一. 什么是Lambda
0;OZ|;Z 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
!\Cu J5U 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$* :hWG:` _^ n>kLd$ *xj2Z,u class filler
VP~%,= {
|942#rM public :
^q%f~m,O< void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
-r~9'aEs } ;
<*/Z>Z_c2 b=Ektq @LS%uqs 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:
J*6B~)Sp@ XgeUS;qtta 7xWJw `fG<iBD for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
:2wT)w z *1:kIi7_ Q]RE,ZZ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
DFRgn WYcZD_ e(&u3 #7Nn )Q}Q -Zt 二. 战前分析
R,OT\FQ< 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。
\TDn q!)? 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
}6{00er 8f%OPcr& /V]i3ac for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
p=i6~ /* --------------------------------------------- */
Xw|-v$'y vector < int *> vp( 10 );
_,e4?grP# transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Z}SqiT /* --------------------------------------------- */
o,0
Z^"| sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
R'atg
9 /* --------------------------------------------- */
fI=p^k: int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
G$CSZrP. /* --------------------------------------------- */
\-[ >bsg for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
lKqFuLHwF /* --------------------------------------------- */
t.bM]QU!1 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
?hURNlR_Q *7L1SjZw ~~t>; ]xJ.OUJy 看了之后,我们可以思考一些问题:
"kIlxf3 1._1, _2是什么?
+<B"g{dLuX 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。
4((p?jbC 2._1 = 1是在做什么?
:gRVa=}= 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。
N\?__WlBK7 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。
0Xn,q]@Z {CTJX2& ^bdXzjf 三. 动工
N{M25ucAHl 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
q,;wD1_wG 3e\IRF xzb ;.R)
uCd{= ?T|0"|\"' template < typename T >
EyBTja(4 class assignment
/{I-gjovy {
+ kF%>F] T value;
XV)ctF4 public :
DC_k0VBn assignment( const T & v) : value(v) {}
45jImCm template < typename T2 >
LA/Qm/T T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
QXy=| } ;
~9;udBfwF tk:G6Bkid 0[7"Lhpd 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
XCXX(8To0= 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
hx:^xW@r4P QWC C Y\4B2:Qd9 )N\ BC class holder
=xSf-\F {
G}}Lp~ public :
+4[9Eb'k= template < typename T >
]-;JHB5A_: assignment < T > operator = ( const T & t) const
zq3f@xOK {
'jye* return assignment < T > (t);
"Rtt~["% }
[.CP,Ly } ;
Ufor> #|=lU4Bf 'S&Zq: 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:
{*
w _* ETdN<}m static holder _1;
:$P1ps3B Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
'0I> um( xZ6&m for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Q`-Xx 而不用手动写一个函数对象。
:C={Z}t/F B9c
gVTLj ~JS@$ # /o}i,i$ 四. 问题分析
HTm`_}G9 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。
xjrL@LO# 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。
::cI4D 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
L{&Yh|} 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
EDF0q i 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Ya!PV&"Z .CW,Td3f! 五. 问题1:一致性
_E/ 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?|
QDKY7"H 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
4<f^/!9w g\iSc~%? struct holder
Lnq CHe {
.4<lw //
f<'D?d)L^ template < typename T >
HJlxpX$_ T & operator ()( const T & r) const
_|;{{8*? {
z 8#{=e return (T & )r;
7>AMzNj }
D^f;X.Qm } ;
,,7hVw >
-(Zx 这样的话assignment也必须相应改动:
e ]{=#
(iJ
/ template < typename Left, typename Right >
^7=h%{>= class assignment
E, oR.B {
,V zbKx, Left l;
Zv8_<>e Right r;
?H_>?,^ public :
\pP1k.~UnC assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
4Bt)t#0 template < typename T2 >
T!^v^m@>y T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
\+x#aN\ } ;
&(|Ot`el]v NR%_&%qQA 同时,holder的operator=也需要改动:
S/YHT)0x[ \zOsq5} template < typename T >
!lM.1gTTC assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
[Ov/&jD" {
:0bjPQj return assignment < holder, T > ( * this , t);
z$M-UxY }
4`Jf_C J]Rh+@r. 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。
ZQ-6n1O 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
mSO7 r F ^}J,;Zhu5 return l(rhs) = r;
.;(a;f+{; 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。
#6pJw?[ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
,)VAKrSg {j4&'=C: template < typename Tp >
G+I->n-s4 class constant_t
!:}m-iqQ1 {
_c(h{dn const Tp t;
%:OX^^i; public :
d\8j!F^= constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
TFzk5 template < typename T >
b%0@nu4 const Tp & operator ()( const T & r) const
dh%DALZ8t {
V`1x![\ return t;
HJd{j,M }
QcjsQTAbk } ;
2av=W 7Rc>LI*
' 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
6:Y2z!MLO 下面就可以修改holder的operator=了
vjA!+_I6 @twi<U_ template < typename T >
r>sXvzv assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
\c!e_rZ {
#CW{y?= return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
gN*b~&G }
{xICR ~,* l j+p}dt 同时也要修改assignment的operator()
k"m+i t%@u)b p template < typename T2 >
~3%aEj T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
TKVS%// 现在代码看起来就很一致了。
aEun *V^, ]Z52L`k 六. 问题2:链式操作
}VHvC" 现在让我们来看看如何处理链式操作。
&MB1'~Q,hq 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。
9S l5jn 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。
xmfZ5nVL 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。
0;]VTz?P 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Tl+PRR6D* `P$X`;SwE template < typename T >
2+*o^`%4P struct result_1
05
.EI)7 {
lwjA07i typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
0WyOORuK } ;
u<+"#.[2v~ Ag&K@ %|* 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
/_yAd,^-+ h<n 2pz} template < typename T >
5XuQQ!` struct ref
Yjl:i*u/ {
8Au W>7_ typedef T & reference;
}%^ 3 } ;
CioS}K template < typename T >
\6pQ&an struct ref < T &>
Gh<#wa['} {
#F6M<V' typedef T & reference;
BJ5^-| } ;
ofs Lx6Po b'vIX<
g 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
_ D"S Vl'rO_?t template < typename T >
/J(~NGT typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
;1>V7+/ {
ZmJ<FF4 return l(t) = r(t);
rqKK89fD' }
^b^buCYw 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
n]>L"D, 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
|3hNTH? #RKd>ig% 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
Ds{DVdqA$c _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
LC e6](Z _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
FtDF} +5 调用divide的对象返回一个add对象。
2tQ?=V(Di 最后的布局是:
_{GD\Ai_W Add
9V;A+d, / \
E
0@u| Divide 5
]Y$jc / \
8~O0P= _1 3
B3I0H6O 似乎一切都解决了?不。
O5:[]vIn 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。
A+z}z@K 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。
1DN 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:
jLw|F-v-l< -U;=]o1 template < typename Right >
;qcOcm% assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
jHV)
TBr Right & rt) const
-a'D~EGB^ {
Lzx/9PPYn return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
N9u {)u }
_T;Kn'Gz(& 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Zm+GH^f' 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。
98vn"=3 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。
o)'06FF\$ 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。
:!FGvR6 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。
@ *5+ZAF 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?
v"<M
~9T) 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:
H8m[:K]_H Ql,WKoj* template < class Action >
<@y(ikp> class picker : public Action
j9BcoEl:; {
3ik~PgGoKQ public :
}|nEbM]# picker( const Action & act) : Action(act) {}
Sae*VvT6 // all the operator overloaded
N,*'")k9 } ;
<y#@v G N37CAbw0 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。
U?
;Q\=> 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:
#E#@6ZomT fVi[mH0=+ template < typename Right >
O8-Z >; picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
a%QgL&_5 {
anORoK. return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
.sb0|3& }
M[e^Z}w.V g'EPdE Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
di<g"8 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。
+;bZ(_ohG 74hRG~ template < typename T > struct picker_maker
6t'.4SR {
6B}V{2 typedef picker < constant_t < T > > result;
G}aM~, v } ;
X<f4X"y template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
n>)h9q S {
kZfj"+p_S typedef picker < T > result;
c4bv Jy8 } ;
.Vs|&c2im t&IWKu# 下面总的结构就有了:
>;}(?+|f 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。
-<tTT 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。
3w/z$bj picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Rk{vz| 至此链式操作完美实现。
>xXq:4l>} 9j5B(_J^ XMaw:Fgr 七. 问题3
z$VVt?K 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
GY"c1KE$ :J+ANIRI template < typename T1, typename T2 >
LCb0Kq}*/( ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+^.xLTX`$ {
Wxi;Tq9C@_ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
5H(
]"C }
sGa " !|cM<}TF, 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:
:\%hv>}| B|=S-5pv* template < typename T1, typename T2 >
ppeF,Q struct result_2
V2g"5nYT {
\\Z?v,XsS typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
SzG?m] } ;
46H@z=5 sBNqg~HwB? 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?
}T53y6J# 这个差事就留给了holder自己。
<d{>[R) 8sq0 BH 8SCXA9} template < int Order >
aaI5x class holder;
YDgG2hT/2 template <>
cu#r#0U- class holder < 1 >
CYM>4C~>JW {
e'fo^XQn[ public :
6 I43a1[s template < typename T >
GxE`z6%[ struct result_1
q^L"@Q5; {
+hs:W'`% typedef T & result;
+KIBbXF7 } ;
_9S"rH[ template < typename T1, typename T2 >
q~{O^,4S struct result_2
*]DO3Zw' {
iZ(JwY typedef T1 & result;
9|K:\!7 } ;
0Cyus template < typename T >
Tq8U5#NF typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
uTy00`1 {
tnq ZlS return (T & )r;
#=Whh
9-d }
=n;LP#(h ? template < typename T1, typename T2 >
G%CS1# typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
+5%ncSJx {
<B+
WM return (T1 & )r1;
H<qz
rO }
tNAmA } ;
>B.KI}dE uY3?(f# template <>
sjHcq5#U! class holder < 2 >
Q0L1!}w
{
UAC"jy1D public :
I1p{(fJ template < typename T >
raM{!T: struct result_1
UUvR>5@n {
oF s)UR typedef T & result;
xzf/W+.>. } ;
~e5E%bXxC template < typename T1, typename T2 >
/8/N struct result_2
]Bz.6OR {
Z/OERO
typedef T2 & result;
V\AF%=6} } ;
`U>]*D68 template < typename T >
-8SZ}J typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
l?HC-_Pbh {
hS^8/]E={ return (T & )r;
A|m0.'/ }
]oKHS$W9 template < typename T1, typename T2 >
{Ut,xi typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
V} h)e3X {
$wk(4W8E return (T2 & )r2;
R l)g[s }
Y*S(uqM } ;
:S+Bu*OyH ^[q/w<_j~ 1W7ClT_cQ 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
"_\77cqpTh 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
9CZEP0i7 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
i~m;Ah,# &B$%|~Y5 return l(i, j) = r(i, j);
d 0:;IUG 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
0aYoc-( A e )] return ( int & )i;
=bQ\BY# return ( int & )j;
^KQZ;[B 最后执行i = j;
:=K+~?
可见,参数被正确的选择了。
gbu)bqu2x mqiCn]8G 0 R>!jw O#)YbaE .gCun_td# 八. 中期总结
qh6Q#s>tH 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:
|gfG\fL3V 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
| 8akp 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
@680.+Kw 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
Uf|@h 1:q`KkJx nDz.61$[ ,
ksr%gR+ 9ol&p> RVr5^l;" 九. 简化
1\/^X>@W{ 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。
*tl; 0<n 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
",S146Y+ 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:
~@"H\):/ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
5W09>C>OC +-*/&|^等
u_Xp\RJ 2. 返回引用。
id>2G
%Tx =,各种复合赋值等
.F0Q<s9 3. 返回固定类型。
h<g2aL21?F 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
VD+v\X_ 4. 原样返回。
|[$TT$Fb operator,
OS=~<ba 5. 返回解引用的类型。
+]e) :J operator*(单目)
caL\ d 6. 返回地址。
a*nCvZ
operator&(单目)
wKbU}29c 7. 下表访问返回类型。
8,)<,g-/= operator[]
0*KL*Gn 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
QH k jxj operator<<和operator>>
Yd<9Y\W%? perhR!#J 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。
9e;:(jl^ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
pR!m |Pv)&'B" template < typename Left >
k:z)Sw struct value_return
$@~sO0q {
L$@qEsO template < typename T >
c7]0>nU; struct result_1
m-Qy6"eW {
?:+p#&I typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
Am >b 7Z! } ;
$ou/ Fn e1ExB# template < typename T1, typename T2 >
$NBQv6#: struct result_2
~pwk[Q! {
/Nhc|x6zQ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
x}O J~Yk] } ;
NOl/y@# } ;
E=ObfN"ge $|I hO nHQWO
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
!#PA#Q|cO (Y 下面我们来剥离functor中的operator()
MSe>1L2= 首先operator里面的代码全是下面的形式:
AH^ud*3F IB^vEY!`6_ return l(t) op r(t)
jM>;l6l return l(t1, t2) op r(t1, t2)
m:cWnG return op l(t)
k8,s<m return op l(t1, t2)
.RWq!Z=)3 return l(t) op
_D8:p>= return l(t1, t2) op
_TbvQY return l(t)[r(t)]
RG_6&
A return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
}5}#QHF }-p-( 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:
-`1)yhS 单目: return f(l(t), r(t));
-2Dgr\M return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
N({-&A.N 双目: return f(l(t));
X*`b}^T return f(l(t1, t2));
6Z;D`X,5 下面就是f的实现,以operator/为例
"||'
-(0 Rpxg
5 struct meta_divide
{#z[iiB {
+a^0Q
F-7 template < typename T1, typename T2 >
1+xi1w}3a static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
[=>[ 2Ty {
]G,BSttD return t1 / t2;
zRB LkrC }
a@!O}f* } ;
a#&\65D $v=(`= 这个工作可以让宏来做:
}s.\B
p@wtT"Y #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
y/"CWD/ i template < typename T1, typename T2 > \
GYV%RD # static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
rfV{+^T; 以后可以直接用
B+2.:Zn6 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
2>m"CG 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
;6`7
\ (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
(Vt5@25JW }*7Gq 3w+ +F@( 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
;bFd*8?; ~l*[=0} template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
QfL8@W~e class unary_op : public Rettype
@QDpw1;V' {
tZ:fh p Left l;
z\Z+>A public :
2c3/iYCKP unary_op( const Left & l) : l(l) {}
WmE4TL^8? AA}+37@2I template < typename T >
Iv?1XI= typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ix 5\Y {
[!4V_yOb return FuncType::execute(l(t));
1czU$!MV }
sAjN<P 6ciA|J'MR template < typename T1, typename T2 >
LWV^'B_X- typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
T;3B_lu] {
R[H#av return FuncType::execute(l(t1, t2));
\M~uNWv| }
B X O, } ;
|lh&l<=(f UL xgvq l;h5Y<A%? 同样还可以申明一个binary_op
*7),v+ET GZ.KL!,R! template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
@`HW0Y_: class binary_op : public Rettype
aQV? } {
KD'}9{F, Left l;
j{HIdP Right r;
;kD
Rm'( public :
0I*{CVTQj binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Nb\B*=4AR 2 y&k template < typename T >
f5'vjWJ30 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:* J! {
+<WNAmh
return FuncType::execute(l(t), r(t));
Z;6?,5OSc }
`(~oZbErM 8>DX
:` template < typename T1, typename T2 >
cq8JpSB( typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3*eS<n[uG {
E-#C#B return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
b3q&CJ4| }
/=KEM gI? } ;
"4.A@XsY ![m6$G{y ilQt`-O! 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
//yz$d>JN 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
COA>y? DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
8/-hODoT_ 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。
5B;;{GR 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
9\%`/tJM 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。。。
#}[NleTVt 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
aQ0pYk~( 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)
?qbq\t 下面是修改过的unary_op
]x6rP ]m#*4 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
v+'*.Iv: class unary_op
`Cz_^>]|= {
KR>o 2 Left l;
:71St' [f=Y*=u9, public :
1/c+ug!y B9]bv] unary_op( const Left & l) : l(l) {}
]i8t .v['INK9 template < typename T >
o RK:{?Y struct result_1
%t]{C06w+{ {
Z5[g[Q typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Ce} m_ } ;
Uf~5Fc1d = LB^xdMXi template < typename T1, typename T2 >
MZ>Q Rf struct result_2
jH37{S- {
eCG{KCM~_Z typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
mnU8i=v0A } ;
p+${_w>pl{ euET)Ccq template < typename T1, typename T2 >
b
T** y?2 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
cpphnGj5 {
C9eisUM return OpClass::execute(lt(t1, t2));
dAi.^! ! }
WLCr ~r^ n39EKH rm% template < typename T >
_ U Y5 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
cuL/y$+EY {
u"DE? return OpClass::execute(lt(t));
CM)V^k* }
?3<Y/Vg%c
Fp>nu _-" } ;
LXf|n 40 zO4 mcxD#+H 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
)QI#szv6 好啦,现在才真正完美了。
7nZ3u_~ 现在在picker里面就可以这么添加了:
imyfki $B _Zxo<}w}y template < typename Right >
>".@; picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
-cP1,>Ahv {
0+AMN- return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
N\Ab0mDOV. }
y8dOx=c 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。
wqgKs=y Q|G|5X `)TgGny01 $}=r45e0K M%7|7V<o)^ 十. bind
AsI.8" 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。
'a"Uw"/p[ 先来分析一下一段例子
uYijzHQyD 3!i{4/ {"db1Gbfg int foo( int x, int y) { return x - y;}
'30JJ0 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
w^}*<q\ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
j3j^cO[ 8v 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。
gOy{ RE 我们来写个简单的。
o Va[ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
bl\;*.s' 对于函数对象类的版本:
:bXTV?#0
t|*UlTLm template < typename Func >
G^#?~ struct functor_trait
[C@Ro,mI {
mB%m<Zo\U typedef typename Func::result_type result_type;
(
geV(zT } ;
N]&hw&R{Q 对于无参数函数的版本:
ruy?#rk Y\F4 template < typename Ret >
CiTWjE?|7 struct functor_trait < Ret ( * )() >
9fsc>9 {
Z
4c^6v typedef Ret result_type;
upFe{M@ } ;
3;R`_#t+ 对于单参数函数的版本:
$paE6X^ zbfe=J4c template < typename Ret, typename V1 >
m3XT8F*& struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
(Z8wMy&: {
V(Oi!(H;v typedef Ret result_type;
S(0JBGC } ;
7mL1$i6= 对于双参数函数的版本:
aj-:JTf .GWN~iR( template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
u@Bgyt7Y struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
](`:<>c {
AG"iS<u typedef Ret result_type;
&LQfs4}a, } ;
,2P/[ : 等等。。。
^Zlbs
goZ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
m;PTO$-- ^BP4l_rO9 template < typename Func >
1+Vei<H$ struct func_return
MPLeqk$; {
${`q! template < typename T >
&?k`rF9 struct result_1
){w!<Lb {
a&[>kO typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
]NKz5[9D } ;
<ILi38%Y oUB9)C~ template < typename T1, typename T2 >
mFE7#OM struct result_2
>"Zn#
FY {
{_ZbPPh;M" typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
nFwdW@E9 } ;
=.,XJIw& } ;
|@hyGu-H+ @Y#TWt# ^b*ub(5Ot 最后一个单参数binder就很容易写出来了
z]j_,3Hff eGo$F2C6E template < typename Func, typename aPicker >
fqn;,!D?9 class binder_1
N<QLvZh {
WrR8TYq9D] Func fn;
{(h!JeQ aPicker pk;
7*4i0{] public :
<lWBhrz ~u r}6T template < typename T >
x_= 3!) struct result_1
A64c,Uv {
|xpOU*k typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
" pL5j } ;
uC2 5pH" +\J+?jOC4S template < typename T1, typename T2 >
0- u,AD struct result_2
CC]q\%y-_ {
!@>:k3DC& typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
1119Y eL } ;
WctGhGH P+,YWp binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
#*G}v%Ow/u >jc17BJq template < typename T >
=BzBM`-o typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
q4Y'yp`?K; {
UO-,A j*wW return fn(pk(t));
%gTY7LIe1z }
I!.-}]k template < typename T1, typename T2 >
UBx0Z0Y typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Ua+Us"M3} {
>8injW352 return fn(pk(t1, t2));
8vUq8[[ }
"p&4Sn3T2? } ;
TH+TcYqO DMT2~mh 5gwEr170 一目了然不是么?
) 3I|6iS 最后实现bind
YV6w}b:
kb'l@d#E D
\boF+^ template < typename Func, typename aPicker >
dkZ[~hEQG- picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Rtai? {
}$:ha> return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
EtDzmpJR> }
O! w&3 p ?$b*)< 2个以上参数的bind可以同理实现。
7[8d-Sf24{ 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。
g]._J &lW~ot1, 十一. phoenix
7Y^2JlZu= Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
'zuA3$SR dV"Kx for_each(v.begin(), v.end(),
&I/C^/F& (
i.+#a2 do_
>
!WFY [
3
FLht
L cout << _1 << " , "
2O`s'&.h ]
;zi4W1 .while_( -- _1),
OPDRV\ cout << var( " \n " )
"9;Ay@'B )
vFK(Dx );
SuA`F|7?P Gdlx0i 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
r
D|Bj(X8 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
+VHoYEW operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
`~LaiN. 那么我们就照着这个思路来实现吧:
}k6gO0z 58Z,(4:E _i0,?U2C template < typename Cond, typename Actor >
s?&UFyYb, class do_while
<2PO3w?Z {
+4K'KpFzZ Cond cd;
ra{HlB{ Actor act;
>orDw3xC public :
{^Q1b.= template < typename T >
>8DZj&j struct result_1
AHTQF#U^ {
200Fd8Ju typedef int result_type;
PJ'@! jx } ;
0,m@BsK AkBEE do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
m# I G88g@Exk template < typename T >
K<"Y4O#] typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
9icy&' {
T28Q(\C:} do
wTVd){q`. {
50`<[w<J
q act(t);
vv`,H~M6 }
K$~Ja while (cd(t));
\@*D;-b return 0 ;
fngk<$lvg }
!*=+E%7 } ;
1.q
a//'RW %;YERO! fvw&y+|y! 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
:JG2xtn 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
YDiru 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
hkR Jqta) 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
SWMi+) 下面就是产生这个functor的类:
qISzn04 ?r(Bu wfBf&Z0{ template < typename Actor >
RQd5Q. class do_while_actor
~@EBW3>~5 {
Rs1JCP=d8 Actor act;
"\x\P)j0> public :
#Pq.^ ^ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Z$ Mc{ Tg#%5~IX template < typename Cond >
2ee((vO& picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
x'`L(C } ;
t+O7dZt%r sqk$q pV6 ,2^zX]dgM 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
(ysDs[?\ 最后,是那个do_
|[
,|S{ jxA*Gg3cT5 c^BeT; class do_while_invoker
X5Ff2@."y| {
K7gqF~5x~ public :
N+0`Jm template < typename Actor >
<!.Qn
Y do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
5SmgE2 } {
1N\-Ku return do_while_actor < Actor > (act);
9N{"ob
Z }
&io*pmUm6 } do_;
-S*MQA4 @1G`d53N 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Q~AK0W 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
8i?h{G IMV 最后来说说怎么处理break和continue
FVS@z5A8<= 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。
D}:M0EBS 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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