一. 什么是Lambda
l>M&S^/s j 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
vf(\?Js, 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,
2,<!l(X =GjxqIv "ND 7,rQ t
<#Yr%a class filler
DY{JA
*N {
xFS`#1 public :
dYJW`Q;j.| void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
eW+z@\d9Gz } ;
ZuF-$]oL& YXa^jFp gKS0!U 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
lG;sDR|)( nMXSpX>!| [ua{qJ9 ]pr;ME<M{ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
P$D1kcCw ?!-2G $3%EKi 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
I/MYS5} Zl.}J,0F / '}O-h )fR'1_ 二. 战前分析
o% !a 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。
@QMMtfeLj 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
:\48=> ek#{!9- [>4Ou^=1 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
1<
;<? /* --------------------------------------------- */
:NO'[iE vector < int *> vp( 10 );
dGcG7*EX transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
(6fh[eK86 /* --------------------------------------------- */
xq.,7#3 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
l>S~)FNwXJ /* --------------------------------------------- */
;Zc(qA int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
$q{-)=-BXQ /* --------------------------------------------- */
rRL:]%POT for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
qI"@ PI!s /* --------------------------------------------- */
Jpws1~ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Ah28D!Gor ,`MUd0 n xO6)lVd
grnlJ= 看了之后,我们可以思考一些问题:
do%6P^qA 1._1, _2是什么?
2|Hq[c=~ 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。
RpR;1ktF> 2._1 = 1是在做什么?
QkwBw^'_5 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。
7\K=8G 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。
3j(GcR9 z6b!,lp <`b)56v:+ 三. 动工
U*=ebZno 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
9=~"^dp54% Y_)!U`>N? c:4M|t= *K'(t template < typename T >
`$7j:<c= class assignment
O!kBp(?] {
vWcU+GBZI T value;
TB4|dj-% public :
`TOm.YZG assignment( const T & v) : value(v) {}
@%fNB,H` template < typename T2 >
Y dmYE$ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
<MI>>$seiJ } ;
\L(~50{( pog*}@OS KE`}P<K& 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
]4yWcnf 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
B{lBUv(B V,fSn:8%M egxh $3|++? class holder
2}[)y\`t3 {
yNP
M- public :
ogH{ template < typename T >
^i2W=A'P assignment < T > operator = ( const T & t) const
b'4{l[3~nl {
?k]^?7GN return assignment < T > (t);
{ ,qm=Xjq }
n:,At]ky } ;
R~iJ5@[ x-,+skZs v{"$:Z
ow 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:
[84ss;.$ MJd!J]E6 static holder _1;
UYn5Pix Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
%Iw6oG <<W{nSm# for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
D$d8u=S 而不用手动写一个函数对象。
+6-c<m| nxkbI:+t H[UV]qO, -uXf?sTV 四. 问题分析
(;;%B = 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。
W~z
2Q
so 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。
+hI:5(_ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Va"Q1 *" 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
fgK1+sW 下面我们可以对这几个问题进行分析。
Pk !RgoWF Eq=~S O% 五. 问题1:一致性
OZ3iH% 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?|
-/Pg[Lx7Pb 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
c"Ddw'?e $n\{6Rwb struct holder
1%68Pnqk {
ABw:SQ6=Q //
eme7y template < typename T >
nj$TdwZbK T & operator ()( const T & r) const
Kur3Gf X {
]KdSwIbi return (T & )r;
7)tkqfb] }
"`qmeZ$rg } ;
uT:'Kkb! :jlKj} 4A 这样的话assignment也必须相应改动:
3oc p4x`[ E1 IT>_ template < typename Left, typename Right >
Ybo:2e class assignment
ce@1#}* {
}W^%5o87{ Left l;
>zFk}/ Right r;
GdHFgxI public :
t%Sgw%f assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
A[:0?Ez= template < typename T2 >
P0VXHE1p T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
$`,10uw } ;
*;cvG?V :}'5'oVG 同时,holder的operator=也需要改动:
@6\Id7`Ea KT$Za template < typename T >
R8LJC]6Bh assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
ovm109fTx {
fUj[E0yOF return assignment < holder, T > ( * this , t);
dt&m YSZ} }
(7Su{tq P/i{_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。
hOZ:r =% 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
O*0%AjT6 3L}eFg,d return l(rhs) = r;
'.
5&Z 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。
+~xY} 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
=rz7 x :%G_<VAo! template < typename Tp >
o;#:% class constant_t
lTb4quf8I {
ymH>]
cUm const Tp t;
m1bkY#\ U| public :
[g)HoR=& constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
y7pwYRY template < typename T >
Z~R7 G const Tp & operator ()( const T & r) const
y5/frJ {
6mp8v`b return t;
c8z6-6`i0 }
Wh).%K(t } ;
s&v7<)*q Uh[MBwK 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
`1Ui 下面就可以修改holder的operator=了
;] v{3m |5il5UP template < typename T >
7v'aw"~ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
J9aqmQj(' {
0'wchy> return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
+_E^E }
^!&6z4DP ^IQtXae6M 同时也要修改assignment的operator()
DVJuX~'|! gq%U5J"x;J template < typename T2 >
?D>%+rK8c T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
`JQw]\f4> 现在代码看起来就很一致了。
i~Q nw-^B UHyGW$B 六. 问题2:链式操作
Ei>.eXUD5 现在让我们来看看如何处理链式操作。
1S[4@rZ 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
U:r^4,Mz* 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
r+TvC{ 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
aH/8&.JLi 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
;Mw<{X- Ms<v81z5T template < typename T >
J:Mn5hdK= struct result_1
>c`r&W.t {
h2jrO9 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
M!i["($_ } ;
M r-l Vh ?5 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:
SfSWjq #,[z}fq template < typename T >
m@Hg:DY struct ref
O0l1AX" {
hy&WG&qf typedef T & reference;
q$7w?(Lk } ;
[n]C template < typename T >
~"J7=u1o struct ref < T &>
FPb4VJ|xm {
u+lNcyp"MW typedef T & reference;
4 :phq } ;
C5,\DdCX, ppuJC'GW 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
wY]ejK$0R fQU5' wGp template < typename T >
B/Js>R typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
<=~*`eWV {
?%cZO" return l(t) = r(t);
dvE~EZcS }
rF$S 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。
|F4)&xN\ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
!_q=r[D\ r}:Dg
fn 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
%0p9\I _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
qP[_!C. _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
I)\{?LdHR +5 调用divide的对象返回一个add对象。
o\<JG?P 最后的布局是:
18^K!:Of Add
i"0*)$
hW / \
|w"G4J6ha Divide 5
=}"P;4: / \
nt%fJ k _1 3
/2Z7 似乎一切都解决了?不。
a|5<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。
O]XgA0] 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。
T|&u? 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:
PYwGGB- R5i xG9 template < typename Right >
_'|C-j`u$ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
*V_b/Vt Right & rt) const
z57q| {
$a|>>?8 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
5g`J}@"k }
Sc ijf 9 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
gj7'43
?W XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
IL,iu 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
33ZHrZ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
Jt:)(&-t 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
>E7s}bL" 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
4~AY:
ib| 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
@X2 zIFm ?AVnv(_ template < class Action >
bw)E;1zo class picker : public Action
D;h JK-Y {
6>3zD)tG public :
de9e7.(2 picker( const Action & act) : Action(act) {}
zjTCq; G // all the operator overloaded
\maj5VlJ } ;
x6Tpt^N} 2uT@jfj:r Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
Vp1 Q^`a{G 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
9.:&u/e B~E>=85z template < typename Right >
Nx zAlu picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
</B:Zjn {
% EYh*g{G return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
g W?Hd/ }
g7w#;E o4^#W;%w Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
BC85#sbl 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
I-Q(kWc ,g 1~4,hqQ template < typename T > struct picker_maker
VVEJE$ {
\'X-><1 typedef picker < constant_t < T > > result;
M<x><U#]A } ;
Uh XVeGO template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
<'jygZ( {
#sv:)p typedef picker < T > result;
J[UTn'M8] } ;
[,Y;#; 7CCSG{k 下面总的结构就有了:
?es9j] 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。
/VFQbJ+` 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。
rcf#8 picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
*o6QBb 至此链式操作完美实现。
p`S~UBcL. 'X\C/8\ DB'3h7T 七. 问题3
1lsg|iVz 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。
-j^G4J _QtW)\)5\ template < typename T1, typename T2 >
V0bKtg1f?- ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!95Q4WH-@ {
+3pfBE| return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
]'vAeC6{ }
)"Wy/P t4p-pH'9b 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:
rc}=`D` rm<`H(cT template < typename T1, typename T2 >
Kww+lgzS struct result_2
>`n)-8 {
:UfaMe5 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
.4!wp& } ;
^fU,9 pW&8 =Ew 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?
vX*kvEG 这个差事就留给了holder自己。
j[=P3Z0q ']sIU;h3 ZV!*ZpTe~ template < int Order >
HmV JkkksJ class holder;
#b1/2=PA template <>
_Ry class holder < 1 >
@iVEnb.' {
ZO \bCrk public :
<2\QY template < typename T >
2~)q080jh struct result_1
_2<k,Dl;RY {
j2|UuWU typedef T & result;
Iy2AJ|d. } ;
I^QB`%v5 template < typename T1, typename T2 >
&qV_|f; struct result_2
++}#pl8e {
p S!N<;OWr typedef T1 & result;
b~+\\,q} } ;
,`( Qs7)Xx template < typename T >
yiczRex%rq typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
/j:-GJb*!u {
]r1Lr{7^S return (T & )r;
Y2>*' nU }
k")3R}mX template < typename T1, typename T2 >
)1&,khd/u typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
(Jy >,~O {
(!<G` ;}u return (T1 & )r1;
=YR+`[bfI }
EkP(]F } ;
&^ =Y76 (XQl2C template <>
>&|/4`HSB class holder < 2 >
%U$%x {
(PnrY~9 public :
IUy5=Sl template < typename T >
5{#ya2 struct result_1
WoWBZ;+U {
U&6f:IV typedef T & result;
%[m%QP1;p } ;
":Pfi!9Wl template < typename T1, typename T2 >
ld'Aaxl& struct result_2
c6HH%| {
;7yt,b5&C typedef T2 & result;
B=2f-o } ;
+'D
#VG template < typename T >
"\kr;X' typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
ptpu
u=3" {
SG3qNM: g return (T & )r;
EJO6k1 }
bhT:MW! template < typename T1, typename T2 >
nIqmora typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
K9UWyM<(2C {
"cX*GTNi8 return (T2 & )r2;
V,
e }
p:qj.ukw } ;
^ `Y1 9 Dx9alJR q*{Dy1Tj 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> >。
a EqDxr6 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
-cWxS{vO 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
n]%yf9,w E9S&UU,K return l(i, j) = r(i, j);
[3hOc/]s 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
h+Tt+Q\
f<( ysl1[ return ( int & )i;
4+r26S,T return ( int & )j;
Psu*t%nQ?A 最后执行i = j;
24/ ^_Td 可见,参数被正确的选择了。
5I@2U vV8 @c{b\is2 o*|j}hnbv }Gm/9@oKc r1X\$& 八. 中期总结
}Z\PE0 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:
0Bhf(5 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Qu@T}Ci 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
+wg|~Lef h 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
$F86Dwd FG5t\!dt< k-\RdX)E }KwL_\>&f mw&)j R$& giz#(61j^ 九. 简化
E:ocx2dp 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。
=
eDi8A*~ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
]Syr{| 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:
AIFI@#3 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
6'qC *r +-*/&|^等
m%km@G$ 2. 返回引用。
TwXqk>J =,各种复合赋值等
YV>]c9!q 3. 返回固定类型。
V3$Yr"rZ; 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
IPT\d^|f 4. 原样返回。
.`K<Iug1 operator,
|Ptv)D 5. 返回解引用的类型。
[.NG~ cpb operator*(单目)
)R'~{;z } 6. 返回地址。
Qtpw0t" operator&(单目)
DZ Q=Sinry 7. 下表访问返回类型。
Ljjuf=] operator[]
BSB;0O M 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
G\ht)7SGgf operator<<和operator>>
~1v5H]T{ K=82fF(- OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
+1%7*2q, 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Cl5l+I\1 &I$MV5)u template < typename Left >
("B[P/ struct value_return
WD7IF+v {
Wc+)EX~KS template < typename T >
$kef_*BQg struct result_1
oMV<Yn_< {
/G h?z typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
/
`Glf| } ;
Th6xwMq
t\$P*_ template < typename T1, typename T2 >
%Z=%E!* struct result_2
CQx#Xp>=s {
>3a<#s{% typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
(}u2) 9 } ;
]l
WEdf+ } ;
_c4kj 93*MY7j} x2bKFJ>e@ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
JXIxk"m r2]KP(T8| 下面我们来剥离functor中的operator()
]%L?b-e 首先operator里面的代码全是下面的形式:
`i,l)X] * Jy'3o return l(t) op r(t)
ZYy?JDAO return l(t1, t2) op r(t1, t2)
|aovZ/b4 return op l(t)
`'Af`u\R return op l(t1, t2)
)E.!jL:g return l(t) op
rVE!mi]% return l(t1, t2) op
Pn*+g!` return l(t)[r(t)]
ROyG+dUy return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
V_T.#"C4=z n@)Kf
A)& 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:
zMf. 单目: return f(l(t), r(t));
vO#=]J8` return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
D!-
78h 双目: return f(l(t));
dC7YVs_,# return f(l(t1, t2));
$-}a<UFE; 下面就是f的实现,以operator/为例
'*~_!lE5 |KHaL? struct meta_divide
`H.~#$ {
,X05&'@Z template < typename T1, typename T2 >
a$*)d($ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
oXef<- : {
Qt@_C*,P return t1 / t2;
s?8vs%(l }
.I"Qu:`` } ;
+EZ Lic SCCBTpmf2B 这个工作可以让宏来做:
a9ko3L ")t
^!x(v #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
NYoh6AR template < typename T1, typename T2 > \
s^@?+<4: static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
I$Bu6x! 以后可以直接用
XvU^DEfW DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
.S l{m[nV8 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
`5V=U9zdE (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。。。)
McRAy%{z [<+A?M= 5v f?E"\r 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
6fozc2h@x% 6 K+DgNK template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
7S_rN!E1i* class unary_op : public Rettype
GESEj%R/b {
6V"| Left l;
3++}4%w public :
R aVOZ=^- unary_op( const Left & l) : l(l) {}
hmRnr=2N =ZE]jmD4P template < typename T >
Df\~ ZWs! typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
v-k~Q$7~ {
;#F/2UgHB return FuncType::execute(l(t));
#mI{D\UR }
5/vfmDt3'G INi9`M.h template < typename T1, typename T2 >
~$GRgOn typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
PJq;OM| {
yMU>vr return FuncType::execute(l(t1, t2));
A{[joo }
Z`UwXp_s } ;
|\?mX=a.y s#%$aQ|Fp yJCqP= 同样还可以申明一个binary_op
wxa?. \(ygdZ{R template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
S_E-H.d" class binary_op : public Rettype
0Jz5i4B {
oNyVRH ZH Left l;
7,MDFO{n Right r;
[g bYIwL. public :
_GoV\wGKl binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
@H{QHi #DBg8 template < typename T >
[Eeanl&x> typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ewo]-BQS {
i++a^f return FuncType::execute(l(t), r(t));
)w?DB@Tx }
L}E~CiL0n 2
L>;M template < typename T1, typename T2 >
n(i Uc1Y typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
'jw?XtG {
_JVFn= return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
}?KvT$s }
g[oa'.*OB } ;
~AVn$];{ MI:
rH -/x=`S* 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
m*Zq3j 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
:y/1Jf'2f DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
03ol6y )C 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。
#ujry.m 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
J`E,Xw>2 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。。。
`D44I;e^1; 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
q*L>MV 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)
(Dy6I;S 下面是修改过的unary_op
"!V-@F$@N R`[jkJrc template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
B]KR * class unary_op
{iGy@?d)zt {
aVg~/ Left l;
-YDA,.Ic? 0}'xoYv
f public :
XniPNU JPH! .@ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
<r9L-4 '|I8byiK template < typename T >
xRX2u_f$< struct result_1
Qm-I=Rh+ {
jW,b"[ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
/ [s TN.MG } ;
YFJw<5& oZD+AF$R template < typename T1, typename T2 >
hTEwp. struct result_2
S55h}5Y {
\;!}z3W w typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
J?wCqA } ;
h23"< i;flK*HOZ9 template < typename T1, typename T2 >
-w dbH`2Z" typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
e^LjB/<Th {
WE{fu{x return OpClass::execute(lt(t1, t2));
XIGz_g;#'w }
H*m3i;"4p\ B\73Vf template < typename T >
-wh?9?W typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
h SeXxSb: {
}508wwv return OpClass::execute(lt(t));
uPT2ga ] }
':>u* ~WjK'N4n5 } ;
X[ 6#J 5}3#l/ P<%}!Y 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
W\c1QY$E 好啦,现在才真正完美了。
_o52#Q4 现在在picker里面就可以这么添加了:
yTxrbE Vk tc template < typename Right >
)+ V)]dS@% picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
o=nF .y {
qj7}]T_ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Sl;[9l2 }
2 rFjYx8D! 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。
]
6X;&=H WYUel4Z ( GW"iL#. `<Q[$z kl~)<,/@ 十. bind
UkTq0-N;2 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
Ke;eI+P[ 先来分析一下一段例子
z/I\hC9i ,M.phRJ-` }Q?a6(4 int foo( int x, int y) { return x - y;}
K1+4W=| bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
)ZW[$:wA bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
KB"N',kG 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。
9Q.@RO$%C 我们来写个简单的。
45,): U5 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
sTxgU !_ 对于函数对象类的版本:
qs%UJ0tR :#VdFMC< template < typename Func >
>T#" Im- struct functor_trait
!X[P)/?b0+ {
,Y4>$:#n/ typedef typename Func::result_type result_type;
UhKd o } ;
d =p=eUd2 对于无参数函数的版本:
Nz77"
kC E!9(6G4 template < typename Ret >
)H>?K0I struct functor_trait < Ret ( * )() >
Kqz+:E8D {
@<jm+f"MP typedef Ret result_type;
.OpG2P } ;
.6LlkM6[g 对于单参数函数的版本:
_-T^YeQ/ bzXeG;c<7 template < typename Ret, typename V1 >
`h'7X( struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
~>#?.f {
dBkM~" typedef Ret result_type;
a&Z,~Vp } ;
]6
HR 对于双参数函数的版本:
p9E/#U8A_ wVq9t|V template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
8:;]tt struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
;nx.:f {
i-}Tt<^ typedef Ret result_type;
TILH[r&Jg } ;
JvsL]yRT 等等。。。
}BUm}.-{u, 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
RW<10: 4?fpk9c{2 template < typename Func >
O I0N(V struct func_return
'T|EwrS j {
0v,fY2$c template < typename T >
zM(-f|wVI) struct result_1
8OMMV,QF {
(;;.[4,y typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
zsLMROo3 } ;
9X&=?+f kWacc&*| template < typename T1, typename T2 >
["#H/L]3 struct result_2
X`(fJ', {
va:<W H typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
)$GCur~ } ;
Cw"[$E'J } ;
I)kc[/^j$ w!pj);jy{ ~z\a:+ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
8Vjv #pm {r~=mQ template < typename Func, typename aPicker >
?t<g|H/|6 class binder_1
Na4O( d` {
}H<Z`3_U% Func fn;
'1rGsfp6In aPicker pk;
N4z[=b> public :
Peo-t*-06 L]%!YP\<T template < typename T >
ORM3oucP struct result_1
~"_!O+Pj {
#].qjOj typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
4TI` } ;
Uq @].3nf <5"&]!
. template < typename T1, typename T2 >
U[2;Fkapi struct result_2
eso-{W,D {
_^eiN'B typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
C=(Q0-+L| } ;
(?g+.]Dt, 4x<H=CJC binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
+_k A&Q(t V7}'g6X template < typename T >
s)fahc(@E typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
en/ h`h]h {
g\?v 5 return fn(pk(t));
/CH]'u^j }
a0+q^*\d\R template < typename T1, typename T2 >
f _$hK9I typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
x[$KZGK+GL {
a6gPJF[Jo return fn(pk(t1, t2));
Sa%%3_& }
# S/n3 } ;
_!VtM#G[ ~-[!>1!% R?;mu^B 一目了然不是么?
"G~!J\ 最后实现bind
pKpB "O-X*>?f mQ<4(qd) template < typename Func, typename aPicker >
.p.(
\5Fo picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
)hl7)~S< {
10h;N[ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
8V}|(b# }
;N(L, 0%<
hj 2个以上参数的bind可以同理实现。
t)Cf]]dV 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。
t#@z_Mn\ sp:4b$zX 十一. phoenix
P
4t@BwU$ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
6Q\|8a F\&{ >& for_each(v.begin(), v.end(),
\+nV~Pi"A (
&tvtL do_
f^*Yqa [
NtM ?Jh cout << _1 << " , "
Zj-U^6^L ]
1x=x,lcL .while_( -- _1),
7V8k = cout << var( " \n " )
]{#=WTp] )
*l4[`7| );
-)^vO*b 0 c_S~{a44Ud 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:
#;~HoOK*# 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
dt@c,McN|Q operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
zCQP9oK! 那么我们就照着这个思路来实现吧:
T*SLM"x 54Rp0otv .D ^~!A template < typename Cond, typename Actor >
=R'O5J class do_while
n42\ty9 {
_tX=xAO9 Cond cd;
Y2XxfZj Actor act;
~-6_-Y| public :
Y%kOq`uT=n template < typename T >
?T_MP" struct result_1
g)^s+Y {
De^:9<{jc typedef int result_type;
[520!JhZY } ;
\eNB L[ ~
z3J4s do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
>W8"Ar 1P[x.t# template < typename T >
8U(o@1PT typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[tof+0Y6 {
h'};spv do
B~ i {
]vB\yQE act(t);
D-LOjMe }
I=#`8deH( while (cd(t));
k9OGnCW\ return 0 ;
"FA.T7G }
>h\u[I$7 } ;
]b;m~|9 x x>hJ! C
'MR=/sd 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
'nGUm[vh 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
,lA@C2c 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
OqIXFX" 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
O+|C<;K 下面就是产生这个functor的类:
n<j+KD#a po*8WSl9c[ 6];3h>c]N template < typename Actor >
KS93v9| class do_while_actor
3sdL\ {
qE[YZ(/f0& Actor act;
y)&K9 I public :
X.;VZwT+ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
C 5gdvJN O 1z0dHa template < typename Cond >
4>0q0}J=5 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
0=3)`v{S@ } ;
X>=`l)ZR p__wBUB ceE]^X;p 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
c?HUW 最后,是那个do_
^@AyC"K -)oUb=Lk{ [ ,Go*r class do_while_invoker
}' AY#g {
#l4T/`u'9! public :
EZ .3Z` template < typename Actor >
)S%t)} do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
iBAP,cR?` {
z``wqK return do_while_actor < Actor > (act);
/m"/#; ^l }
<A)M^,#o } do_;
*PnO$q@` 8]&:' 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
T8z?_ *k 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
}Cu[x'J 最后来说说怎么处理break和continue
WM
?a1j 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。
Pn OWQ8= 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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