一. 什么是Lambda
=NtHV4=b 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Wn=sF,c 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,
w.k9{f
[Jt}^ h+1|.d NbU`_^oC class filler
zkRAul32| {
_cs(f<>oCO public :
n>ui'}L void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
$K^l=X } ;
" !EnQB= OZxJDg ,-e}Xw9 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
5I2,za&e 3@V?L:J w{W+WJ n?@zp< for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
z{L'7 h:8P9WhWF MQ!4"E5"j 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
[~{F(Le s6|'s<x"j |eu8;~A i=Qy?aU? 二. 战前分析
zzf@U&x< 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
{cs>Sy
4 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
q%4X1 W >.Gmu a yoC]rE for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Ku,wI86 /* --------------------------------------------- */
OvX&5Q5 vector < int *> vp( 10 );
EVqW(|Xg transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
;|Mfq`s /* --------------------------------------------- */
12Oa_6<\0; sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
~!Nj DDk /* --------------------------------------------- */
01?+j%k=m/ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
O-V|= t
/* --------------------------------------------- */
n*7^lAa2 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
EQ$k^Y8 " /* --------------------------------------------- */
vS8&,wJ! for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
B"_O! /2?
CB\ Xq;|l?,O \78E>(`' 看了之后,我们可以思考一些问题:
X}Oe 'y 1._1, _2是什么?
gQPw+0w 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。
v.(dOIrX 2._1 = 1是在做什么?
"TA0--6 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。
G3Dg B! 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。
OyO]; Yk JdS,s5Z> 3&y-xZ u] 三. 动工
F- -g?Q^ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
"<=4]Z IB&G#2M< HTYyX(ya X:UlL"G template < typename T >
:k_&Zd j,B class assignment
Q$ew.h {
`+n0a@BVB T value;
v_Vw!u public :
]*=!lfrV assignment( const T & v) : value(v) {}
"7EK{6&jQ template < typename T2 >
4z P"h0 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
i. )^}id } ;
Q\s+w){f% 'qEw]l Ps.xY;Y 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
vTFG*\Cq 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
u(3 uZ: rb@[Edj h1(i/{}: l?"^2in. class holder
9mk@\Gqqm {
j~Fd8]@ public :
0kCo0{+n template < typename T >
B &B4 P assignment < T > operator = ( const T & t) const
>lM/\HO2 {
} *)l return assignment < T > (t);
Z1
)1s }
ZzBaYoNy[0 } ;
p:b{>lM ):4)8@]5M x1`w{5;C 2 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:
du}HTrsC &+02Sn3A static holder _1;
`+(n+QS _ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
'LG\]h>+) j<)$ [v6 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
!wE% <Fh 而不用手动写一个函数对象。
d~_5Jx .<%q9Jy# R`$jF\"`r rtJ@D2Hj^ 四. 问题分析
%!-t7K^mFq 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
xcl;~"c* 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
U~sC%Ri-@U 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
|UlR+'rl 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
20$Tky_ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
4e\w C ! 1?u0 五. 问题1:一致性
f#AuZ]h 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?|
)IK%Dg(v 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
%r6_['T COWlsca struct holder
RF6]_-
{
1$# r)S[* //
;j;U9-oh template < typename T >
MW^FY4V1m T & operator ()( const T & r) const
0Z((cI\J {
Dz.kJ_"Ro
return (T & )r;
-$%~EY} }
8Dxg6> } ;
}Dcpe M? H.n|zGQTB 这样的话assignment也必须相应改动:
.'+JA:3R ](-[
I# template < typename Left, typename Right >
cbou1Ei
class assignment
V#1v5mWVx {
# 6?2 2Os Left l;
>4>.
Ycp Right r;
%^I 7= public :
vcy+p]6KE- assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
OB(~zUe.R template < typename T2 >
}EfRYE$E T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
},5LrX`L } ;
3PzF^ 8KJ JP]4* l 同时,holder的operator=也需要改动:
LWM& k#i M tDJ1I% template < typename T >
Y'6P ~C;v assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
I.6#>= {
n
n8N 9w return assignment < holder, T > ( * this , t);
ZZ0b!{qj3 }
CS"k0V44} TSL/zTLDJ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
b$Bq#vdg: 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
l_q1h]/
9fSX=PVRmQ return l(rhs) = r;
,n5 [Y) 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。
K,HR=5 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
79lG~BGE ol4!#4Y&{ template < typename Tp >
| qf8y class constant_t
5i3nz=~o {
ybm&g( -\ const Tp t;
<8Q?kj public :
]7dal [i constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
xaSiG template < typename T >
8\Z/mU*4 const Tp & operator ()( const T & r) const
o648
xUP {
9c@\-Z' return t;
Y2p~chx9 }
KI<Vvcm } ;
dG]s_lb9H b9Ix*!Y 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
QNm.8c$ 下面就可以修改holder的operator=了
&]' <M ?K?v64[ template < typename T >
k{$Mlt?&- assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
{5:V
hW} {
h5#V,$ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
@)wNINvD }
1(U\vMb 8[z& g%u 同时也要修改assignment的operator()
)/<\|mR
>*mLbp" template < typename T2 >
J$<g"z3 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
thSo,uGlW 现在代码看起来就很一致了。
cvf#^Cu
d~J4&w 六. 问题2:链式操作
C,m
o4,Q 现在让我们来看看如何处理链式操作。
=i)k@w_(x 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
76*5/J- 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
Z)zmT%t 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
#(NkbJ5ka 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
, !23#Bz7 template < typename T >
"&/&v struct result_1
_7zER6#} {
G" Fd]' typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
xcYYo'U } ;
~FV
Z0%+, aTy&" 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
q,a|lH +H
L]t'UEg template < typename T >
B/CP/Pfb struct ref
;-d :!* {
,2%> e"% typedef T & reference;
93d ht } ;
s],+]<qX template < typename T >
?9801Da#/ struct ref < T &>
7Jm9,4] {
=e,2/Ep{i typedef T & reference;
{
O*maE" } ;
^kMgjS}R ZIx,?E+eJ 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
ukr
a)>Y[| Z\y@rp\l template < typename T >
H{P"$zj`l typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
F3b[L^Km] {
{=><@]N return l(t) = r(t);
;o#R(m@Lx }
zKWcDbj 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。
}IGr%C(3% 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
S0~F$mP' 94F9f^ L 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
-)aBS3 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
3L4lk8Dd _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
)A['+s +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Nze#u; 最后的布局是:
%97IXrE Add
?zN v7Bj / \
h"')D Divide 5
2Fce| Tn / \
]v 6u _1 3
'wX'}3_/g 似乎一切都解决了?不。
q"A( l 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
`W8GfbL 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
oZ@_o3VG OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
Eq.?Ga ZSMOq4Y 9 template < typename Right >
#:3E.= assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
c`y[V6q9 Right & rt) const
Xt /muV {
_'dsEF return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
;/SM^&Y }
^ ;$f-e 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
VzMoWD; 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。
w'.ny<Pe 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。
~-6Kl3Y 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。
rsvZi1N4w$ 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。
(9$/r/-a 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
a)[XJLCQ 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
w-|i8%X >)U 7$<&b template < class Action >
'\dFhYs{* class picker : public Action
xZL`<3? {
Ps.O.2Z5ZB public :
+8Zt<snG picker( const Action & act) : Action(act) {}
yc4mWB~gyU // all the operator overloaded
c:51In|~{C } ;
M&y!w
ZqkP# ]+Y' 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。
bUp%87<*X 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:
&H,j
.~a&l 7vcYI#(2
Y template < typename Right >
M{:gc7% picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
qw0tw2| {
+:~&"U^z& return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
5}~*,_J2Z }
PQXyu1 7|T5N[3?l, Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Nj.(iBmr 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。
rr*",a"}m E[t\LTt*n template < typename T > struct picker_maker
JXGIVH?Rpu {
)Bl% {C typedef picker < constant_t < T > > result;
=q^o6{d0" } ;
<=cj) template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
%g0"Kj5 {
*WfOB2rU typedef picker < T > result;
q!""pr<n } ;
<hdR:k@# PFG):i-? 下面总的结构就有了:
|>A1J: 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。
<jw`"L[D 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。
Zx55mSfx: picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
:{LVS
nG 至此链式操作完美实现。
5 &-fX:/ T6Ue\Sp' ;#3!ZB:} 七. 问题3
l8GziM{lp 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。
(bH "x *0l^/jqn: template < typename T1, typename T2 >
W8yr06{] ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
E7^tU416 {
20zIO.&o return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
d~S.PRg= }
z.]t_`KuF9 !F;W#Gc 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:
]! [ewO@ &]pW## template < typename T1, typename T2 >
[ #A!B#` struct result_2
_9#4 {
u~1[nH: typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
:8E(pq|1PB } ;
rNfua
&{x5 |$SD 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
o*f7/ZP1o 这个差事就留给了holder自己。
@ L% 3} 8cfxKUS <|hvH template < int Order >
O#Xq0o class holder;
F{]dq/{ template <>
<z %zzc1s class holder < 1 >
lb{*,S {
jp=^$rS6[ public :
e]uk}#4 template < typename T >
JT[|l-\zo struct result_1
@]Iku 6d- {
3UslVj1u typedef T & result;
< I8hy$+6 } ;
opte)=]J template < typename T1, typename T2 >
Ct|iZLh`j struct result_2
BGLJ>zkq {
3PpycJ} typedef T1 & result;
MHI0>QsI } ;
x}AWWmXv template < typename T >
h[ba$S,T typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
P3on4c {
jNaK] return (T & )r;
p r(:99~3 }
T.`E DluG template < typename T1, typename T2 >
Cb x/ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
+sQ=Uw#e {
=> )l6**UE return (T1 & )r1;
,m8l
/wG }
la</IpC } ;
p#qQGJe @4sv(HyDY template <>
$*H_0w Qc class holder < 2 >
Gi6sl_"q {
Wf-i)oc4I public :
`rbTB3? template < typename T >
?`uY*+u struct result_1
fp.,MIS {
)_,*2|b typedef T & result;
g&`e2|[7 } ;
:~~}|Eu template < typename T1, typename T2 >
;Lu%v%BM struct result_2
8jMw7ti {
=A$5~op% typedef T2 & result;
g`d5OHvOo } ;
CJz2.yd template < typename T >
/[q6"R!uMz typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
QpBgG~h" {
r.lH@}i%n return (T & )r;
Dwj!B;AZ_ }
K9njD#/ template < typename T1, typename T2 >
Q]S~H+eRy typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
f<=<:+ {
4&r[`gL return (T2 & )r2;
?w#V<3= }
AME3hA } ;
F@1~aeX- 9y{[@KG yH|[K=?S[ 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
"_eHK#) 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
TD'Rv Tpl 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Ew5(U`]
GbUw:I return l(i, j) = r(i, j);
DJVH}w}9_P 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
(dd+wx't 5=WzKM return ( int & )i;
I<`K;El' return ( int & )j;
z#ab
V1
Xi 最后执行i = j;
V7[6jWgH 可见,参数被正确的选择了。
m2F2
n+QUT Jr$,w7tQn@ 9^6E>S{= G0oY`WXOB 八. 中期总结
%X7R_>.
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:
>Akrbmh5 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
`%IzW2v6 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
BgRfy2: 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
,V1/(|[h m?'H7cFR "
!F)K ZG[P?fM FJXYKpY[r ^0)Mc"&{ 九. 简化
Oxo?\
:T 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。
l/1u>' 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
q.0Evr: 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:
YXz*B5R 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
POvxZU +-*/&|^等
vUm#^/#I 2. 返回引用。
H'KCIqo
=,各种复合赋值等
w0qrh\3du 3. 返回固定类型。
rQmDpoy = 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
p7et>;WRx 4. 原样返回。
wpgO09 operator,
HYcLXh vgu 5. 返回解引用的类型。
e_RLKFv7 operator*(单目)
8T6LD 6. 返回地址。
KuBN_bd operator&(单目)
?QA![ 7. 下表访问返回类型。
X$*MxMNs operator[]
O2i7w1t 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
zs/4tNXw operator<<和operator>>
LGnb"ZN ] V|hDU=t OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
gu?e%]X3 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
y7CC5S?
LSewMj template < typename Left >
(=A61]yB struct value_return
&T.d"i {
Ov$>CA template < typename T >
>+,w2m@0 struct result_1
8;PS>9< {
/q|r!+ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
cp1-eR_& } ;
o<h2]TN x[?N[>uw template < typename T1, typename T2 >
@jL](Mq|] struct result_2
CdBpz/ {
jY;T:C-T typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
ATQw=w
3W } ;
e
p jb } ;
v~8CpC * 'eE[/K Q};n%&n& 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
1JQ5bB"
J\@|c.ws 下面我们来剥离functor中的operator()
mkE_ a> 首先operator里面的代码全是下面的形式:
1.9bU/X QhhL_vP return l(t) op r(t)
7xF)\um return l(t1, t2) op r(t1, t2)
--fRh N> return op l(t)
r` B(ucE return op l(t1, t2)
,`Keqfx return l(t) op
noNJ+0S return l(t1, t2) op
`
0$i^,} return l(t)[r(t)]
H(hE;|q/ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
bO i-QD }/w]+f* 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:
*{_N*p\{ 单目: return f(l(t), r(t));
&k@\k<2Ia return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
c@E;v<r' 双目: return f(l(t));
T_)g/,5> return f(l(t1, t2));
1[yy/v'q 下面就是f的实现,以operator/为例
+\doF $:?Dyu(Il struct meta_divide
t$Bu<frQ {
eMV{rFmT template < typename T1, typename T2 >
$`A{-0=x\U static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
)x,/+R]{8l {
pCf9"LLer return t1 / t2;
%G|Rb MP }
9u6VN]divB } ;
D6dliU?k 5tI#UBha 这个工作可以让宏来做:
CnpQdI BM~6P|&qD #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
bUsX~R- template < typename T1, typename T2 > \
]xkh"j+W static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
p[O\}MAd# 以后可以直接用
85f:!p DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
/-knqv 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
k|czQ"vaI (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。。。)
R XCjYzt yH(3 m# ~,_@|,) 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
NEUr w/ VKtlAfXy~ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
,#czx3?4 class unary_op : public Rettype
q;lR|NOh {
p+pu_T;~ Left l;
C B`7KK public :
TCFr-*x unary_op( const Left & l) : l(l) {}
d[{!^,%x" QH,Fw$1 template < typename T >
m^\&v0 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Y_}_)nE@m {
=:Yrb2gP_\ return FuncType::execute(l(t));
2z.~K&+x }
^9`|QF YV _ 7 .+A template < typename T1, typename T2 >
.p]rS
=# typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(&1.!R[X {
)@p?4XsT4J return FuncType::execute(l(t1, t2));
,J'_Vi }
8f<y~L_(` } ;
k+%&dEE|vH /k[8xb J0
dY%pH# 同样还可以申明一个binary_op
n|pdYe8\ aM
xd"cTzx template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
@( \R@`# class binary_op : public Rettype
tUuARo7# {
{/(.Bpld Left l;
D^2lb"3 Right r;
(c&%1bJ public :
qe'ssX; binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
5]GgjQ m ?; ?I]` template < typename T >
BG8/ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`a:3S@n(} {
yf;TIh%)= return FuncType::execute(l(t), r(t));
ML MetRP }
$.t>* Bq .heU
Ir, template < typename T1, typename T2 >
}zS5o
[OE typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
dC8}Ttc} {
";7xE#jRk return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
n*Dn{ 7v#z }
z;dRzwL } ;
&PH:J*?C} ZjMnGRP UX[s5# 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
Cl9rJ oT 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
|:&O!36 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
\K~wsu/?` 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。
Ue60Mf 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
|`Noj+T47I 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。。。
%k32:qe 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
^[r1Dk 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)
jDqG9] 下面是修改过的unary_op
Ef?hkq7X< tk*-Cx?_ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
i7 21(1 class unary_op
\y:48zd {
Y)]C.V,~ Left l;
[FrLxU *!JB^5(H public :
0^dYu/i5 QRK\74'uY unary_op( const Left & l) : l(l) {}
^9Cu?!xu0 oSmETk\ template < typename T >
qljsoDG struct result_1
a*LfT<hmU3 {
/5/gnpC typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
z'$1$~I } ;
@v^j<B [:#K_EI5% template < typename T1, typename T2 >
aA52Li struct result_2
|idw?qCn {
kyvl>I0q@ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
jLt3jN } ;
CxjB9# >(ip-R template < typename T1, typename T2 >
%b<W]HwA typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
H!Q72tyo {
zD<W`_z return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Dqii60 }
% g &e:+;7 template < typename T >
YfB)TK\W9/ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vg[3\!8z[ {
cPuXye return OpClass::execute(lt(t));
[bP^RY: }
>8kXa.)84 .4[3r[ } ;
^ex\S8j ?..BA&zRk !|xB>d
q? 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
+sjzT[ Dn 好啦,现在才真正完美了。
Fc5t,P 现在在picker里面就可以这么添加了:
"4H@&:-(p CAC4A template < typename Right >
cI\[)5& picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
r4X}U|s!0 {
o4WQA"VxM return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
./k7""4 }
=X7kADRq 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
,7Hyrx` 4BCe;Q^6 ^ZQMRNP{r O8$~dzf,2 )^{}ov 十. bind
s __xBY 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
sb{K%xi% 先来分析一下一段例子
S
\]O8#OX =b:XL#VA W<prY int foo( int x, int y) { return x - y;}
e7@ m i bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
uW!XzX[' bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
oc( '!c 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。
D/."0 #q 我们来写个简单的。
H)D|lt5xy 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
jjj<B'zt 对于函数对象类的版本:
~ h3G}EH [cd1Mf:[Y template < typename Func >
rV%T+!n%c struct functor_trait
~#3{5*
M {
>z\IO typedef typename Func::result_type result_type;
T[|#DMg$F } ;
49QsT5b) 对于无参数函数的版本:
Z\CvaX `-pwP template < typename Ret >
!\7`I}: struct functor_trait < Ret ( * )() >
B~KxUp {
JfN5#+_i typedef Ret result_type;
|?^<=% } ;
<@.e.H 对于单参数函数的版本:
I
</P_:4G ?CQE6ch template < typename Ret, typename V1 >
Ol }5ry struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
G)?*BH {
lrv-[}} typedef Ret result_type;
]H
n:c'aT } ;
larv6ncV 对于双参数函数的版本:
_Rii19k \
=hg^j template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
c6xr[tc% struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
N# }w1] {
03fOm typedef Ret result_type;
?l9sj]^w } ;
SF:98#pg 等等。。。
zVS{X=u 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
, lR(5ZI z[c8W@OJ template < typename Func >
.Od:#(aq struct func_return
L}*o8l` {
uQO5GDuK> template < typename T >
;-u]@35 struct result_1
^@V*:n^ {
l ubsL I typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
y$R8J:5f } ;
#7 O7O~ 2.Vrh@FNRo template < typename T1, typename T2 >
?C2(q6X+s struct result_2
K]m#~J3d> {
` 7iA?; typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
^&YtZjV } ;
swj\X,{ } ;
Y5GN7. 5_!L"sJ i`sZP#h 最后一个单参数binder就很容易写出来了
0BC@wV m-O*t$6 template < typename Func, typename aPicker >
"> Qxb.Y} class binder_1
`C>h]H( {
bW
W!,-|R Func fn;
wnX;eU/n aPicker pk;
Wmd@%K public :
rB+ ( En&7 e template < typename T >
M]5l-i$ struct result_1
_ooHB>sH {
]&]G typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
7RUztu\_ } ;
t_Eivm-,B MlWKfe< template < typename T1, typename T2 >
jF;<9-m& struct result_2
k H65k ( {
6E) T;R(@ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
ia\Gmh } ;
#6@hVR. z\tY A binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
7{U[cG+a# xCL)<8[R,} template < typename T >
qE2<vjRg typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
auN8M. {
DH\Ox>b= return fn(pk(t));
BMAWjEr }
Z6gwAvf< template < typename T1, typename T2 >
;,U@zB;\%( typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
mL1ZSX
o! {
7x`$ A return fn(pk(t1, t2));
Aa1#Ew<r }
a'`i#U } ;
<6]Hj2 MDa[bQNM FsUH/Y
y 一目了然不是么?
7V=deYt_p 最后实现bind
5%( 9hK8dJw d3E N0e+^ template < typename Func, typename aPicker >
<*iFVjSI( picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
u@D5SkT {
L'
_%zO return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
R5MN;xG^ }
G{.=27 =:T"naY( 2个以上参数的bind可以同理实现。
Flpl,|n
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。
UV%o&tv|< +
,]&& 十一. phoenix
\W_ Dz*N Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
uF%N`e^S M97+YMY) for_each(v.begin(), v.end(),
iU0jv7}n (
ZK{1z| do_
Wsd_RT }ww [
jMWTNZ cout << _1 << " , "
9&kY>M>z0 ]
8fvKVS .while_( -- _1),
M2:3k cout << var( " \n " )
F9w2+z. )
.h
w(; );
f3,Xb
]h %xx;C{g;a 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:
kVWrZ>McK 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
T}p|_)&y operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
3Qv9=q|[b 那么我们就照着这个思路来实现吧:
"}uu-5]3 WVyq$p/V UGOe(JB template < typename Cond, typename Actor >
muK)Yw[#N class do_while
2#`d:@r {
6(Cjak+~! Cond cd;
Exi#@- Actor act;
^s8JW" H public :
VF-[O template < typename T >
tr
8Q{ struct result_1
!vr
A\d {
W.7u6F` typedef int result_type;
{yBd{x<>/ } ;
{=^<yK2q jN+2+P%OL do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
F>u/Lh! R'1"`@fG template < typename T >
|[bQJ<v6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
7z&^i-l. {
C5^N)-]" do
K8iQ? {
uvD*]zX act(t);
{>&M:_`k }
su=]gE@ while (cd(t));
%+$!ctn return 0 ;
.w~L0( }
_ZuI x=! } ;
^[ > vinn|_s% PPtJ/
}\ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
YH[HJ#:7r 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。
?7*J4. 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。
SQ`ec95', 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。
.V^h< d{ 下面就是产生这个functor的类:
Eid~4a 6[1lK8o ]O M?e template < typename Actor >
i ;YRE&X class do_while_actor
,6\oT;G {
EO.}{1m=hx Actor act;
=$%_asQJ public :
FE?^}VH do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
+?[iB"F u&Y1,:hiL template < typename Cond >
)RwO2H picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
q}7(w$& } ;
}KL( -Ui$ o,y{fv:ki $QuSmA<4lS 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Nxt z1 最后,是那个do_
UXV>#U? FkIT/H /T/7O class do_while_invoker
h`p9H2}0 {
c:z<8#A} public :
Xc@%_6 template < typename Actor >
|/p2DU2 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
qeZ*!H6- {
?t];GNU`l return do_while_actor < Actor > (act);
r*s)T`T}} }
8:(e~?
f6 } do_;
>5=uq
_QY lilF _y 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
qw%wyj7 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
H;eOrX{GT 最后来说说怎么处理break和continue
-7l)mk 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。
Ni 5Su 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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