一. 什么是Lambda
Umg81! 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
n~j[Pw 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,
n bk(FD6 [[Z>(d$8 TzGm562o% U.OX*-Cd class filler
+`-a*U94 {
/MH@>C
_ public :
Z"X*FzFo void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
8
-A7 } ;
VsEAo u(702S4 +_P
2S 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:
L0tKIpk B_glyC S8m&Rj3O& PDng!IQ^ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
C&kl*nO y>|XpImZ *(B[J 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
<t% A)L% VY@hhr1s~ g/p9"eBpq 9'g{<(R] 二. 战前分析
2j1v.% 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。
\[1CDz=}1 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
r:4IKuTR E2'e}RQ ZGhoV#T@ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
%+a@|Z /* --------------------------------------------- */
mX@*2I vector < int *> vp( 10 );
y51D-vj transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
E^a`IA /* --------------------------------------------- */
IQe[ CcM sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
:<k|u!b}y /* --------------------------------------------- */
92VX5?Cyg int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
x=Jn&4q /* --------------------------------------------- */
6xh#;+e} for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
L^1q/4${ /* --------------------------------------------- */
z.&%>%TPP for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
N09+id g Mk/!,N<h# h./vTNMc ^jjJM| a 看了之后,我们可以思考一些问题:
E:=KH\2f 1._1, _2是什么?
)+4}Ix/q 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
E(kpK5h{ 2._1 = 1是在做什么?
SoU'r]k1x 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
Pl&`&N; Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
yVQz<tX| YzW7;U
S "UGj4^1f 三. 动工
r5fkt>HZ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
3H#/u! W IPi<sE ugCS & h?3l template < typename T >
ANQa2swM class assignment
)-KE 4/G {
Q;ZHx.ye{ T value;
\}QuNwc public :
2$zq ( assignment( const T & v) : value(v) {}
([dL:Fb template < typename T2 >
afiK!0col2 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
K6*UFO4}i } ;
vq:OH
H 76Vyhf&7 J&ECm+2 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
m4SXH> o 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
:#:O(K1PW I=
h4s( 0$ 9;pzr ZQ' z class holder
W$Q)aA7 {
,9tbu!Pvq public :
:8Ts'OGwI template < typename T >
eOPCYyN assignment < T > operator = ( const T & t) const
k.xv+^b9Q {
`}8@[iB' return assignment < T > (t);
Q=L$7 }
p $1Rgm\ } ;
?Ga2K ph12x: @B ]n]uN~)9 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
7M#$: Fdb JRjMt-7H_ static holder _1;
C:GHP$/} Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
T~~[a|bLa z5&%T}$tJ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
g;#KBxE 而不用手动写一个函数对象。
)
~)SCN>- j)tCr Py LH/&\k Ik-E4pxKo 四. 问题分析
a3dzok 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。
Hl2f`GZ
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。
oz0n$`O$/ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
R!k<l<9q 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
R-A'v&= 下面我们可以对这几个问题进行分析。
N[x@j)w-` YUVc9PV)Ws 五. 问题1:一致性
56=K@$L {F 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
RnA&-\|* 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
Bw]L2=d 9p\Hx#^ struct holder
7hN6IP*so {
Dj
]Hgg //
q"LJwV}W template < typename T >
y }&4HrT& T & operator ()( const T & r) const
s 9|a2/{ {
@Tfwh/UN return (T & )r;
@>#{WI:"~ }
e8ULf~I } ;
L>~@9a\jO 4&oXy,8LC 这样的话assignment也必须相应改动:
,+\4
'` vJj:9KcP>h template < typename Left, typename Right >
by|?g8 class assignment
*pb:9JKi {
N5f0|U& Left l;
or%gTVZ Right r;
>1a\%G public :
@W1WReK]f assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
przubMt template < typename T2 >
%EVV-n@ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
I`"-$99|t1 } ;
3Zaq#uA x7KcO0F{ 同时,holder的operator=也需要改动:
VM!-I8t ~N{_N95!2@ template < typename T >
BA1MGh assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
t(j_eq}J {
,a9D~i 9R return assignment < holder, T > ( * this , t);
xgtJl}L }
B%eDBu
") $(KIB82& 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
3b|7[7}& 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
o%Uu.P )RA\kZ " return l(rhs) = r;
2Ft8dfdm` 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
9 wSl,B- 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
CQBT:: oN[Fz a> template < typename Tp >
tKG;k"wk class constant_t
@zr8%8n {
o<D3Y95b const Tp t;
7wiK.99 public :
V~J*49t&2J constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
l$qStL*8O template < typename T >
'0R/6Z|/Y const Tp & operator ()( const T & r) const
.K|P& {
BN\fv, return t;
W$ JY M3! }
u\()E|?p } ;
Avs7(-L+s [}A_uOGEP 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
P1)* q0 下面就可以修改holder的operator=了
x1m8~F 9feD!0A template < typename T >
;OQ'B=uK assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
aQ!9#d_D {
Pn'`Q S? return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
X"hOHx5P }
eW%L$I %;pD8WgJA 同时也要修改assignment的operator()
r~Y>+ln. 1-6gB@cvQ template < typename T2 >
hi ;WFyJTu T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
wUZQB1$F 现在代码看起来就很一致了。
4NpHX+=P T>\nWancQM 六. 问题2:链式操作
i(M(OR/4 现在让我们来看看如何处理链式操作。
H_%d3 RI 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。
[<D+pqh 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。
xHEVR!&c4 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。
kF(Ce{;z 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
K,x$c % tr}KPdE template < typename T >
PoYr:=S? struct result_1
QO5OnYh {
sTKab
: typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
ELN|;^-/|Q } ;
^H5w41 }': EJ~H 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:
/{fZH,!L F3r S6_ template < typename T >
W$z#ssr struct ref
=gW"#ZjL){ {
<KHv|)ak typedef T & reference;
#'J~Xk } ;
Qy{NS.T template < typename T >
<)_:NRjBF& struct ref < T &>
{[Uti^)m% {
6PiEa( typedef T & reference;
-/M9 vS } ;
9Tzc(yCY a<f;\$h] 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
zo_k\K`{@ ijvNmn1k template < typename T >
r@|R-Binz typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
m3U+ du {
^D9
/ return l(t) = r(t);
nHI(V-E2:H }
`[X6#`< 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。
536^PcJlN 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
S8*^ss>?^R 5+y@ ]5&g 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
*w=z~Jq^R" _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
F`fGz)Mk _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
,"@w>WL<9 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
qzz[y#q( 最后的布局是:
|2qR^Hd&5 Add
M{*kB2jr / \
&@=u+)^-{ Divide 5
h^['rmd / \
XXXljh6 _1 3
j'k8^*M6 似乎一切都解决了?不。
L5R `w&Up 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。
f8^"E $" 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。
40 Au9o 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:
UE"7
HvAE,0N template < typename Right >
2y^Uk,g assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
M,&tA1CH Right & rt) const
;
Zh9^0 {
buRhQ" return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
n49;Z,[~ }
?x:m;z/ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
_i-\mR_~ 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。
k&O C& 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。
$RpFxi
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。
';_1rh 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。
Po!oN~r 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?
et@">D%;] 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:
'^hsH1 k - FB template < class Action >
,(6)ghr class picker : public Action
:b"=KQ {
ot^q}fRX public :
OSU{8. picker( const Action & act) : Action(act) {}
V:(y*tFA // all the operator overloaded
OO-_?8I} } ;
37#cx)p^f F@g17 aa 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。
eUYZxe :6 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:
P=2wkzeJj w(/7Jt$ template < typename Right >
sD{j@WEZ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
>Q&CgGpW$ {
Dq|GQdZ>o return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
ya#RII'] }
I[@ts!YD ?vvG)nW Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
%yeu" 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。
{ AFf:[G 'Cg V0&@ template < typename T > struct picker_maker
V>6QPA^ {
B<Ol+)@,} typedef picker < constant_t < T > > result;
qbH%Hx } ;
U4]30B{;H template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
i)=m7i {
X|,["Az
8 typedef picker < T > result;
gglf\)E;}E } ;
!-7_ +v> \]t]#D>0 下面总的结构就有了:
x9h?e` 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。
;r3}g"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。
)Q~C4 C-j picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
~H7!MC~K 至此链式操作完美实现。
H*GlWgfG : g5(HH N=q#y@ L 七. 问题3
<o2,HTWNPS 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。
{ E^U6@ oI*d/* template < typename T1, typename T2 >
DjY8nePyE ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
3\1#eK'TK. {
h
5Hr[E1 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
2R\+} }
7"#f!.E ><cU7 ja[^ 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:
hzv3F9.x N0nj` template < typename T1, typename T2 >
0JK2%% struct result_2
+N7"EROc {
w\Iqzpikr typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
vf[&7n } ;
\Y+") Z0aUHWms 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?
wE?CvL 这个差事就留给了holder自己。
4oV
{=~V Q<1L`_.> )J&|\m(e template < int Order >
F.68iN} class holder;
l~NEGb template <>
z"EWj73 class holder < 1 >
5\xr?`VZ {
q~j)W$k public :
[z2eCH template < typename T >
7LfcF struct result_1
iKhH ^V%j {
*Z; r
B typedef T & result;
HAd%k$Xu{ } ;
`UQEXoB) template < typename T1, typename T2 >
XC2FF&B& struct result_2
,m:L2 -J@ {
Ch t%uzb, typedef T1 & result;
b4)k &*dfR } ;
O:._W< template < typename T >
2$tQ @r typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
yyjw?#\8 {
|kseKZ3 return (T & )r;
Q(e{~
]* }
(xu=% template < typename T1, typename T2 >
C B/r]+4 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
eVx~n(m!} {
Y.NE^Vn0 return (T1 & )r1;
6A?8tm/0 }
$it@>L8 } ;
^&MK42,\ SB/3jH template <>
)b9_C
O} class holder < 2 >
r8,om^N6 {
4gb'7' public :
Y&5.9 s@' template < typename T >
YQ7@D]# struct result_1
Fm5Q&'`l {
?!y"OrHg typedef T & result;
j`9Qzi1 } ;
5{X*a template < typename T1, typename T2 >
IJ_ m struct result_2
m]P/if7 {
d8o ewkiR typedef T2 & result;
b]i>Bv } ;
{E~Xd template < typename T >
K"w%n[u) typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
-?z\5z {
,rai%T/rL return (T & )r;
I0_Ecp }
N571s template < typename T1, typename T2 >
x[x(y{&~ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
u{Ak:0G7 {
l `R KqT+ return (T2 & )r2;
/NU103F yt }
ke]Yfwk } ;
wDKELQ(yH d@ (vg y42#n 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> >。
=)
}nLS3t 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
V^sc1ak1Q 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
P,ydt ^V.'^=l return l(i, j) = r(i, j);
h/?6=D{ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
SY T$3|a *HeVACxo return ( int & )i;
RG1\=J$:E return ( int & )j;
X!c?CL 最后执行i = j;
w.^yP7: 可见,参数被正确的选择了。
+?AW>&68y ,H{={aln d}+W"j; QNpuTZn#Q bLlH//ZRH 八. 中期总结
(NaK3_ 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:
"V}qf3qU 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
J@Yj\9U 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
4K7{f+T 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
cz(G]{N 2(+P[( N1, r6
}_H?j h.}u?{ (w$'o*z;( ;==j|/ERe 九. 简化
JDlBVZ! 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
) rpq+~b 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
KGT3|)QN 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
x<F$aXOS 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
iRve) +-*/&|^等
ix*muVBj. 2. 返回引用。
tvpN/p =,各种复合赋值等
FN\GE\H 3. 返回固定类型。
kOI
!~Qk 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
"dtlME{Bx 4. 原样返回。
%/pc=i|+ operator,
B}\BeFt' 5. 返回解引用的类型。
-Qb0:]sV# operator*(单目)
/b%Q[
Ck_ 6. 返回地址。
I`^Y Abnb operator&(单目)
}-nU3{1 7. 下表访问返回类型。
@GeHWv operator[]
:1_mfX 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
+t"j-}xzE operator<<和operator>>
g>n0z5&TNF A[JM4x
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。
iLtc
HpN 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
#jP/k. %l|\of7P2} template < typename Left >
|' ;7v)CIG struct value_return
,LUTHWEo"I {
k|B2@{ template < typename T >
-oh7d$~ struct result_1
j^EbO3 {
qm%nIU \* typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
>>7aw" 0 } ;
BY(
eV! 9)lZyE} template < typename T1, typename T2 >
rQj~[Y.c struct result_2
-J?~U2 {
iN)af5)[^ typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Y/lN@ } ;
c-*2dV[@ } ;
6+PGwCS (h,Ws-O <L&eh&4c 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
F,pCR7o> %?=)!;[ 下面我们来剥离functor中的operator()
hQ';{5IKvC 首先operator里面的代码全是下面的形式:
$E.XOpl&I SFpQ# return l(t) op r(t)
~:Mm<*lL% return l(t1, t2) op r(t1, t2)
KlO(o#&N return op l(t)
e{!vNJ0` return op l(t1, t2)
VMHC/jlX@r return l(t) op
%wL,v.} return l(t1, t2) op
.
#U}q 7X return l(t)[r(t)]
MZ~.(& return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
M[s\E4l:t d+5:Qrr 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:
[hnK/4! 单目: return f(l(t), r(t));
r\xXU~$9v return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
_]o5R7[MQ 双目: return f(l(t));
rBfg*r`) return f(l(t1, t2));
GAp!nix6h 下面就是f的实现,以operator/为例
LdEE+"Jw /^4"Qv\@/ struct meta_divide
VQ<5%+ {
VGZ6 template < typename T1, typename T2 >
qd(hQsfqYU static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
|M E{gy`5 {
w1i?#!| return t1 / t2;
]>8)|]O6n }
dtTlIhh1V } ;
~6d5zI4\ plXG[1;&G 这个工作可以让宏来做:
jONjt(&N }cW#045es #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
=l,#iYJP8 template < typename T1, typename T2 > \
q[c Etp28h static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
5-w: c> 以后可以直接用
9h&yuS'Yj DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
NvHN -^2 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
A.U'Q| (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。。。)
fU
={a2 IG|\:Xz )U5u" ]9~ 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
v{koKQ'Y() CZ tiWZ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
TzrW class unary_op : public Rettype
&+- e {
v#U pw\! Left l;
Q52bh'cuU public :
Vp7b4n< unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Fu##'# -u~eZ?(!Ye template < typename T >
/qXzOd typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
z2~87fv+ {
,8VXA +'_ return FuncType::execute(l(t));
yVYkuO }
>76 |:Nq <Uwwux<v template < typename T1, typename T2 >
U>A6eWhH typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!*bdG(pK {
jw4TLc7p return FuncType::execute(l(t1, t2));
OjATSmZ@@ }
FmI;lVF0j } ;
<kbnu7?a* 4 Py3I9 D|TR! 同样还可以申明一个binary_op
b1)\Zi veO?k.u( template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
Z =
ik{/ class binary_op : public Rettype
61,O%lV {
O6]u!NqG Left l;
]_#SAhOR) Right r;
gh61H:t kR public :
s41adw> binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
]-Lruq# }!B.K^@) template < typename T >
\(bj(any typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
LG6I_[ {
]}~4J.Yn return FuncType::execute(l(t), r(t));
qc&jd }
mu>] 9ZW UR,?! rJ^B template < typename T1, typename T2 >
^U{P3%uZ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;@4sd%L8V {
UN(3i(d return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
)Ga8`t" }
PW)8aLU } ;
=mLeMk/7 w +f]u5p[ hgwn> p: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
oG\>-- 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
K0 QH?F DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
+.K*n& 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。
%I}'Vb{C 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
>#?iO]). 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。。。
Om6Mmoqh 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
niAZ$w 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)
5p{25N_t 下面是修改过的unary_op
C*Xik9n vX 1W@s template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
Ys%'#f class unary_op
t%HI1eO7h {
z L8J`W Left l;
23k)X"5 pU@YiwP"]x public :
L6xB`E9 AoU_;B\b% unary_op( const Left & l) : l(l) {}
J@gm@ jLc "u5KbJW template < typename T >
$E @ouX? struct result_1
jJ<;2e~OW {
(gDQ\t@3- typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
;t~*F#p(! } ;
[9J:bD r;'i<t{P template < typename T1, typename T2 >
6"%@L{UQ struct result_2
Z,SY
N?@ {
z6 a,0&;-L typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
iel-<(~ } ;
6N?#b66 1y~L8!:L template < typename T1, typename T2 >
BPh".R J typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$8Ig&k|~8 {
d~sJ=) return OpClass::execute(lt(t1, t2));
R)Q/Ff@o0 }
l[Tt[n @wMQC\Z template < typename T >
@Jm.HST#S8 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
OelU
D/[$ {
G"{4'LlA return OpClass::execute(lt(t));
\Vz,wy%- }
!"`Jqs u?H@C)P } ;
C_-%*]*,j drbe#FObX "A]?M<R 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
o:H'r7N
好啦,现在才真正完美了。
Ca
X^) 现在在picker里面就可以这么添加了:
)O9f hj) WqR7uiCi template < typename Right >
el}hcAY/RP picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
X:U=MWc> {
u |'8a1 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
k?<i*;7 }
JV&Zwbu 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。
5`{=` r1+c/;TpZ Shs')Zsbv 0u>yT?jP +)?, {eE| 十. bind
gji*Wq 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。
7:z>+AM[r 先来分析一下一段例子
' 4,y hN[X 1* *B%y`cj| int foo( int x, int y) { return x - y;}
Gl.?U;4Z bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
]9#CVv[rq bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
1]Gf)| 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。
o
T:j:n 我们来写个简单的。
1k$2LQ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
eU`;L[ 对于函数对象类的版本:
F|6
nwvgq ";75 6'> template < typename Func >
JR])xPI` struct functor_trait
Kq$:\B)<c {
UE\%e9<l typedef typename Func::result_type result_type;
cT\Ov
P*_ } ;
K!9y+%01 对于无参数函数的版本:
DE'Xq6#PK 3'.!
+# template < typename Ret >
HJc<Gwm struct functor_trait < Ret ( * )() >
fn3*2 {
Ob7zu"zr typedef Ret result_type;
L^6"'# } ;
1X[73 对于单参数函数的版本:
6BUBk>A` zMbfV%b template < typename Ret, typename V1 >
UP}feN struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
3(MoXA* {
2XzF k_6H typedef Ret result_type;
$K`_
K#A } ;
xT:qe 对于双参数函数的版本:
9*BoYFw92* pi|\0lH6W template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
t#a.}Jl struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
cZ6?P`X {
NAJ '><2 typedef Ret result_type;
f+{c1fb>s } ;
ur?d6a 等等。。。
n; Lo 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
v hRu`Yb -)p@BtMS template < typename Func >
zB;'_[8M struct func_return
AU3auBol
^ {
Jw2B&)k/ template < typename T >
)ZQHa7V struct result_1
2r
%>]y {
9
aY'0wa typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
?$UH9T9) } ;
S4;wa6 I).=v{@9V< template < typename T1, typename T2 >
&,^mM'
C struct result_2
u
wH)$Pl {
>Kz_My9 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
-FQC9~rR;g } ;
s4x'f$r } ;
SCgyp( _2NN1/F5 ,.~
W 最后一个单参数binder就很容易写出来了
3X,]=f@_ vEu
Ka<5 template < typename Func, typename aPicker >
xylpiSJ class binder_1
[Bl
$IfU {
_`TepX R Func fn;
1,m\Q_ aPicker pk;
kJHr&=VO~ public :
U*
-% M `2Wl template < typename T >
}9{dR4hD struct result_1
hfJrQhmE {
H|grbTv, typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
h=uiC&B } ;
_cW_u?0X: b{Z^)u2X template < typename T1, typename T2 >
AQE
eIFH struct result_2
6XQ*:N/4al {
WAtg typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
j9{O0[v } ;
6Hc H'nmeN i}.{m Et binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
ST[2]
s/r5,IFR template < typename T >
;b, -$A typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@N,:x\
{
F?*Dr return fn(pk(t));
h$E\2lsE }
aK8bKlZe template < typename T1, typename T2 >
Mfnlue]( typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#Tr;JAzVjG {
ygmv_YLjm
return fn(pk(t1, t2));
k! J4Z${k }
eXj\DjttG} } ;
\(.nPW]9 =gxgS<bde 4^d+l.F 一目了然不是么?
<_##YSGh, 最后实现bind
}"F
?H:\ 4yA9Ni Qv9*p('~A template < typename Func, typename aPicker >
hgTM5*fD} picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
-@EBbM& {
zvek2\*rO return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Q'n(^tbL }
4+ASwN9 '5|Q<5!o 2个以上参数的bind可以同理实现。
CL)1Q 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
vjexx_fq
R`0foSq \M 十一. phoenix
8zP:*|D Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
tc+GR?-7W t_[M& for_each(v.begin(), v.end(),
GM)\)\kNF (
3::3r}g do_
DhtU]w} [
h(C#\{V cout << _1 << " , "
:zizca4 ]
37j\D1Y .while_( -- _1),
eT7!a']x cout << var( " \n " )
t9Enk!@ )
F&W0DaH );
.ujs`9d_- \_*?R,$3Y, 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
S5:"_U 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
|i,zY{GI+2 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
OqfhCNAY 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Bo\a {AU` }*5 c,v^A+sZu template < typename Cond, typename Actor >
]jVIpGM class do_while
R-r+=x& {
4*p_s8> > Cond cd;
.4S^nP Actor act;
_aXP
;kFMi public :
?D*Hl+iu template < typename T >
?$"x^=te7 struct result_1
T..N*6<X {
y1,?ZWTayr typedef int result_type;
fP^W"y } ;
,wwU`
U f7EIDFX>pt do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
&^CL]&/ +z]:CF template < typename T >
aJuj7y- typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8!
|.H p {
EmtDrx4!(f do
U~u6}s]: {
dCf'\@<< act(t);
Bo](n*i }
%5Q7 #xU while (cd(t));
i#pjv'C return 0 ;
Mr5('9% }
WL
IDw@fv } ;
bm|Jb"T0b Nt`F0
9S Z/V`Z* fy 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
7AGZu?1]M 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。
L:t)$iF5+ 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
%KJ"rvi4K 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
(c|$+B^* 下面就是产生这个functor的类:
Jf%!I ,mO(!D -dc5D@4`#s template < typename Actor >
K^z5x#Yj class do_while_actor
@!L@UP0 {
t7C!}'g&' Actor act;
|:7EJkKZ public :
FT*yso:X/ do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
(]zl$*k k=h/i8i2z template < typename Cond >
5p]urfN-f picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
WryW3];0OR } ;
bGMeBj"R 7.lK$J: 8
7|8eU2:k 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
O" X!S_R 最后,是那个do_
c"f-$^< bBeFL~ mR"2 class do_while_invoker
F- !}dzO {
}2iKi(io* public :
WL)_8! template < typename Actor >
UZ4tq do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
4 BE:&A {
]zhq.O
>2{ return do_while_actor < Actor > (act);
3&a*] }
X*0eN3o. } do_;
C)&gL=O*$ _-|yCo 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
tK s4}vW 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
;9!yh\\ 最后来说说怎么处理break和continue
,z0~mN 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。
~L\( /[ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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