一. 什么是Lambda
_^ZII 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
a WC
sLH 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,
uWQ.h , +!wc(N[(2 /xnhHwJm Pr"ESd>Y class filler
+ZO*~.zZ {
6w#v,RDEu public :
.l!Z=n| void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
9:>vl0 } ;
*G38N]|u6 x(Z@R\C-a E&AR=yqk 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:
uq_SF.a'v 8h=XQf6k0 Z9y:}:j" wO9<An for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
>Ww F0W9? l;fH5z 4+0Zj+
q"; 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
rXMv&]Ag :0l(Ll KD R_&>iu'[ {_JLmyaerZ 二. 战前分析
S_atEmQ 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。
hG U &C] 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
d>}%A
] }% =P(%- RL%{VE for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
, /pE*Yk /* --------------------------------------------- */
RDbA"e5x vector < int *> vp( 10 );
r]yq
#T`z transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
uE2Yn`Ha /* --------------------------------------------- */
{+ m)*3~w sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
d0,I] " /* --------------------------------------------- */
E_z@\z MB int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
2;3q](d /* --------------------------------------------- */
#KwFrlZ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
hf'3yEm /* --------------------------------------------- */
sdY6_HtE for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
9f
"*Oj la-+` (8{Z@ ;J:YNup 看了之后,我们可以思考一些问题:
W{`;][ 1._1, _2是什么?
,/KHKLY7 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。
4xlsdq8`t 2._1 = 1是在做什么?
tnsYY 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。
REw3>/= 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。
E-/]UH3u H 0]4X/u#N 5@2Rl>B$ 三. 动工
w a_{\v= 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
)#m{"rk[x, O2Qmz=% p<
7rF_?W0 /x??J4r0 template < typename T >
l zFiZx class assignment
}|Qh+{H*. {
dHDtY$/_ T value;
.V
hU:_u public :
v 6
U!(x assignment( const T & v) : value(v) {}
peVY2\1>R template < typename T2 >
I6^y` 2X T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
uOv<*Jld* } ;
y~+LzDV @@D/&}#F RnkV)ed( 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
xw8k<` 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
~rV $.:%va jA1S|gV +ywz@0nx TB>_#+: class holder
~!({Unt+' {
K6->{!8]k public :
>)WE3PT/O" template < typename T >
E:9RskI assignment < T > operator = ( const T & t) const
a?y ucA {
-U2Su|:\N8 return assignment < T > (t);
spA|[\Nl }
:$G^TD/n } ;
<sC(a7i1 aG7Lm2{c" TIp\- 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:
vu.ug$T RhJ 3>DL static holder _1;
\;-Yz Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
aUMiRm- i|h{<X7[ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
<IZr..|O 而不用手动写一个函数对象。
4M"'B A< CZzt=9
2po8n_ Ge)G.> c 四. 问题分析
J)g
+I 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
Z84w9y7O< 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
d*u3]&?x&f 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
N n_b 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
[p4([ef
' 下面我们可以对这几个问题进行分析。
vmgd "A[.7 w 五. 问题1:一致性
6U).vg< 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
sB0]lj-[Un 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
+sx(q@ &LV'"2ng8 struct holder
5#z7Hj&w {
rE"FN~9P //
r6D3u(kMb template < typename T >
^Cp;#|g, T & operator ()( const T & r) const
N8T.Ye N {
Uvk: return (T & )r;
*r4FOA%P }
HZ(giAyjq } ;
P=_W{6 F`;q9<NYRW 这样的话assignment也必须相应改动:
eLH=PDdO 6ZjUC1 template < typename Left, typename Right >
B8wGWZ@ class assignment
a{e1g93} {
S!-t{Q+j^ Left l;
<'T DOYb Right r;
#m{F*(% public :
bz1`f >%l assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
{#t7lV'4 template < typename T2 >
]'<}kJtN. T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Ct(^nn$A } ;
uv$utu><
* 0#5&* 同时,holder的operator=也需要改动:
3? k<e "6~+-_: template < typename T >
=BD|uIR assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
X&Ospl@H {
^S|}<6~6b return assignment < holder, T > ( * this , t);
B%x?VOdBE }
t@2MEo D3O)Tj@:}( 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
-g"Wi@Qr 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
7OPRf9+o ZKS]BbMZa return l(rhs) = r;
)*}?EI4. 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
~1Ffu x 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
A/ Sj>Y1j U$=Z`^< template < typename Tp >
x=W5e
^0? class constant_t
?wIw$p>wT {
z+c8G const Tp t;
9+Wf*:*EW public :
F$s:\N constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
]P_yN:~ template < typename T >
=Q# (2 const Tp & operator ()( const T & r) const
n"I{aJ]K {
r0<zy_d' return t;
/BS yanro }
f?QP(+M5. } ;
z
wn#E )ItW}1[I 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
!Ks<%;
rb 下面就可以修改holder的operator=了
Kciz^)'Z VTO92Eo template < typename T >
yx<-M assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
iML?`%/vN {
.;dI&0Z return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
i66/2BUh. }
c&g*nDuDj cVaGgP}\ 同时也要修改assignment的operator()
_]< Tv3]RK .07kG] template < typename T2 >
AI$\wp#aw T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
t&o&gb 现在代码看起来就很一致了。
[ mo9? "Qk)EY 六. 问题2:链式操作
\mFgjPz 现在让我们来看看如何处理链式操作。
)|&FBz; 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。
m*14n_m' 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。
b~!Q3o'W 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。
|4Os_*tRKU 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
,H]S-uK~ W#L/|K!S template < typename T >
`cFNO: struct result_1
*n9=Q9 {
=pb ru=/ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
&3 x
[0DV } ;
fHgvh&FU ?V =#x.9 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:
5~RR
_G <SSkCw template < typename T >
2GRv%:rZ struct ref
1+Q@RiW {
\[]4rXZN0 typedef T & reference;
4@9xq<<5 } ;
,a":/ /[ template < typename T >
tf>"fU\P struct ref < T &>
-=2V4WU~ {
9bUFxSH typedef T & reference;
~Vf
A } ;
Wfsd$kN6{ ,HK-mAH 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
.i3_D?? ,3Aiz|v- template < typename T >
?:i,%]zxC typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
U<6+2y P {
SL`nt return l(t) = r(t);
xks Me }
5 i=C?W`' 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
1;~|[C 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
fN6n2*wr( o`Q.;1(Y' 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
vywpX^KPv _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
[-VIojs+u _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
lLS7K8;4W +5 调用divide的对象返回一个add对象。
;]W@W1)$ 最后的布局是:
#j)"#1IE2W Add
y N,grU( / \
/Edq[5Ah Divide 5
dQy K4T / \
/25Ay _1 3
&W{v(@ 似乎一切都解决了?不。
bP&1tE 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。
_Sl3) 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。
b8glZb*$ 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:
Hz>Dp
! P+DIo7VTX template < typename Right >
#gXxBM assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
rl]K:8* Right & rt) const
R$;TX^r'o& {
<T]ey return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
e(Rbq8D }
U_WO<uhC 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Nt/hF>"7 XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
`UTUrM 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
hw=~%f; 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
HEw&' 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
R[@}Lg7+v 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
fg4mP_ 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
lX"6m}~D qQ8+gZG$R template < class Action >
nkf7Fq} class picker : public Action
5]n\E?V'L {
.eLd0{JtN public :
}Eh &' picker( const Action & act) : Action(act) {}
QQv%>=_` // all the operator overloaded
n]i#&[*A( } ;
Sb(OG 6 3 FV -&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。
<~uzKs0 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:
M=3gV?N ;a| ~YM2I template < typename Right >
Je}0KW3G9L picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
&xUD( {
Xj~%kPe return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
jcb&h@T8kv }
216$,4i XK})?LTD
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
3R0ioi 7 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
u@CQ+pnf:( PcqS#!t template < typename T > struct picker_maker
e['<.Yf+ {
e~d=e3mBp typedef picker < constant_t < T > > result;
FRQ0t!b<M1 } ;
gY8$Rk
% template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
P-3f51 Q {
Eku9u typedef picker < T > result;
tym:C7v%~ } ;
? ^W1WEBm c+
e~BN 下面总的结构就有了:
M X8|;t 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。
Hf\sF(, ( 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。
,Aai-AGG@ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
eLnS1w2 至此链式操作完美实现。
U7?v4O]D[ *3rs+0 ~$J(it-a 七. 问题3
ml<tH2Qx3C 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
uYWD.]X;[ Q;g7<w17 template < typename T1, typename T2 >
&K{8-
t ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
J=k=cFUX {
&lLfVa-l return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
P_w4
DU }
\~"Ub"~I 6(rN(C 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
>36,lNt 1l"2 ~k template < typename T1, typename T2 >
pCA`OP);= struct result_2
xcU!bDV {
}cr'o"4 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
]B?M3`'> } ;
[&PF ;)i #[bL9R5NC 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
b%%r`j,'JE 这个差事就留给了holder自己。
fg3Jv* Z$JJ0X ]i$0s template < int Order >
[I3Nu8 class holder;
X<$Tn60, template <>
Xt<1b class holder < 1 >
;Pt8\X {
}!oEjcX' public :
d\l{tmte template < typename T >
9<.O=-1~ struct result_1
3Iv^ {
jDpA>{O[ typedef T & result;
Nw1*);b[y } ;
{pIh/0 template < typename T1, typename T2 >
g"1V] struct result_2
Sv{n?BYq {
EXCE^Vw typedef T1 & result;
`\62 iUN } ;
jJ$B^Y"4 template < typename T >
B_Q{B|eEt& typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
<&l$xn {
L
AasmQ return (T & )r;
OW4j!W }
5 ix*wu`, template < typename T1, typename T2 >
U
5J
_Y typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
*v+l,z4n {
&/]en|f" return (T1 & )r1;
:^3 )[.m }
M/=36{,w- } ;
J&>@>47 LBCH7@V1yR template <>
GHcx@||C? class holder < 2 >
ZyUcL_ {
m7'<k1#"Y public :
BqNeY<zB* template < typename T >
SWV*w[X<X struct result_1
hLLSmW( {
b?i+nhqI typedef T & result;
&<BBPn@\ } ;
noxJr/A] template < typename T1, typename T2 >
"CJ~BJI% struct result_2
<b zzbR[F {
v.-DXQq typedef T2 & result;
\9VF)Y.ke } ;
T?pS2I~ template < typename T >
RhE~-b[X typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
V%oZT>T3 {
f,cd=vGj return (T & )r;
,/{e%J }
10FiA; template < typename T1, typename T2 >
]$@a.#} typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
G tI )O} {
<=*f return (T2 & )r2;
9=>fx }
c
C3>Ff' } ;
8F}drK9>F YZg#H)w% 'k,2*.A 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
e2O6q05 ?Q 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
bC<W7qf]} 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
XIdh9)]^} *S.U8;*Xj return l(i, j) = r(i, j);
7Z6=e6/\ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
8<6H2~5< ==dKC; return ( int & )i;
gg/`{ return ( int & )j;
5'} V`?S 最后执行i = j;
N[e,){v 可见,参数被正确的选择了。
|\,OlX, .{V"Gn9! 3kn-tM "?8)}"/f W;vNmg}mn 八. 中期总结
928_e)V 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
Qm%PpQ^Lz3 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
T}#iXgyx 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
YZol4q|ic 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
6cH8Jr _ %O"8|ZG9{ VXeO}>2S b:dN )m >+2&7u n#(pT3&
九. 简化
--5F*a{R| 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
9wvlR6z;u 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
=XP[3~ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
Rf:.'/<^ 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
U$OZkHA[ +-*/&|^等
-o ).< 2. 返回引用。
J&xZN8jW =,各种复合赋值等
;*(-8R/ 3. 返回固定类型。
*1)>He$qL 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
i>m%hbAk 4. 原样返回。
^tB1Nu% operator,
a1Fx|#!
mq 5. 返回解引用的类型。
^CkMk 1 operator*(单目)
6nx\|F 6. 返回地址。
1JJsYX operator&(单目)
)^j_O^T5 7. 下表访问返回类型。
(80m'.X operator[]
">H*InF 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
5UEZpxnv operator<<和operator>>
Pe,>ny^J1 a|ufm^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。
1QoW/X'>. 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Itl8#LpLM 8w0~2-v.?V template < typename Left >
fLDrit4_Q struct value_return
$RD~,<oEm {
384n1? template < typename T >
pj>R9zpn_ struct result_1
7({)ou x {
2b"*~O; typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
E>~R P^?Uz } ;
?
wS}' l]*RiK2AC template < typename T1, typename T2 >
=*\s`ox` struct result_2
ho\1[xS {
`ecseBn3d typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
^m\o(R } ;
S=@+qcI } ;
s(,S~
@C;1e7 SuE~Wb5& 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
{[y6qQm `+H=3`}X 下面我们来剥离functor中的operator()
R5HT
EB 首先operator里面的代码全是下面的形式:
-]N2V'QB Sn=6[RQ>P return l(t) op r(t)
Eb3 ZM# return l(t1, t2) op r(t1, t2)
[txOh!sxD return op l(t)
.3
EZk86 return op l(t1, t2)
)GP;KUVae return l(t) op
te@m#`p9 return l(t1, t2) op
rOJ>lPs return l(t)[r(t)]
sI>w#1.m/& return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
OSu&vFKz q;{(o2g 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:
V?mP7 单目: return f(l(t), r(t));
g"-j/ c return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
M.}9)ho 双目: return f(l(t));
2yN!yIPR return f(l(t1, t2));
:.:^\Q0 下面就是f的实现,以operator/为例
x9lA';}) 4^7 v@3
struct meta_divide
G ek?+|m {
6 @f> template < typename T1, typename T2 >
C5 ~#lNC static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
*xnZTj: {
wE
.H:q4& return t1 / t2;
*|rdR2R! }
>S5J^c } ;
4.9qB [LVXXjkFI 这个工作可以让宏来做:
8JLf @C: -P]O t>%S #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Fa("Gok[ template < typename T1, typename T2 > \
;&d#)&O"e static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
J= A)]YE 以后可以直接用
@?B+|*cm DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
`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
Q 3WD!Z8y (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。。。)
rto?*^N? lm`*x=x L>Y+}]~ 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
geQ!}zXWi >.<VD7p template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
1]xmOx[mb class unary_op : public Rettype
N* gJu {
K V5
'-Sv1 Left l;
Nl\`xl6y] public :
!vz'zy)7 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Ejk;(rxI Du_5iuMh template < typename T >
V]zZb-m= typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*Y> w0k {
b9H(w%7ucU return FuncType::execute(l(t));
0["93n}r }
^J^,@Hf_ x`6MAZ template < typename T1, typename T2 >
+C%6jGGh typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
~,lt^@a {
[F<E0rjwM return FuncType::execute(l(t1, t2));
h&4s%:_4 }
ebA:Sq:w } ;
x?AG*'
h& x%dny]O1; qT#e
-.G 同样还可以申明一个binary_op
lY,^ $N?8[ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
jE0oLEg& class binary_op : public Rettype
ztVTXI%Kz {
#*h\U]=VS Left l;
R3B+vLGX Right r;
n>ryS/1 public :
v ,")XPY binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
vr;`h/ 'jt7H{M template < typename T >
|))NjM'ZBl typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*'((_NZ> {
#-yCR return FuncType::execute(l(t), r(t));
G+dq
*/ }
"L3mW=!* Ph3;;,v ' template < typename T1, typename T2 >
.n<vhLDQn typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
F`g(vD> {
/A{ Zf'DI return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
zQ,rw[C"W }
jOGdq;| } ;
%IsodtkDu c~<;}ve^z J,}h{-Xy` 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
o/N!l]r 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
8c5YX DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Y4k2=w:D 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。
&g|[/~dIr 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
G)amng/ 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。。。
VWft/2p~ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
5cPyi/ 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)
<YvXyIs 下面是修改过的unary_op
$d*9]M4 S;4:`?s=i template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
:[CV_ME.; class unary_op
sF{~7IB {
NW1 Jr/ Left l;
wQSan&81Q T.da!!'B
f public :
|nNcV~%~ GRcPzneiz unary_op( const Left & l) : l(l) {}
&N^j
}^ Z 2>o[ template < typename T >
Tz1^"tx9 struct result_1
v]k-xn|$j {
3RaduN] typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
,ua1sTgQ } ;
hU$aZ O,r;-t4vYU template < typename T1, typename T2 >
D40 vCax^J struct result_2
gH//@`6 {
81Z;hO"~ typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
R,3cJ
Y_% } ;
z$Jm1l $yx\2 template < typename T1, typename T2 >
JX&U?Z typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-PpcFLZ| {
qHk{5O3 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
i.E2a) }
.8YxEnXw)( >eTbg"\ template < typename T >
gWr7^u&q@| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
qPPe)IM'Sc {
cQEUHhRg! return OpClass::execute(lt(t));
cC-8.2 }
72, m c M/ 64`lcb } ;
TsFhrtnx&X ]^ R':YE ;+~5XLk 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
g}W`LIasv 好啦,现在才真正完美了。
JvO1tA]ij 现在在picker里面就可以这么添加了:
_*AI1/>` *'?ZG/ ( template < typename Right >
'J?{/O ^ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
w'TAM"D` {
:Q`Of}# return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
259:@bi!y }
!Y]%U @4} 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
v7D3aWoe 6NzS < 2rX}A3%9^^ =&;}#A%m 6)#%36rP 十. bind
7o`pNcabtz 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
Yk#$-"c/a 先来分析一下一段例子
vjXCArS ~=pyA#VVJ" \AB*C_Ri int foo( int x, int y) { return x - y;}
/Oa.@53tK6 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
\W})Z72 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
azpXE 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。
|#(g8ua7 我们来写个简单的。
<x1H:8A 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
[IW6F 对于函数对象类的版本:
}zV#?;} ?nx
1{2[ template < typename Func >
C)qP9uW struct functor_trait
97SG;,6 {
5[>N[}Ck> typedef typename Func::result_type result_type;
OL$^7FB } ;
3`Q>s;DjIU 对于无参数函数的版本:
jTq@@y uB uwE6 template < typename Ret >
{Ng HH]]O struct functor_trait < Ret ( * )() >
~qmu?5 {
O(f&0h
! typedef Ret result_type;
aQhr$aH } ;
4\EvJg@Z. 对于单参数函数的版本:
3q0^7)m0 <\5Y~!) template < typename Ret, typename V1 >
QCk(qlN'h9 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
;X2 (G {
9 k>=y n typedef Ret result_type;
)VCRbz"[g } ;
$5m_)]w4a 对于双参数函数的版本:
Ty>g:#bogI -}2e+DyAy template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
rSfvHO:R
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Lg4I6 G {
y[@<goT typedef Ret result_type;
`mTc } ;
XZ8;Ow= 等等。。。
g?caE) 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Z'sO9Sg8> vVi))%&S( template < typename Func >
-'!%\E;5 struct func_return
F
DCHB~D {
lhA<wV1-9G template < typename T >
QWBQ0#L struct result_1
\LS+.bp% {
|.Pl[y typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
(^Kcyag4 } ;
_}B:SM UMJ>6Ko8 template < typename T1, typename T2 >
MrA&xM struct result_2
NK@G0p~O {
h7S&tW GU typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
IFY,j8~q } ;
61J01(+| } ;
VoJelyzh P2Ja*!K] E*Q><UU 最后一个单参数binder就很容易写出来了
,1YnWy* 1Bz'$u;
template < typename Func, typename aPicker >
t*)-p:29h class binder_1
!Ax 7k;T {
4JHFn [% Func fn;
E5M*Gs aPicker pk;
?)cNe:KY public :
$W8 I/s?]v template < typename T >
P~0d'Oi struct result_1
w%1B_PyDg {
?~aM<rcZ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Dc[Qu?]LM } ;
PaEsz$mgy ,diV;d template < typename T1, typename T2 >
D(&${Mnac struct result_2
<)]B$~(a {
0=8.8LnN( typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
BcT|TX+ct } ;
>=2nAv/( H3.WAg[` binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
L$`!~z1 *4^!e/ template < typename T >
IjDG typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
VYhZ0;' ' {
w>X33Ff]8@ return fn(pk(t));
A;h0BQm/j }
'8>#`Yba template < typename T1, typename T2 >
'MM#nQ\( typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;1cX|N= {
.J~iRhVOF return fn(pk(t1, t2));
XTyn[n }
B{|P}fN5} } ;
@)m+O#a 3;j?i<kM xGqe )M>8? 一目了然不是么?
/+J?Ep(_ 最后实现bind
QHsS|\u JPiC/ tGD$cBE template < typename Func, typename aPicker >
5in6Y5c kj picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
-b(:kAwStk {
g=[ F W@z return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
5\f*xY }
(>>pla^ &tQ,2RT 2个以上参数的bind可以同理实现。
9GkG' 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
:M ix*NCf i2$U##-ro] 十一. phoenix
r,MgIv(L Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
S53 [Ja ,US~p_M! for_each(v.begin(), v.end(),
gA!-F}x$ (
E] t:_v do_
,vW.vq<{q3 [
J*,Ed51&7 cout << _1 << " , "
QhZ!A?':U ]
X\
\\RCp .while_( -- _1),
ss,t[`AV{ cout << var( " \n " )
?GD{}f33 )
cPI #XPM= );
R`ZU'| X'jEI{1w 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:
CHWyy 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
Ps<)?q6( operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
O\]CfzR 那么我们就照着这个思路来实现吧:
O`t ]# MJV&%E6{:{ +2B{"Czm template < typename Cond, typename Actor >
RURO0`^ class do_while
Zi@?g IiX {
tI{
n! Cond cd;
IDE@{Dy Actor act;
cKF02?)TX public :
PM=I template < typename T >
l%fnGe` _ struct result_1
*qY`MW {
"@GopD typedef int result_type;
Zf]d'oW{/ } ;
2d<ma*2n( +*)B;)P do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
CL9p/PJ%e 6$)Yqg`X template < typename T >
g6QkF41nG typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
.yi.GRk {
./5|i*ow do
T"9`[Lzva {
$3Wl~
G} act(t);
go2:D#mf }
6n%^
U2H/- while (cd(t));
q*Ns]f'a return 0 ;
{U^mL6=&v }
|`qur5h` } ;
te" 8ZmJ )u\"xxcV `j4ukOnG 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
JsfbY^wz 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
v[m/>l2[P 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
2c8,H29 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
Xb$)}n\9 下面就是产生这个functor的类:
6<]&T lS] _k5KJKvr qUpMq:Uw template < typename Actor >
IO^O9IEx, class do_while_actor
I|Z5*iXqCm {
{*jkx,| Actor act;
5IdmKP| public :
[u)^QgP do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
2$[u&__E ru'Xet template < typename Cond >
PcUi+[s;x picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
mjBXa } ;
a}jaxGy 7F|T5[*l l<7 b 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
,"j|0Q 最后,是那个do_
YroKC+4"i Q*mPU=< )vuxy class do_while_invoker
%0:
('' {
O$$s]R6 public :
*e_ /D$SC template < typename Actor >
De4+4& do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
oB_{xu$6| {
R['qBHQ? return do_while_actor < Actor > (act);
.f(x9|K^ }
~(I\O?k>H } do_;
?"qU.}kGL m{R`1cN=Hg 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
5G\vV]RR& 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
lW^RwNcd 最后来说说怎么处理break和continue
q7m-} mBN~ 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。
s{IycTbz 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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