一. 什么是Lambda
TGPZUyi3!= 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
q0vZR"y 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,
E:PPb9Kd OP-{76vE&b \6"=`H0} +bJ~S:[ class filler
#,XZ @u+ {
a{rUk%x public :
J}#2Wy^{ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
W5:fY>7 } ;
,7k1n{C) aU[!*n 4Ux =]pEvj9o 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:
Z ZCm438 ) vVf- zU bs16G3-p 6uUn for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Z*h}E fZ;}_wR-H I,)\506 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
BB(v,W 72*j6#zS `R.Pz _oe T,vh=UF%] 二. 战前分析
Q|S>C%4? 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。
.P?n<n# 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
2Yd@V} [cl+AV " 9e
vQQN6D| for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
)N1iGJO) /* --------------------------------------------- */
v'^}zO vector < int *> vp( 10 );
5IFzbL#q#f transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
+/]*ChrS /* --------------------------------------------- */
Zkqq< sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
~
L>M-D4o /* --------------------------------------------- */
h%4UeL &F int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
PDCb(5 /* --------------------------------------------- */
Ze#DFe$ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Y>
}\'$\b /* --------------------------------------------- */
EIyFGCw|U for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
7-~)/7L ~%f$}{ k#8`996P DQ[7p( 看了之后,我们可以思考一些问题:
d&f!\n_~ 1._1, _2是什么?
3?L[ohKH?: 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。
-!li,&,A1 2._1 = 1是在做什么?
>+Iph2] 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。
dn Sb}J 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。
f\.y z[ cx&\oP ^W@%(,xb 三. 动工
(~E-=+R[$& 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
z5Tsu1c zDbO~.d aIrM-c8.O b0f6p>~q^ template < typename T >
^&8hhxCPu| class assignment
{~s\a2YH {
>kmgYWG T value;
niW"o-} public :
;$gV$KB:xA assignment( const T & v) : value(v) {}
Y%- !%| template < typename T2 >
)& Oxp&x T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Fav++ z } ;
M5t.l ( S $o1Q B'`25u_e< 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
EN":}!E: 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
g;nLR<] y;<suGl #<Xq\yC51 [m6+I9 class holder
,R3TFVV!? {
m.! M#x2! public :
t,*1=S5 template < typename T >
5;XYF0 assignment < T > operator = ( const T & t) const
ED" fi$ {
'gg<)Bd return assignment < T > (t);
(c^ {T) }
i^ |G } ;
3/yt dC-~=}HR^ {x_cgsn 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:
',t*:GBZCf Rt&5s)O' static holder _1;
y@1QVt04 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
.y3E@0a Th*}U& for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
0chpC)#Q3; 而不用手动写一个函数对象。
748:*
(O D_ ~;!^ CmBgay SE6(3f$ 四. 问题分析
1TR+p? " 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。
/~f[># 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。
lBs-u h 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
ABkDOG2br 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
YZSQOLN{ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Ldv,(ZV,< o$+R 五. 问题1:一致性
e.%I#rNI 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?|
_;Xlw{FN^ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
)z18:C3 @U1|?~M%s struct holder
gW--[ {
>wt.)c?5 //
$;Iz7:#jN template < typename T >
XM
w6b*O T & operator ()( const T & r) const
cRD;a?0/6s {
5dN>Xjpu return (T & )r;
dg|x(p# }
~ho,bwJM[T } ;
C/qKa[mg {Bk` Zlki 这样的话assignment也必须相应改动:
3\
Mt+!1{
<HN+pi template < typename Left, typename Right >
a=A12< class assignment
pI8z.JD {
]Sa#g&}T> Left l;
8]`s&d@GY Right r;
YlGUd~$`"+ public :
yUpN`; assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
HR8YPU5
template < typename T2 >
Cb? !+U T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
8Q<Nl=g>' } ;
1hgIR^;[b ,pdzi9@=t 同时,holder的operator=也需要改动:
]BbV\# `Ds=a`^b template < typename T >
A46q`l9B assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
jdu6P+_8n {
lnyq%T[^ return assignment < holder, T > ( * this , t);
9< 07# 8c. }
qCfEv4 ht ]n* 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。
Q[K$f %> 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
3ej237~F,L ]GY8f3~|{ return l(rhs) = r;
8Nyz{T[ 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
;nW;M 4{ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
R3lZ|rxv: JQ0Z%;" template < typename Tp >
Y,Z$U| U class constant_t
stUv! {
hLgX0QV const Tp t;
[m
h>N$ public :
`^hA &/1 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
:.XlAQR~b template < typename T >
iJOG"gI& const Tp & operator ()( const T & r) const
f>C+ l( {
]w;t0Bk return t;
9c k"JMla }
Dbj?l;'1 } ;
(Z?f eUxp CkNR{?S 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
yx-"&K=` 下面就可以修改holder的operator=了
:LNZC,-f}5 Is3Y>oX template < typename T >
cyB+(jLHDs assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
JkT!X {
85Yi2+8f4 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
@#t<!-8d }
E=,5%>C0#% .`+~mQ
Wn 同时也要修改assignment的operator()
6:B,ir
_ ]J!#"m-] template < typename T2 >
Qu=b-9 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
}(Fmr7%m 现在代码看起来就很一致了。
=CD6x=
l6 U+B"$yBR 六. 问题2:链式操作
*k,3@_5 现在让我们来看看如何处理链式操作。
yLfyLyO L 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
E Zf|>^N 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
6c-'CW
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
=lk'[P/p` 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Bl6I@w >"<s7$g template < typename T >
w/(T struct result_1
(n?f016*%d {
_zM?"16I} typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
db_?da;!` } ;
R0*P,~L;| {-m e;ayk 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:
@^ YXE, cRr3!<EZ template < typename T >
;r"r1'a+@ struct ref
l6w\E=K {
OQ_<V xz typedef T & reference;
&(,&mE } ;
x+6z9{O template < typename T >
C}xfo}i struct ref < T &>
gTTKjlI[ {
t/O^7)% typedef T & reference;
y4p"LD5%^ } ;
?87\_wL/j G5t7KI 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
1/:vFX @"fv[=Xb template < typename T >
?_AX;z typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
e> 9X {
}6%\/d1~ 6 return l(t) = r(t);
&XCd2 }
Jf7H;ZM< 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。
U
^O4HJ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
2Q@na@s wn_
>Vi1 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
wAi7jCY%OY _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
[T7&)p _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
x<!]#**; +5 调用divide的对象返回一个add对象。
wj}LVyV 最后的布局是:
Pz2Q]}(w Add
~gZ1*8 s` / \
[olSgq!3 Divide 5
jsgDJ} / \
R#~l[S8u^ _1 3
*.wj3'wV 似乎一切都解决了?不。
cyWb*Wv 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。
~x'8T!M{ 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。
b&h'>( 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:
]=-=D9ZS3 W%^!<bFk}m template < typename Right >
^u$=<66 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Z P|k3
Right & rt) const
]Ri=*KZa {
xV14Y9 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
H'!OEZ }
'*Dp2Y{7 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
p{GO-gE@ XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
_UkBOJ:G$H 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。
S#p_Y^A 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。
z0ufLxq 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。
Il@K8?H@ 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?
x@oxIXN 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:
7#UJ444b~ r 56~s5A template < class Action >
V!]|u ^4I class picker : public Action
_I'k&R {
y7#+VF`xf public :
.0U[nt6 picker( const Action & act) : Action(act) {}
TeZu*c // all the operator overloaded
h2mHbe43 } ;
4j'rbbs/ AdDR<IW 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。
5 8;OTDR! 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:
CfrO1i F 8o,0='U template < typename Right >
h0~<(3zC picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
rf+}J_ {
S\I+UeFkf return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
4PS| }
p</t##]3ks PEjd Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
q*4@d)_& 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。
WixEnsJ \+U;$.)3 template < typename T > struct picker_maker
8|i<4> {
c%b|+4
}x typedef picker < constant_t < T > > result;
7],y(:[=v } ;
:f7!?^;y> template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
X_Lt{mf {
d<OdQvW. typedef picker < T > result;
=$#5Ge]b } ;
aG =6(ec.
4n(w{W> 下面总的结构就有了:
.%W.uF^ 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。
#;8VBbc\^ 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。
>HwVP.~HN picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
oo]P}ra 至此链式操作完美实现。
GYf{~J DU*qhW`X H[pvC=O= 七. 问题3
NzhWGr_x' 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。
2'W#x qycf;Kl:6 template < typename T1, typename T2 >
+Gy9K ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=$^}"}$
{
~LFM,@ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
+[i r7?Y. }
5HbJE' DrBkR`a? 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:
jc>B^mqx Jk|DWZ template < typename T1, typename T2 >
o(v7&m; struct result_2
d,meKQn {
:D2GLq *\ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
!]mo.zDSW5 } ;
x=W s)&H_Y <]oPr1 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?
$'!n4}$} 这个差事就留给了holder自己。
;&?ITV i,Jz7OX +W-b3R:1> template < int Order >
z8D,[` class holder;
I)*J,hs1 template <>
_E-{*,7bZS class holder < 1 >
6b` Jq>v {
qOyS8tA.H public :
++8 Xi1 template < typename T >
r}|)oG,= struct result_1
?6N\AM' {
7uv"# mq typedef T & result;
f<<$!]\ } ;
p ~+sk1[. template < typename T1, typename T2 >
l%
%c U" struct result_2
T2|<YJ= {
XWz~*@ci typedef T1 & result;
:=q9ay } ;
@\-*aS_8> template < typename T >
MScUrW!TA typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
v33[Rk' {
T
I
ZkN6 return (T & )r;
` -W4/7 }
V0#E7u`4 template < typename T1, typename T2 >
'rfsrZ? typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
BTA2[' {
<X1[j9Qtv0 return (T1 & )r1;
Tn3C0 }
3XbFg%8YG } ;
Fghan.F !HXsxNe template <>
iztF class holder < 2 >
|VM=:}s& {
%md9ou` public :
% 1<@p%y/ template < typename T >
K_N`My struct result_1
9Y2(.~w6X {
3],(oQq^ typedef T & result;
FY+@fy } ;
ecp0 hG`% template < typename T1, typename T2 >
K TE*Du struct result_2
DuQ:82 3b {
X0$?$ta typedef T2 & result;
$'a]lR } ;
+}-cvM/* template < typename T >
FklO#+<: typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
h{)`W
]~ {
n2F*a return (T & )r;
&(x>J:b }
N=8CVI template < typename T1, typename T2 >
p1z^i( typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
,~K4+
t_ {
HE2t0sAYX return (T2 & )r2;
!) d }
*9r 32]i; } ;
G%%F6)W ,zBc-Cm 9*?YES'6 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
c8cGIAOY) 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
UyNP:q: 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
.e S* F t$Ua&w return l(i, j) = r(i, j);
"MOmJYH 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
D@iS#+22 b0/[+OY return ( int & )i;
=D 5!Xq'| return ( int & )j;
Zk gj_ 最后执行i = j;
2+LvlS)C 可见,参数被正确的选择了。
pl 1CEoe +k 7H[.o~\ 6SSrkj }U # kmI#W"^ 八. 中期总结
6<n+p'+n 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:
.Ag)/Xm(? 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Oo%%f+ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
wmX * n'l 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Pv8AWQQJ ^DR`!.ttr D4+OWbf6 fhQ N;7 -]MZP:s O<0-`=W,a 九. 简化
8O^z{Yh7 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。
}GGH:v 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
xSjs+Y;Mu 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:
sQY0Xys<4 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Bq\WG=Fd +-*/&|^等
/9C>{29x! 2. 返回引用。
LS1}j WU! =,各种复合赋值等
gHU0Pr9' 3. 返回固定类型。
s3 gT6 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
& =vi]z:[ 4. 原样返回。
z#olKBs operator,
5kj=Y]9\I 5. 返回解引用的类型。
{E>(%vD operator*(单目)
;cWFh4_ 6. 返回地址。
p:|p? operator&(单目)
of.=n 7. 下表访问返回类型。
}j#c#''i operator[]
qI gb;=V 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
UrB{jS? operator<<和operator>>
s.@DI|Gnf Cx`?}A\% 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。
&eX^ll 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
}Q>??~mVl r6`KZ TU template < typename Left >
,tOc+3Qz$ struct value_return
^(yU)k3pu {
mv9@Az9 template < typename T >
q VJC O-K| struct result_1
^G(+sb[t {
#c2JWDH1F typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
uTUkRqtD! } ;
N6S}u@{J~N q^kOyA. template < typename T1, typename T2 >
Aj2yAg struct result_2
]4oF!S%F {
l,M? typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
kR(hUc1O } ;
Y!nE65 } ;
J$i5A9IUr I =yy
I q \\52:\ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
H9T'{R*FC X9n},}bJ" 下面我们来剥离functor中的operator()
cH\.-5NQ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
|=4imM7 `Jon^&^;| return l(t) op r(t)
2UjQ!g` return l(t1, t2) op r(t1, t2)
*.NVc return op l(t)
k:kx=K5=4 return op l(t1, t2)
Y+#VzIZw return l(t) op
_n_|skG return l(t1, t2) op
.
[\S=K|/ return l(t)[r(t)]
c27A)`
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
@,v.Y6Ge *H%Jgz, 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
th(<S 单目: return f(l(t), r(t));
WMd5Y`y return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
>`c-Fqk 双目: return f(l(t));
Ucz`^}+ return f(l(t1, t2));
keWqL] 下面就是f的实现,以operator/为例
iOzY8M+N( 'IroQ M struct meta_divide
ojZvgF {
V,)bw template < typename T1, typename T2 >
h48
jKL( static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
seEG~/U< {
3 ]}wZY0 return t1 / t2;
0')O4IHH }
8DP] C9 } ;
=7uxzg/%Tj w#M66=je_ 这个工作可以让宏来做:
E%6}p++ 7nAB^~)6l #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Z-,'M tD template < typename T1, typename T2 > \
k~ZE4^dM static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
9.qjEe 以后可以直接用
zQQ=8#] DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
p$
%D 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
ACcxQK} (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。。。)
Ov=^}T4zl w{;esU 1zUo.Tg0 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
oO8V0VE\ *^q%b/ f template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
c>%+y+b{ class unary_op : public Rettype
V.*0k~ {
xr*hmp1 Left l;
`Al( AT(p public :
3jB5F0^r1 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
k-&fPEjG h}o7/p template < typename T >
+ 5:oW~
; typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
yY$:zc"J {
yH0BNz8V return FuncType::execute(l(t));
3-5X^!C }
IMDGinHAy b-rgiR$cg template < typename T1, typename T2 >
QK3j.Ss typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6Tn.56 X {
xG^6'< return FuncType::execute(l(t1, t2));
3;6Criq} }
2#bpWk 9 } ;
gE>_:s 3"Y
|RSy N>S_Vgk} 同样还可以申明一个binary_op
X>`e(1`_O prx)Cfv template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Z2,[-8,Kx class binary_op : public Rettype
[80L|?, * {
P<@V Left l;
e-dpk^- Right r;
O%.c%)4Xo public :
"[ 091 < binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
D/1f>sl
nmn 8Y
V1 template < typename T >
7LM?<lp] typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
HH+$rrTT {
?,J'3nZ' return FuncType::execute(l(t), r(t));
CVp`G"W: }
8MH ZWi K(+ ~#$|-~ template < typename T1, typename T2 >
<TL!iM typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
l H@hV {
J~3+j6?% return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
6 ZutU ~HS }
/K{`gc } ;
G:HPd.ay JlZU31Xws %4/>7 aB]Y 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
:qbbo~U 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
vnT'.cBB:^ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
',o ,o%n 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。
*-gd k9 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
_%` )cOr 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。。。
Hvto]~=GQ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
G{,X_MZ% 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)
cg-\|H1 下面是修改过的unary_op
9 -\.|5;: [f9U9.fR template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
#@QZ class unary_op
aB6F<"L, {
>8$]g Left l;
e^?0uVxS1 pDlU*& public :
tCFXb6Cz dy^Zlu`
f unary_op( const Left & l) : l(l) {}
p<w2e Q{ibH=^ template < typename T >
WQ(*A
$ struct result_1
dvWQ?1l_ {
D\}A{I92F4 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
TmZ%
;TN } ;
dD
Qx[ LZirw' template < typename T1, typename T2 >
YY\$lM struct result_2
w%(Ats {
G1t{a: typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
5E|y5|8fb } ;
8.S&J6 .Du-~N4\ template < typename T1, typename T2 >
&R? \q* typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
oDtgBO< {
!Nu ~4 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
&Ff#E?Y4| }
1$&(ei]*: owz6j: template < typename T >
sEQA C9M typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
zJhG`iWFw {
\uT2)X( N return OpClass::execute(lt(t));
a^U)2{A*f }
q2o`.f+I 2$)xpET } ;
r5h+_&v,M 8T&.8r [8F1rZ& 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
D"x;/I 好啦,现在才真正完美了。
f@3?kM( 现在在picker里面就可以这么添加了:
?C%mwW3pc PBXRey7>D template < typename Right >
O#j&8hQ> picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
CK<Wba {
:qfP>Ok return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
UMcQqV+vT }
8F?6Aq1B 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。
F/91Es l[Hgh, ~N<zv({lG 5crd.1@^ 0X.(BRI~6p 十. bind
#le1
^
<w7 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。
f6\`eLG i1 先来分析一下一段例子
#H0-Fwo U3R;'80 f "iu9r%l94 int foo( int x, int y) { return x - y;}
it
Byw1/ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
us/}_r74N* bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
ULqFJ*nla 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。
Oz3JMZe 我们来写个简单的。
U`G 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Ez\TwK 对于函数对象类的版本:
k}MmgaT:5] >bwB+-l yL template < typename Func >
#(i9G^K struct functor_trait
FTVV+9.l: {
0Nvk|uI
V[ typedef typename Func::result_type result_type;
+v!%z( } ;
Zb p+b; 对于无参数函数的版本:
v:$Ka@v6 qK_jgj=w template < typename Ret >
M>eMDCB\ struct functor_trait < Ret ( * )() >
}:04bIaV {
,>YW7+kY typedef Ret result_type;
oGtz*AP% } ;
~Ox !7Lp 对于单参数函数的版本:
/6K9? / 2=\} 0 template < typename Ret, typename V1 >
Nk#[~$Q-1 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
3FD6.X>x {
0Yzm\"Ggv typedef Ret result_type;
DJ zJ$Q } ;
F
gi&CJ8Q 对于双参数函数的版本:
HLlp+;CF>< [:CV5k~xc template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
|n*nByL/ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
U*p;N,SjQ {
t<F*ODn typedef Ret result_type;
8)Z)pCN } ;
-~Ll;}nZC 等等。。。
]AB<OjF1c| 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
|\#~ jpGZ&L7i& template < typename Func >
F,[GdE;P struct func_return
(uW$ch@2K {
q(Q$lRj/I- template < typename T >
?RP&XrD struct result_1
iE6?Px9] {
uZ1b_e0SGu typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
|c<h&p } ;
bR\Oyd~e j
aU.hASj template < typename T1, typename T2 >
rEoMj)~\4& struct result_2
bgk+PQ#S- {
(aeS+d x typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
X[e:fW[e) } ;
[C>>j;q% } ;
AGWs> xWiR7~E fk6`DUBV 最后一个单参数binder就很容易写出来了
^\(<s tgR4C#a template < typename Func, typename aPicker >
Bu ]PNKIi class binder_1
a3f-9LN {
hw @)W Func fn;
TJO?BX_9 aPicker pk;
&1 BACKu public :
6zZT5
Kn ?LwBF;Y template < typename T >
H(QbH)S$6 struct result_1
[C0"vOTUb {
X_\$hF typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
PwC9@c%c } ;
Jyz*W!kI q*^m8 template < typename T1, typename T2 >
T4JG5 struct result_2
Qo5yfdR {
-$A
>b8 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
4#Bzq3,| } ;
(i1q ". ,6EFJVu
\ binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
@'>Ul!.] )8JfBzR template < typename T >
(g*mC7 HN typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L=_ {
* YR>u@ return fn(pk(t));
gj@>9 }
Bo4MoSF} template < typename T1, typename T2 >
nK8IW3fX9) typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
hWz/PK, {
r+W;}nyf return fn(pk(t1, t2));
'44I}[cA/ }
=^5#o)~BB } ;
d%~OEq1i" g9.y`o}c W[G5+*i 一目了然不是么?
DUMC4+i 最后实现bind
W}iDT?Qi ul&}'jBr cD5N'3 template < typename Func, typename aPicker >
#trb4c{{5 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
;uhpo {
`gSJEq return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
2)\gIMt% }
u$Wv*;TT% sLOkLz"x 2个以上参数的bind可以同理实现。
:5-t$^R 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。
;39~G T +UX~TT: 十一. phoenix
Htm;N2$d Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
qCI0[U@ 0 /)OAw"m for_each(v.begin(), v.end(),
($X2SIZh (
}I"k=>Ycns do_
V2B:
DIpr [
AT- cout << _1 << " , "
89YG
` ]
sHPK8Wsg .while_( -- _1),
9TUB3x^ cout << var( " \n " )
,ieew` )
ai]KH7 );
3>#io^35 Jz@2?wSp 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:
,c&%/"i:w 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|mWQp^?q operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
p_EWpSOt7 那么我们就照着这个思路来实现吧:
8=,?Bh". Ro.br:'Bw P_F0lO template < typename Cond, typename Actor >
}Ryrd!3bY class do_while
[l*;+N+ {
APv&
^\oUH Cond cd;
Rebo.6rG Actor act;
G\B:iyKl public :
Vif)e4{Pn template < typename T >
~93#L_V_O struct result_1
I~&*8)xM {
n%d7`?tm4 typedef int result_type;
`s\E"QeZN } ;
KN:V:8:J m+EtB6r do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Kwo0%2Onkd &9khIJIn template < typename T >
D9r4oRkP* typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
h%ba! {
:OD-L)Or do
h/NI5 {
Z!z#+G act(t);
tKCX0UZ' }
,xg(F0q while (cd(t));
;0nL1R]w( return 0 ;
i{}Q5iy }
ZJOO*S } ;
)P#xny2 t]XF*fZH 8S@"6TG`
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
)E}eK-Yu 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。
la_FZ 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。
X8 x:/]/0 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。
**~1`_7~* 下面就是产生这个functor的类:
P] Xl XSktbk LYMb)=u] template < typename Actor >
I6Oc`S!L class do_while_actor
w^)_Fk3 {
qFwAzW;" Actor act;
{KqERS&
g public :
xF`O ehVA do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
.tzQ
hd> gezZYP)d template < typename Cond >
d$PQb9Q+f picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Df}3^J~JX } ;
"[2D&\$ znNv;-q t}2M8ue(& 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
VcORRUp 最后,是那个do_
HC
RmW' uE&2M>2 F>"B7:P1:Q class do_while_invoker
O/lu0acI {
o(Q='kK public :
U>a~V"5,u template < typename Actor >
43/!pW do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
BF(Kaf;<t. {
SAUG+{Uq return do_while_actor < Actor > (act);
dk@iAL*v }
Rqun}v} } do_;
s AlOX`t \)+s)&JLb 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
f4+}k GJN 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
zF_aJ+i:~ 最后来说说怎么处理break和continue
86ml.VOR 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。
)"&\S6*! 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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