一. 什么是Lambda
/M^V2= 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
9Hh~ nR? 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,
AanH{ ]{!!7Zz K85_>C%g H(15vlOD class filler
cy) k<?, {
<i}q=%W!1 public :
(PS$e~Hs void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
3P//H88LY } ;
[d4,gEx`Q\ ORowx,(hX vWU%ST 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
Opv1B2 +_qh)HX ytjK++(T5 H\^VqNK" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
k> b&xM! -3.UE^W2 61/)l0<; 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
J3;Tm~KJ_ 5<89Af&&K8 hZAG (Z f49"pTw7 二. 战前分析
`$S^E != 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。
+D:83h{ 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
99^AT*ByY 2)wAFO6u lPY@{1W for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
,b4):{ /* --------------------------------------------- */
S:ls[9G[3 vector < int *> vp( 10 );
9i0M/vx transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
LZ~2=Y<
U( /* --------------------------------------------- */
TdQ]G2 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
:T_'n, /* --------------------------------------------- */
9nn>O? int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
bvl~[p$W3 /* --------------------------------------------- */
$^}[g9]1 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
jip\4{'N /* --------------------------------------------- */
f
hQy36i@ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
'pan9PW
XwcMt r* 3 brb*gI_b bH*@,EE 看了之后,我们可以思考一些问题:
42fprt 1._1, _2是什么?
&yE1U#J( 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。
$+Vmwd; 2._1 = 1是在做什么?
'!!e+\h# 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
Sv7 i! j Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
Mx8Gu^FW.d On=u#DxQ DU;[btK> 三. 动工
I*Vt,JYx 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
%N)e91wC VCjq3/[_ B&?fM~J NCa~#i:F8 template < typename T >
A2y6UzLYD class assignment
2B-.}OJ {
m}98bw T value;
rFo\+// public :
}sv!=^}BY3 assignment( const T & v) : value(v) {}
h40'@u^W template < typename T2 >
a mqOxb T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
{>@QJlE0 } ;
! .AhzU1%Y :q^R
`8;(t LfEvc2
v=g 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
R:"+ #Sq 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
Z!=L ;)?( 2
wP EZ<80G 5G#$c'A{4 class holder
6mCq/$ {
:G -1YA public :
F;u7A]H^ template < typename T >
&y70 assignment < T > operator = ( const T & t) const
L\YKdUL {
G$C}?"l return assignment < T > (t);
Sk\n;mL: }
4qt+uNe! } ;
IZ*}idlkn/ Z`Ax pTl 'WQdr( 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:
<FUon D*\v0=P'? static holder _1;
9JPEj-3`g Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
zG#wu _.{zpF=j for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
`FZF2.N 而不用手动写一个函数对象。
r|
f-_D H?tUCbw `?|Rc l-}KmZ] 四. 问题分析
.n`( X#,*l 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。
$Jp~\_X 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
XA)'=L!^ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
rVH6QQF=\ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
~-_i 下面我们可以对这几个问题进行分析。
q\Rq!7( SWs3SYJ\ 五. 问题1:一致性
xvmt.> f 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
R,Fgl2 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Vr/Bu4V" gO='A(Y struct holder
WULAty {
=A@>I0(7 //
R_1qn template < typename T >
~U$":~H[ T & operator ()( const T & r) const
+@ MPQv {
s\gp5MT return (T & )r;
nO{ x^b < }
nA_%2F'W} } ;
o5swH6Y.)J iA'As%S1 这样的话assignment也必须相应改动:
bb;(gK;F bO3GVc+S template < typename Left, typename Right >
~~nqU pK?v class assignment
JJ?I>S N! {
?^u^im Left l;
rkDi+D6`q Right r;
u7s"0f` public :
+-BwQ{92[: assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
{6*#3m
Kk template < typename T2 >
+ZA)/ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
~$<UE}qp } ;
CqFeF?xd8h $wV1*$1NM 同时,holder的operator=也需要改动:
>2b`\Q*< khx.yRx template < typename T >
c.%.\al8oW assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
XF*.Jg] {
2&he($HIzg return assignment < holder, T > ( * this , t);
KjYAdia:H }
B=n[)"5fBO SV.z>p 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。
n2f6p<8A 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
#HAC*n <
Ek/8x return l(rhs) = r;
HYCuK48F[_ 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。
0[T,O,y 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
iWA|8$u4gm Kqg!,Sn| template < typename Tp >
6na^]t~ncm class constant_t
TL0[@rr4 {
Ws I>n const Tp t;
(R*j|HAw`X public :
8'#/LA[uPe constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
jlqv2V7=/ template < typename T >
/,s[#J const Tp & operator ()( const T & r) const
}Fa%%} {
J?&l*_m;t return t;
V'G Ju }
"m$3)7 $ } ;
uO6{r v\ Ps4 ZFX 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
@1-F^G%p8 下面就可以修改holder的operator=了
z6*<V5<7 3jZ6kfj template < typename T >
Y32 "N[yw assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
$}GTG'*. {
F;q#& return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Kibr ]w }
a5jL7a?6] J00VTb` 同时也要修改assignment的operator()
o!c]
( ^oM|<";!?D template < typename T2 >
9'[ N1Un.= T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
X4|4QgY 现在代码看起来就很一致了。
x =q;O+7] ~" i0x 六. 问题2:链式操作
U{@5*4 现在让我们来看看如何处理链式操作。
T/1gI9X 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
rl08R 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
c>:R3^\lwx 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
bBc[bc>R 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
c{3wk7 E"~2./+rd template < typename T >
)%d*3\Tsd struct result_1
ntVS:F {
CW&.NT typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
2`GOJ,$ } ;
47K1$3P tDg}Ys=4K> 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
R?o$Y6}5 c!K]J template < typename T >
l{j~Q^U}) struct ref
V)(R]BK{ {
AlXNg!j;5K typedef T & reference;
Jl3g{a } ;
'cix`l|^ template < typename T >
sEJC-$ struct ref < T &>
Gf EX> {
T .FI'wy typedef T & reference;
v59dh (:`Z } ;
4JGtI*%5lq /U&Opo
{aO 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
9h4({EE2t }7E^ZZ]f template < typename T >
G` XC typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
o1cErI&q" {
~Wo)?q8UY, return l(t) = r(t);
VHJM*&5 }
-h|B1*mt 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。
!8NC# s 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
)G^
KDj" ="wzq+ U 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
y*pUlts< _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
l*\y _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
PYbVy<xc +5 调用divide的对象返回一个add对象。
}G4ztiuG 最后的布局是:
*t[. =_v Add
T&4qw(\G / \
eIRLNxt+v Divide 5
ia\eLzj / \
E;JsBH _1 3
jB{4\) 似乎一切都解决了?不。
hd),&qoW? 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。
( +pLA"xq 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。
_8Kx6s% 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:
AP77a*@8 OxI/%yv-c template < typename Right >
S}p4iE"n assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
s<qe,'Y Right & rt) const
+gtrt^:]l {
<:SZAAoIV return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
={K`4BD }
OQW#a[=WQ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
T}V!`0vKw 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。
x=ul&|^7D 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。
qlL`jWJ 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。
sl]_M 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。
R"
;xvo* 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?
n a9sm 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:
]gYz
4OT ~0beuK&p template < class Action >
kY*rb_2j class picker : public Action
~HOy:1QhE= {
oE#d,Z public :
,lZB96r0 picker( const Action & act) : Action(act) {}
`c<;DhNO // all the operator overloaded
-FU}pz/ } ;
sCR67/ =c/wplv* 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。
}ZYv~E' 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:
fQ#l3@in 0TQ$C-% template < typename Right >
(h>-&.`& picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
cSXwYZDx? {
U}[I
return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
?>I;34tL( }
^h69Kr#d4 0NS<?p~_S Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
G6T_O 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
xuqv6b. a)wJT`xu template < typename T > struct picker_maker
.zi_[ {
o4|M0 typedef picker < constant_t < T > > result;
E[/\7v\ } ;
SQX:7YF~ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
RhncBKm*M {
Ney/[3 A typedef picker < T > result;
8C*c{(4 } ;
3AU;>D ^5 Kx>qz.wwI? 下面总的结构就有了:
Pi]19boM. functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
mIK7p6 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
L*YynF picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
a!=D [Gz*5 至此链式操作完美实现。
"wNJ +j< p
\Kn> ,6-:VIHQ 七. 问题3
Wk)OkIFR 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
u6AA4( 5`~PR
:dN template < typename T1, typename T2 >
x[a<mk ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
vN`klDJgW[ {
ibj87K return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
ZrsBm_Rx }
LDPUD' "N`[r iq{ 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
kqFP)!37 '<"s \, template < typename T1, typename T2 >
G3Z)Z)N struct result_2
%J+E/ {
KrQ1GepJ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
#1OOU } ;
SLa>7`<Q <g$~1fa 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?
!2ZF(@C/ 这个差事就留给了holder自己。
;U-jO & %nf6%@s 1`=nWy=' template < int Order >
k$blEa4 class holder;
sB7#
~pA template <>
Zy`m!]G]80 class holder < 1 >
h1de[q) {
16=sij%A public :
MN\HDKN template < typename T >
4K\G16'$v struct result_1
8Vr%n2M {
o~`/_+ typedef T & result;
JRB9rSN^ } ;
LRL,m_gt template < typename T1, typename T2 >
}\B><E{G struct result_2
pFOx>u2`a {
0Tx6zO typedef T1 & result;
qLD
?juas } ;
Q'=x|K#xj template < typename T >
d3\qKL!~ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
p M4 :#%V {
Mk"^?%PxT return (T & )r;
H?yK~bGQ }
l9{hq/V template < typename T1, typename T2 >
GeH#I5y typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
z&zP)>Pv {
8\+uec]k return (T1 & )r1;
H#,W5EJzM }
Cd#(X@n } ;
Bs^aI I$ *4\:8 template <>
;U/&I3dzV class holder < 2 >
ag [ZW {
akp-zn&je public :
=$'6(aDH template < typename T >
:CG`t?N9M struct result_1
ldU?{o:\s {
)_HA>o_?C: typedef T & result;
p`olCp' } ;
lXW%FH6c+ template < typename T1, typename T2 >
gb[5&>(# struct result_2
M?1Y,5 {
=^M/{51j typedef T2 & result;
J,'M4O\S } ;
'j#*6xD template < typename T >
(KjoSN(
K typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
igCZ|Ru\ {
W=N+VqK return (T & )r;
5-:?&|JK; }
rBQ _iB_ template < typename T1, typename T2 >
3dg1DR; typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
^O?/yV?4c {
!|S(Ms return (T2 & )r2;
8W*%aOi5+ }
=W(Q34 } ;
dm\F I9|mG' W!Gq.M
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
8'HEms 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
o_izl\ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
XWBA^|-N 9}rS(/@
} return l(i, j) = r(i, j);
5TH~.^`Fi 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
ejSji-Qd ZF!h<h&, return ( int & )i;
9 P l return ( int & )j;
Kn5~d(: 最后执行i = j;
NVkV7y X] 可见,参数被正确的选择了。
`KZm0d{H 5'OrHk;u G30-^Tr 8I =2lK =9H7N]*h 八. 中期总结
Vr3Zu{&2 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
KjD/o?JUr 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
{&&z-^ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
(~p<
P+ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
; 5*&xz 7r6.n61F
j\eI0b @* ">\?&0 'g}! <$D`Z-6 九. 简化
=*oJEy" 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。
N=V==Dbu- 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
P\E<9*V 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:
]%;:7?5l 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
9)l$ aBa +-*/&|^等
hZm"t/aKc 2. 返回引用。
tHU 2/V:R =,各种复合赋值等
U7?;UCmX 3. 返回固定类型。
cn3#R.G~ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
^
gdaa>L 4. 原样返回。
) ;EBz operator,
tj' \tW+s' 5. 返回解引用的类型。
on4HKeO operator*(单目)
iDpSj!x/_ 6. 返回地址。
mVj9 ,q0 operator&(单目)
./\@Km? 7. 下表访问返回类型。
y'3rNa]G1 operator[]
2R[:]-b 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
sU=H&D99 operator<<和operator>>
D(~U6SR %Tfbsyf%f 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。
]=\].% > 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
))qy;Q, C"y(5U)d template < typename Left >
dn&s* struct value_return
#NQMy:JHD) {
})'B<vq template < typename T >
,V7nzhA2 struct result_1
0j^Kgx {
B`EJb71^Xy typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
l5~os> } ;
d9k0F
OR1 zrvF]|1UP template < typename T1, typename T2 >
)~X2
&^orW struct result_2
YX!iL6?~ {
N"Z{5A typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
G?yLo 'Ulo } ;
irZ])a } ;
%[GsD9_-
,>:U2% {4l8}w 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
_?nL+\'V ${DUCud,kY 下面我们来剥离functor中的operator()
QRw"H 8nW 首先operator里面的代码全是下面的形式:
."g`3tVK .7J#_*NV return l(t) op r(t)
59LG{R2 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
~-k9%v` return op l(t)
{$oj.V 4 return op l(t1, t2)
VG5i{1
0 return l(t) op
'B|JAi? return l(t1, t2) op
yNPVOp* return l(t)[r(t)]
"MeVE#O return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
nkPh,X\N0 I^.Om]) 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:
U4'#T%* 单目: return f(l(t), r(t));
poE0{HOU return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
7g^]:3f! 双目: return f(l(t));
/PVk{3 return f(l(t1, t2));
:
6jbt: 下面就是f的实现,以operator/为例
wLIMv3;k 4Z3su^XR struct meta_divide
2Ah#<k-gC; {
iqsCB%;5 template < typename T1, typename T2 >
t9lPb_70 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
w7L{_aom {
)$2QZ
qX return t1 / t2;
Z-%\
<zT }
"nynl'Ryk } ;
ScOK)nL" AYBns]! 这个工作可以让宏来做:
&ANf!*<\E .^`{1% #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
ZvM(Q=^ template < typename T1, typename T2 > \
jVe1b1rt~3 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
B`)BZ,#p 以后可以直接用
Pm6pv;WK DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
DeVv4D:}@ 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
;fTKfa (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
,L2ZinU: n`_{9R b#%hY{$j 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
Qp5VP@t :LQYo'@yB template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
tU5zF.% class unary_op : public Rettype
^oz3F]4,g {
Y1\ }5k{> Left l;
&J]K3w1p public :
#P9~}JB3, unary_op( const Left & l) : l(l) {}
9.M4o[ ,2oWWsC7 template < typename T >
}0*@fO typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
df +l%9@ {
oSKXt}sh return FuncType::execute(l(t));
O`kl\K*R7 }
`{h*/Q R%WCH?B<} template < typename T1, typename T2 >
iq8<ov
typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
a.\:T,cP> {
?zMHP#i return FuncType::execute(l(t1, t2));
Ml{, }
fplo w } ;
Mj3A5;# gs[uD5oo< &ywPuTt 同样还可以申明一个binary_op
J4C.+![!Ah 4Z=_,#h4. template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Q8tL[>Xt class binary_op : public Rettype
B]wk+8SMY. {
2wg5#i Left l;
CsR$c,8X. Right r;
{]!mrAjD public :
YlQ=5u^+ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
ah&D%8E 9&2O9Nz6 template < typename T >
[!uG1 GJ> typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4B1v4g8} {
4[r0G+ return FuncType::execute(l(t), r(t));
P )"m0Lu< }
2WL|wwA ?
(Oy\ template < typename T1, typename T2 >
(N6i4
g6 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~$cV:O7 {
6vo;!V6 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
%@aSe2B }
H5B:;g@ } ;
::lKL P6`u._mX :{v#'U/^ 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
4r#= * 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
UgNu`$m+ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
x,+{9 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。
K(rWNO 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
WRbj01v 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。。。
G@\1E+Ip 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
%6,SKg p 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)
k68T`Ub\W6 下面是修改过的unary_op
z&)A,ryW0 X1|njJGO1 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Oh`69
k class unary_op
~9]hV7y5C {
3?9IJ5p Left l;
rig,mv o3^l~iT public :
)gIKH{JYL |Q6.29 9 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
$\BE&4g y/{fX(aV template < typename T >
i2Qz4 $z struct result_1
XGWSdPJLr {
Y|f[bw typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
W?R6ZAn } ;
pfD c9PMj VcO0sa f` template < typename T1, typename T2 >
vn!3l1\+J struct result_2
g`' !HGY {
O)*+="Rg typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
$?Hu#Kn,( } ;
9G#n 0&wRJ :D6
ON"6 template < typename T1, typename T2 >
u(>^3PJ+ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
x(6SG+Kr {
Ts[_u@ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
nbD*x| }
L^2%1GfE{ rdP[<Y9 template < typename T >
5y[Oj^ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
uM IIYS {
JN-y)L/> return OpClass::execute(lt(t));
q460iL7yF} }
{yHCXFWlS w!-gJmX> } ;
e "4 ''/ *SDs;kg %~H-)_d20 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
Q:G4Z9Kt 好啦,现在才真正完美了。
+US!YU 现在在picker里面就可以这么添加了:
3tIVXtUCUk )9{0]u;9 template < typename Right >
#uG%j picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
XH 4 {
0WW2i{7`U return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
)Xz,j9GzJS }
;>EM[u 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
ifMRryN4 TCwFPlF| en4k/w_ A@!qv#' 'j8:vq^d 十. bind
oi&VgnSk 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
X"|['t
先来分析一下一段例子
~ ?Qe?hB /!yU!`bY vAF
"n int foo( int x, int y) { return x - y;}
Q0`wt.}V2 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
,i?nWlh+ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
17%,7P9pg 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
^B.5GK)! 我们来写个简单的。
VX0 %a@ur 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
Y1W1=Uc uk 对于函数对象类的版本:
{yTGAf-DV q.^;!f1 template < typename Func >
^+>laOzC`8 struct functor_trait
Q2w_X8 {
b5dD/-Vj typedef typename Func::result_type result_type;
<SAzxo:I } ;
6EoMt@7g 对于无参数函数的版本:
ed{ -/l~j c(f template < typename Ret >
;C9_?u~# struct functor_trait < Ret ( * )() >
x*\Y)9Vgy {
#>("CAB02T typedef Ret result_type;
Hh3X
\ } ;
9IdA%RM~mH 对于单参数函数的版本:
<y('hI' y4
#>X template < typename Ret, typename V1 >
d=$Mim struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
j;+b0(53 {
Zgp4`)}: typedef Ret result_type;
6m/r+?' } ;
1Z/(G1 对于双参数函数的版本:
IYE~t gS!:+G% template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
P-9)38`5 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
\"w"$9o6 {
Y!aSs3c typedef Ret result_type;
|#v7/$! } ;
Y#ap* 等等。。。
8?B!2 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
A_"w^E{P ('4_
xOb template < typename Func >
#X+JHl struct func_return
60^`JVGWH {
^lnK$i template < typename T >
L Tm2G4+] struct result_1
M~Tuj1? {
v|)4ocFK typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
'|6]_ } ;
w8")w*9Lmg wyH[x!QX template < typename T1, typename T2 >
ih-#5M@ struct result_2
7y'RFD9@{ {
kYE9M8s; typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
kP=eW_0D } ;
T=
8 0, } ;
@o].He@L<j o"s)eh r8t}TU>C 最后一个单参数binder就很容易写出来了
`z}?"BW| Q^P}\wb> template < typename Func, typename aPicker >
[~+wk9P class binder_1
Y1w9y {
sU<Wnz\[ Func fn;
d(ZO6Nr Q aPicker pk;
:^lI`9'*R public :
h},IF ~p6 V,Q template < typename T >
~Py`P'+ struct result_1
B6+khuG( {
P_^ +A typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
A;q9rD,_
} ;
Qab>|eSm YsC>i`n9 template < typename T1, typename T2 >
Xz6<lLb struct result_2
DaQ?\uq {
3GYw+%Z] typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
.|KyNBn } ;
7DogM".}~Q G<zwv3 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
Pjf"CW+A vQG5*pR*w template < typename T >
RF$eQzW typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
dmtr*pM_ {
AEI>\Y return fn(pk(t));
jxJ8(sr$ }
_IHV7*u{; template < typename T1, typename T2 >
|)th1
UH typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_#E0g'3 {
un"Gozmt5 return fn(pk(t1, t2));
\##zR_% }
?T8}K>a } ;
dh\'<|\K `,*3[ F@jZ ho 一目了然不是么?
0cH`;!MZ 最后实现bind
ij`w} V QD&`^(X1p 2eS~/Pq5=i template < typename Func, typename aPicker >
z=\&i\>;Z+ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
^$jb7HMObI {
a 7V-C return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
:K,i\ }
.k%72ez 9MJG;+B~ 2个以上参数的bind可以同理实现。
epe)a 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
_Kf% \xg Y;M|D'y+ 十一. phoenix
]IQ&>z}< Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
VQt0 4? A2Ed0|B y for_each(v.begin(), v.end(),
9d659iC (
ibk6|pp do_
qOtgve`jX [
;?iW%:_, cout << _1 << " , "
20 h, ^ ]
CAWNDl4 .while_( -- _1),
H[$"+&q cout << var( " \n " )
R4cM%l_#W )
]y'>=a|T );
b94DJzL1z 83\pZ1>)_ 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:
'[:D$q; 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
u'DRN,h+ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
s Y Qk 那么我们就照着这个思路来实现吧:
I3I/bofz "Ac-tzhE .@U@xRu7| template < typename Cond, typename Actor >
}<SQ class do_while
xJ8M6O8 {
t\,PB{P:J Cond cd;
b5vC'B-! Actor act;
k$R-#f; public :
#OD/$f_ template < typename T >
$a"Oc struct result_1
3yF,ak{Sl {
9}<ile7^ typedef int result_type;
+gtbcF@rx } ;
Id .nu/ '9J/T57]e do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
P@Oo$ o "$^ ~!1~ template < typename T >
k"iOB-@B+ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
w``ST {
m@v\(rT. do
;))+>%SGCt {
YkKi|k act(t);
oIzj,v8$ }
k2tF} while (cd(t));
9F;>W ET return 0 ;
L+i=VGm0 }
K;H&n1 } ;
Zt{[*~ 04P}-L, A[{yCn`tM 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
u^I|T.w<r6 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
T_5H&;a 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。
08\,<9 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。
V5>B])yQ 下面就是产生这个functor的类:
`e&Suyf4B @:vwb\azVD R.1.)P[ template < typename Actor >
8dIgjQX| class do_while_actor
.g<DD)` {
yq\K)g*= Actor act;
16( QR- public :
j>" @,B g* do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
By4<2u38u D'DfJwA template < typename Cond >
KRRdXx\~ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
0=1T.4+= } ;
2uW;
xfeY ^Y \"}D `dN@u@[\ks 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
y?? XIsF 最后,是那个do_
})Vi ;dgp+ E]-/Zbvdv class do_while_invoker
Qe:seW
{
bK&+5t& public :
0 /U{p,r6` template < typename Actor >
{hrX'2:ClT do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
?%[@Qb=2 {
c`w}|d]mC return do_while_actor < Actor > (act);
W[e$>yK }
. 3T3EX|G } do_;
Lk}J8 V^2 +',S]Edx 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Dp-z[]})1 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
K1yzD6[eW 最后来说说怎么处理break和continue
k,+0u/I 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。
JP[K;/ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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