥离functor中的operator()
rKjQEO$yi 首先operator里面的代码全是下面的形式:
;DGWUK.U[H WUxr@0 return l(t) op r(t)
-7yX>Hjl return l(t1, t2) op r(t1, t2)
:<jf}[w! return op l(t)
J6Kfz~% return op l(t1, t2)
D@3|nS return l(t) op
A#p@`|H#B return l(t1, t2) op
1%+0OmV& return l(t)[r(t)]
~ugcfDJ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
co12\,aD ?r@ZTuq# 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:
mhs%b4'> 单目: return f(l(t), r(t));
T^Z#x-Q return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
!KF;Z|_(I 双目: return f(l(t));
|e\:0O? return f(l(t1, t2));
`6M(`*Up 下面就是f的实现,以operator/为例
F4PD3E_# [0rG"$(0Y struct meta_divide
@hv9=v+ {
%Cr-cR0 template < typename T1, typename T2 >
vi=yR static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
IAtZ-cM< {
H;Bj\-Pa return t1 / t2;
O/5W-u }
mki=.l$O } ;
Kp99y EZ=M^0=Hpf 这个工作可以让宏来做:
xr=f9?%R ;3-ssF}k* #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
TLkkB09fvk template < typename T1, typename T2 > \
f8n'9HOw> static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
zb3ir| 以后可以直接用
B
51LZP DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
_}\&; 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
}\irr9, (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。。。)
5<S1,u5 6jnRC*!? -~xd-9v? 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
R0+m7mx#E \2LCpN template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
1DBzD%@Oz class unary_op : public Rettype
!K@yB)9 {
^8\pJg_0 Left l;
G(4k#jB public :
`W/6xm(X5; unary_op( const Left & l) : l(l) {}
w gufk{: y_nh~& template < typename T >
R@EFG%|`_ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Vt&I[osC {
*r_.o;6 return FuncType::execute(l(t));
Comuc }
i<T`]g eFx*lYjA template < typename T1, typename T2 >
FJD*A`a typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
fY `A {
6v1j*' return FuncType::execute(l(t1, t2));
FX'W%_f, }
vD*KJ3(c } ;
[;b9'7j' a#{a{> 9#agI|d~ 同样还可以申明一个binary_op
Hnaq+ _] n[clYi@e template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
7,jqA"9 class binary_op : public Rettype
7Jqp2\ {
$~j]/ U Left l;
[IYs4Y5 Right r;
HsXFglQ public :
!F%dE! binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
gi`ZFq@ +I')>6 template < typename T >
U_J|{*4S.! typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
OO@$jXZB {
VP"L_Um return FuncType::execute(l(t), r(t));
7j]@3D9[:p }
E6US wg[*]_,a template < typename T1, typename T2 >
dzcPSbbpt typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'3xSzsDn {
x^
Wgo`v) return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
,p2
Di }
=*'`\}];" } ;
M\GS&K$lq $pD^O!I)? H@6 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
q80?C.,` 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
;CC[> DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
8?(4E 'vf 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
}{ P}P} 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
Rw7Q[I5z% 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
w?R6$n` 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
4f1*?HX& 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)
ZE1#{u~[y 下面是修改过的unary_op
2{%BQq>C oi!E
v_h template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
1]qhQd-u class unary_op
C{,nDa?| {
d9^h
YS{ Left l;
`Ffn:=Do 8<o(z'&y public :
mT9TSW} R{WG>c unary_op( const Left & l) : l(l) {}
$`riB$v ^yfT7050 template < typename T >
](O!6_'d struct result_1
D4S>Pkv {
7<)
.luV typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
QM$?}>: } ;
@U9ov >E m/{rmtA4 template < typename T1, typename T2 >
Xh{EItk~oO struct result_2
c-3? D; {
'tdjPdw typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
>Qi2;t~G } ;
N_T;&wibO )S5Q5"j&=f template < typename T1, typename T2 >
2yN~[,L typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
J"z8olV {
J4JKAv~3 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
A /o=a# }
U"ZDt w</kGK[O template < typename T >
@1kA%LLK typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
hxv/285B {
u=4tW:W, return OpClass::execute(lt(t));
9SU;c l }
.qHgQ_% r..Rh9v/=E } ;
HWc=.Qq 8'f:7KF t[X'OK0W%3 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
, n+dB2\ 好啦,现在才真正完美了。
Dl7#h,GTc< 现在在picker里面就可以这么添加了:
JU~l {%
;tN`{M template < typename Right >
{?t=*l\S{w picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
m7d? SU {
(l$bA_F\ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
X09&S4 }
,H|V\\ 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。
Iz ,C!c \oaO7w,:" h<}4mo_$ ^c/.D*J[I -ERDW Y 十. bind
JWEqy+,Fjw 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。
9_&.G4%V 先来分析一下一段例子
QYg2'`( x=9drKIw> B>JRta;hj int foo( int x, int y) { return x - y;}
iptzVr#b[ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Bf8 #&]O bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
a*o=,! 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。
UD.$C 我们来写个简单的。
b2 ZKhS8 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
VRT| OUq 对于函数对象类的版本:
|J8c|h< 5I@< 6S&X template < typename Func >
vQ
5
p struct functor_trait
pvcD
61, {
&t`l,]PQ=6 typedef typename Func::result_type result_type;
lh
.p`^v } ;
?a(ApD\ 对于无参数函数的版本:
4D0"Y#&G Z~v.!j0 template < typename Ret >
pWeKN` struct functor_trait < Ret ( * )() >
l].dOso$` {
O,hT<
s " typedef Ret result_type;
VBy=X\w] } ;
{wK98 >$a 对于单参数函数的版本:
rry 33 `2}Mz9mk template < typename Ret, typename V1 >
GsxrqIaD struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
q.~_vS% {
Kc0KCBd8]; typedef Ret result_type;
kWF, *@.B } ;
TVQ9"C 对于双参数函数的版本:
J](AJkGzK 3g)pLW template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
7mt;qn?n struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
L%Me
wU0TZ {
g&X$)V4C typedef Ret result_type;
YGNO]Q~A } ;
F!'y47QD 等等。。。
tpU[KR[- 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
*i&ks>4N K&\xbT template < typename Func >
<-FAF:6$@@ struct func_return
r. :LZEr {
+%oXPG? template < typename T >
]~GwZB'M struct result_1
)} tI8 {
Il,2^54q typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
h#B%'9r } ;
,A4v|]kq] '0lX;z1 template < typename T1, typename T2 >
3Oy?_a$ struct result_2
]*D=^kA0[ {
COZ<^*=A#p typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
;&oS=6$ } ;
P|l62!m< } ;
I^emH+!MW I&
DEF* JN,4#, 最后一个单参数binder就很容易写出来了
GU([A@; }CIH1q3P template < typename Func, typename aPicker >
JUHmIFjZ class binder_1
`8/K+ e` {
'H0uvvhOp Func fn;
k+t?EZ6L aPicker pk;
j KGfm9|zj public :
[vrM,?X -XRn%4EX? template < typename T >
j
Jt"= struct result_1
Op0n.\>
{
p(=}Qqdr8 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Cjc>0)f&. } ;
s IJl9 dG2k4 O template < typename T1, typename T2 >
Arc6d5Q struct result_2
aA7}> {
3"FvYv{ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
}>]V_}h } ;
P%2aOsD0 8iA[w-Pv binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
6#hDj_(, IOhJL'r template < typename T >
UuPXo66F] typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
D<U^FT {
M#Kke9%2 return fn(pk(t));
Y7vUdCj }
MVP|l_2! template < typename T1, typename T2 >
_Wg?H:\ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
v#c'p^T {
Td(eNe_4T return fn(pk(t1, t2));
=p{55dR }
Lz6b9W } ;
B>C+qj@ =S+*=j A M~+}ss 一目了然不是么?
_@2}zT 最后实现bind
!>RDHu2n 71b0MHNkvv JPO'1D) template < typename Func, typename aPicker >
aG_@--= picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
M$YU_RPl+ {
Zaime return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
,=>Ws:j }
B!+rO~ ad)jw:n 2个以上参数的bind可以同理实现。
/]pJ(FFC 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
xbqFek$/r 4*Uzomb?q 十一. phoenix
fab.%$ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
w}|XSJ! HKp|I%b]J for_each(v.begin(), v.end(),
ahICx{hK (
u1 Z;n do_
ty ESDp% [
=-bGH
cout << _1 << " , "
)_C+\K* ]
'Dn\.x^]1 .while_( -- _1),
amTeTo]Tg cout << var( " \n " )
A4uKE"WE )
j)nL!":O );
6C'W *qa.hqas 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:
S4 j5- 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
Jn7T5$pJ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
#B2a? 那么我们就照着这个思路来实现吧:
TW?_fse*[ lQl!TW"aO )2sE9G, template < typename Cond, typename Actor >
S2i*Li class do_while
Xfc+0$U@ {
Y-?0!a=e. Cond cd;
|E?PQ?P Actor act;
W{RZ@3ZY public :
HOaNhJ{7D template < typename T >
JtvZ~s struct result_1
]SC|%B_* {
R?t_tmKXC! typedef int result_type;
<uYrYqN } ;
4%B0H> ObPXVqG"? do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
~U r lfw|Q@ template < typename T >
x{O) n typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
S;0z%$y {
38GkV.e}$ do
\wV^uS {
O=[Q>\p act(t);
N_^PoX935O }
;FGS(.mjlC while (cd(t));
{j6$'v)0 return 0 ;
DaS~bweMw }
3qW]( } ;
Z=9<esx nR]*RIp5 v<@3&bot 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
F;bkV}^ 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。
GaCRo7 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。
$Ge0<6/ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
dl.gCiI 下面就是产生这个functor的类:
5e3p9K`5 gvFJ~lL S{m:Iij[; template < typename Actor >
/3#h]5Y"T class do_while_actor
0GlQWRa {
%4wEAi$I Actor act;
aUF{57,< public :
eQz.N<f" do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
c/7}5#Rs gR+P!Eow template < typename Cond >
Mkh/+f4 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
)&DsRA7v } ;
{,!!jeOO j0=F__H#@ 9u)p9)^-.v 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
`Ez8!d{MD8 最后,是那个do_
H u9nJ TMGYNb%<bX ihJ!]#Fbm class do_while_invoker
ch2m Ei( {
2n+ud ?|l public :
w\mT ug template < typename Actor >
mGDy3R90 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
8.G<+. {
R$!]z( return do_while_actor < Actor > (act);
[+d~He }
4{Q$^wD+. } do_;
W__Y^\~ ?0'e_s 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
*LMzq9n3o 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
pIV|hb!G 最后来说说怎么处理break和continue
<FX]n< 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。
ow 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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