一. 什么是Lambda
K_~h*Yc 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Xd<t5{bD! 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,
<F;v`h|+S "5C`,4s ?-MP_9!JK *4S-z&,.c class filler
qnM|w~G {
:`\)
P, public :
J NVr void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
lhH`dG D } ;
a2w T6jY k|vI<:'p, iDoDwq!l_ 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:
YAVy9$N- W=JAq%yd< J@_ctGv %'
$o" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
T f4tj!t- <q
(z>*-e p =(@3%k 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
a(IY\q[Wh *T`-|H*6@ SJ?6{2^ !345 %, 二. 战前分析
:O-iykXyI 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
:kMHRm@{ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
xYfD()w<I +JRF0T +k\Uf*wh for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
}|\d+V2On /* --------------------------------------------- */
/PzcvN
vector < int *> vp( 10 );
q[3x2sR transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
i;z{zVR /* --------------------------------------------- */
^T5X)Nu{=C sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
h6_(?|:-( /* --------------------------------------------- */
69m
;XdkKz int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
s 5WqR8 /* --------------------------------------------- */
\Q~8?p+ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Ea6
&~" /* --------------------------------------------- */
lg: for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
t?c}L7ht Rk6deI] ({s6eqMhDd
asJ!NvVG' 看了之后,我们可以思考一些问题:
'1?\/,em 1._1, _2是什么?
1'.7_EQ4T 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
z~*g ~RKS! 2._1 = 1是在做什么?
@"-</x3o 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
n">u mM;Eh Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
nDS}^Ba ^y!;xc$(Qs 8:=n* 三. 动工
+Hvc_Av'' 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
7 c|bc6? \u,}vppz rxnFrx p)aeH`;O template < typename T >
=m89z}Ot class assignment
_VE^/;$"l {
3`E=#ff% T value;
pM;vH]| public :
&H}r%%|A assignment( const T & v) : value(v) {}
gTl<wo + template < typename T2 >
az0<5Bq) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
}jH7iyjD } ;
E`int?C! M_v?9L S$)*&46g 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
>Y7a4~ufko 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
2H71~~ c KmG T>TWU: ca i<,3H class holder
K 0gI): {
z>sbr<doa public :
@NhvnfZ template < typename T >
K<?nq0- assignment < T > operator = ( const T & t) const
o#) {1<0vg {
}En return assignment < T > (t);
!+>v[(OzM }
T|J9cgtS } ;
:NJ_n6E =_$Qtq+h 2M#M"LHo 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
Q!-
0xlx P-F)%T[ static holder _1;
W} WI; cI Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
E_Z{6&r X%z }VA for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Grs]d-xI 而不用手动写一个函数对象。
sn7AR88M; =qN2Xg/ zp\8_ U@ CYOI.#m2 四. 问题分析
db'/`JeK
b 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
4XVCHs( 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
X%yO5c\l2 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
]7-&V-Ct* 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
F,
U*yj 下面我们可以对这几个问题进行分析。
SGb;!T* J>fQNW!{ 五. 问题1:一致性
+"9hWb5 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
g^*<f8 ~d 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
;iDPn2?6?x N0hE4t struct holder
dJ$"l|$$ {
fXrXV~'8 //
93t9^9 template < typename T >
_|h8q-[3 T & operator ()( const T & r) const
/mo(_ {
s4&^D< return (T & )r;
h -iJlm }
rG,5[/l } ;
3u%{dG a j+>J,axU! 这样的话assignment也必须相应改动:
9x,RvWTb ]Q[p@gLd template < typename Left, typename Right >
jzU.B u. class assignment
d,Y_GCZ7|W {
Y*mbjyt[?X Left l;
ge]STSM0n7 Right r;
hiNEJ_f public :
SG6sw]x assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
j*~T1i template < typename T2 >
L^Jk=8 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
=zwOq(Bh W } ;
~]ZpA-*@Ut N !TW! 同时,holder的operator=也需要改动:
=8U&[F C8F 7bG8c template < typename T >
C6rg<tCH assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
J\e+}{ {
Df3rV '/~ return assignment < holder, T > ( * this , t);
6 uKTGc4 }
&89oO@5 0uBl>A7qhn 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。
wEzKqD 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
`xrmT t
X 5d Z |! return l(rhs) = r;
1sYEZO; 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。
m3o,@=b 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
O%r; 5kP @)SL_9 template < typename Tp >
^MBm==heL class constant_t
=4 h+
M$2 {
~c6} const Tp t;
Ivb4P`{ public :
mrX^2SR constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
aL\nT XakX template < typename T >
>}(CEzc8 const Tp & operator ()( const T & r) const
J,b&XD@m {
xW92ch+t return t;
Wb S4pdA }
>[X{LI(_<< } ;
6~*9;!th 4DTzSy:x 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
G7D2{J{1 下面就可以修改holder的operator=了
;E'"Ks[GH 4lZ$;:Jg template < typename T >
9{:O{nl assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
eI@
q|"U {
,^S@EDq return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
!0N7^Z"gtz }
37;$-cFE jM\*A#Jo5 同时也要修改assignment的operator()
vVL@K,q `9 {mr< template < typename T2 >
[e1S^pI T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
s|D>- 现在代码看起来就很一致了。
W\18{mbuy 3"rzb]=R 六. 问题2:链式操作
1h.)#g?{ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
}. z&P' 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。
[~&XL0 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。
fHZTXvxoL 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。
n`4K4y%Dy} 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Q[#vTB$f KM`eIw>8 template < typename T >
}2ZsHM^]% struct result_1
Ko^c|}mh*! {
Vx @|O% typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
<x!GE>sf+ } ;
q{ O% | 8Dvazg}4 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:
@u1zB: v(pmIb{ template < typename T >
]^6c8sgnR struct ref
o-o'z'9 {
Wq^qpN)5Y typedef T & reference;
w^]6w\p } ;
UQ4% Xp template < typename T >
nJ"
' struct ref < T &>
oTT7M`P3h {
_sbp6ZO_ typedef T & reference;
sdS^e`S } ;
not YeY7wR ~,2/JDVJ5- 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
wfjnA~1h fK(}Ce template < typename T >
E_zIg+(+ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
5^j45'%I {
xzx$TUL return l(t) = r(t);
hI( SOsKs }
M'!U<Y
- 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。
[b$4Shx 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
LzCw+@-umw WQHd[2Z#e 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
<EST?.@~+ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
|`;54_f _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
~/_SMPLo +5 调用divide的对象返回一个add对象。
pa{re,O"e 最后的布局是:
KWWa&[ev) Add
ox
; / \
3
zn W= Divide 5
E#F/88( / \
)Jv[xY~ _1 3
kkK
kf' 似乎一切都解决了?不。
t>H`X~SR? 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。
K).n.:vYZ 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。
)IJQeC 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:
*FJZiPy _.-;5M- template < typename Right >
=r@vc assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
z'`y,8Y 1l Right & rt) const
F0690v0mB[ {
: g.46dp4 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Sua[O$ }
+\r+n~w 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
1J'3 g 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。
"al`$ %( 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。
}E_#k]#* 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。
\8uIER5) 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。
)+Oujt 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?
BAO| )~1Pd 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:
pNRk.m] F!.E5<&7= template < class Action >
%K]euEqs class picker : public Action
Y\0}R,]a- {
@ps1Dr4s public :
,[A'tUl _ picker( const Action & act) : Action(act) {}
CwJDmz\tk // all the operator overloaded
rhL" i^ } ;
%2V-~.Ro6 ;Q+xKh% 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。
nW|wY. 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+N[ !s@Rok template < typename Right >
vp(;W,ba:| picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
A0%}v* {
t&9A
]<n%, return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
|T{C,"9y }
&5L<i3BX P+)DsZ0ig Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
.]
`f,^v<c 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。
BIj=!! o!~Jzd.=h template < typename T > struct picker_maker
Z;h<6[( {
}y%oT
P&
typedef picker < constant_t < T > > result;
{vo +gRYYv } ;
7$rjlVe template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
'<0J@^vZ {
.SWt3|Pi5 typedef picker < T > result;
4 QZ?}iz } ;
>Yt/]ta4+ Pf F=m' 下面总的结构就有了:
f7I{WfZ\P 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。
jLJ1u/l>; 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。
IG3,XW picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
GHQ;hN: 至此链式操作完美实现。
oDcKtB+2 <A9y9|>o {Q<$Uo6V 七. 问题3
x3rlJs`$; 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。
6{qIU}! sK=0Np=` template < typename T1, typename T2 >
I!wX[4p eg ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*UW=Mdt {
C%~a`e|/Y return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
AfC>Q!-w }
T}3v(6ew4 I-agZag% 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:
-VZRujl M. td^l0 template < typename T1, typename T2 >
k0Ek:MjJr struct result_2
N S#TW {
>]=j'+] typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
]B=C|usJ } ;
8 ^B;1`# .qob_dRA 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?
)~jqW=d
2 这个差事就留给了holder自己。
1b9hE9a{j /#<pVgN US{3pkr;I] template < int Order >
@/UfDye class holder;
I^Z8PEc+ template <>
@d"wAZzD? class holder < 1 >
bAr` E {
iq*A("pU public :
wNE$6 template < typename T >
7~M<cD struct result_1
D=RU`?L {
oPKXZU(c typedef T & result;
@
\2#Dpr } ;
@/%{15s. template < typename T1, typename T2 >
=l<iI*J.
M struct result_2
69#8Z+dw7 {
`B8tmW# typedef T1 & result;
7+w'Y<mJ } ;
5jq=_mHt template < typename T >
BKU'`5` typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
VhEM k\ {
#fhEc;t return (T & )r;
z(c9,3 }
\.e4.[%[2- template < typename T1, typename T2 >
A\te*G0:S typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
R|!B,b( {
xn}BB}s{t return (T1 & )r1;
*@ED}Mj+ }
0"[`>K~7a8 } ;
z 2/!m[U "Mmf6hu template <>
=7
,Kf}6 class holder < 2 >
wHsB,2H {
u~Tg&0V30 public :
oQ+61!5> template < typename T >
L4f7s7rJ struct result_1
o07IcIo {
e,A)U5X typedef T & result;
U l Mi.;/^ } ;
/48 =UK template < typename T1, typename T2 >
b4,jN~ci struct result_2
bdh(WJh% {
6-,m}Ce\ typedef T2 & result;
>{Rb 3Z] } ;
&d`^E6# template < typename T >
m(sXk}e;1 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
N~,_`=yRx {
>Cd9fJ&0gP return (T & )r;
+C7T]&5s }
cQpnEO&SL template < typename T1, typename T2 >
kReG: typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
%Ny) ?B {
FuP/tTMU1a return (T2 & )r2;
=?0QqCjK) }
e9u@`ZC07 } ;
dYOF2si~% gp|1?L54 i+M*J#' 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> >。
%hT4qzJj 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
aW5~Be$
_ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
7el<5chZ X`20f1c6q> return l(i, j) = r(i, j);
|k-XBp 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
YT2'!R
1 lUh*?l return ( int & )i;
ipKG! return ( int & )j;
OKwOugi0 最后执行i = j;
0|)19LR 可见,参数被正确的选择了。
oJaAM|7uv V"d=.Hb> Pl~P- n Gm=>!.p ^>r^3C)_- 八. 中期总结
/3^P_\,>f 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:
xNdID j@ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
, &' Y 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
=v" xmx&4 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
`"y{;PCt_ >BqCkyM9Kf ~-Oa8ww )}X5u%woV S6 }QFx 9d[qhkPu) 九. 简化
.L;",E 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。
c>Z*/>~ 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
P%o44|[][ 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:
c"Y!$'|Q 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
j|'R$| +-*/&|^等
{},;-%xE 2. 返回引用。
Sr
y,@p) =,各种复合赋值等
Q(\ wx 3. 返回固定类型。
$@87?Ab 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
UxPGv;F 4. 原样返回。
-ID!pT vW operator,
Q&+c.S 5. 返回解引用的类型。
M4<+%EV} operator*(单目)
kr_oUXiX 6. 返回地址。
I($,9|9F operator&(单目)
mCb 9*| 7. 下表访问返回类型。
~'BUrX\ operator[]
[n:PNB 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
cCng5Nq,c operator<<和operator>>
X!0kK8v VJ1*|r, 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。
q`loOm=y 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
:Ee ?K ],?pe template < typename Left >
.98.G4J> struct value_return
ul}'{|4 {
q,,j',8kq/ template < typename T >
(UW6F4:$ struct result_1
(
Yi=v'd {
^]rxhpS typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
u_'nOle
K } ;
G\mKCaI8
<qn, template < typename T1, typename T2 >
L[]^{ O struct result_2
a@SUi~+3 {
2NR7V*A typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
?Y!U*& 7 } ;
<$C<Ba?;? } ;
jT"r$""1d y*KC*/'" 97x%2.\: 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
.wri5 &l!$Sw-u; 下面我们来剥离functor中的operator()
"z/V%ZK~f 首先operator里面的代码全是下面的形式:
X<K9L7/* ^n71'MW return l(t) op r(t)
<UAP~RH{ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
5byeWH0n3 return op l(t)
}@*I+\W/ return op l(t1, t2)
foyB{6q8 return l(t) op
{*__B} ,N return l(t1, t2) op
8|vld3; return l(t)[r(t)]
As}eUm)B5c return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
u[mY!(>nQ Gy^FrF 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:
g =x"cs/[ 单目: return f(l(t), r(t));
z"av|(?d return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
d
qpgf@ 双目: return f(l(t));
@$ftG return f(l(t1, t2));
/yt7#!tm+ 下面就是f的实现,以operator/为例
{tmKCG ,]U[W struct meta_divide
GRQ_+K {
n>T:2PQ3 template < typename T1, typename T2 >
[edH%S}\ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
NE[y|/ {
c'~[!,[b< return t1 / t2;
>@:667i,`
}
y;,y"W } ;
4[(?L{ Lv3XYZgW~ 这个工作可以让宏来做:
:B+Rg cqi To^#
0 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
DOT=U
_ template < typename T1, typename T2 > \
x~Pvh+O static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
@5GBuu^j 以后可以直接用
!(yT7#?hP DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
+0U#.|? 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
/o\U/I (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。。。)
*78)2)=~ .5^a;`-+ fo;6huz 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
m6eFXP1U gs-@hR.,s0 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
\"J?@ class unary_op : public Rettype
(`F|nG=X {
jF4csO=E Left l;
(>mi!: public :
?^Pq/VtZ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
KZW'O
b>[ $(XgKq&xWZ template < typename T >
db^aL8 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
yz8-&4YRNd {
J2'W =r_# return FuncType::execute(l(t));
,y{0bq9*2 }
_2#zeT5 CQ$::; template < typename T1, typename T2 >
/M]eZ~QKD typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
sK `<kbj {
AzxL%,_ return FuncType::execute(l(t1, t2));
UDVf@[[hN }
)7k&`?Mh } ;
76$*1jB u7n[f@Eg,% uFC?_q?4\ 同样还可以申明一个binary_op
NWb}
OXK/ p %L1uwLG template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
!5?
m class binary_op : public Rettype
=MCNCV/< {
T!1SMo^ Left l;
UKOFT6| Right r;
qP&byEs" public :
!e&rVoA binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
2+,5p ,%[LwmET template < typename T >
J"5jy$30'$ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=w?M_[&K) {
^l--zzO8l return FuncType::execute(l(t), r(t));
zuk" }
cxY$LY!zX {s,^b|I2#U template < typename T1, typename T2 >
#UBB
lE# typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Xthtw * {
(=`Z0)= return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
6k:y$,w }
IKGTsA; } ;
tp%|AD" `bzr_fJ I88Zrhw 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
\QliHm! 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
El'yiJ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
75kKDR}6 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。
xrfPZBLy 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
h4tC. i~k 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。。。
r|*:9|y{"/ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
R$Zv0a& 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)
|MR%{ZC^i 下面是修改过的unary_op
3R'.}^RN B*y;>q "{U template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
@+iC/ class unary_op
4 #aqz9k {
%)8d{1at Left l;
K*HCFqrU" K2*1T+?X public :
.F4oo = ax<g0=^R unary_op( const Left & l) : l(l) {}
LE8K)i w~4
z@/^"p template < typename T >
=x=1uXQv5 struct result_1
nrF%wH/5 {
T_uNF8Bh typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
r|l53I5 } ;
jo<>Hc{g> MJ1W*'9</W template < typename T1, typename T2 >
==nYe{2 struct result_2
wu;7NatHx {
+d@v
AxP typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
giaD9$C } ;
sk~ za ?hxK/%) template < typename T1, typename T2 >
TG4\%S$w typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
YfTd {
~^^!"- return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Rl y jOf{0 }
/z/hUa *Hxj_ template < typename T >
\nC5 ,Rz typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
uFGv%W {
W"W@WG9X0 return OpClass::execute(lt(t));
BHF{-z }
=>HIF#jU '&RZ3@}+ } ;
=ZCH1J5" J f\Qf ^:qpa5^" 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
nwY2BIB 好啦,现在才真正完美了。
JCM)N8~i 现在在picker里面就可以这么添加了:
mw:3q6 "B3iX@C template < typename Right >
3Qqnw{* picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
gcX5Q^`a= {
CHQ{+?# return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
2v"wWap-+ }
zd?bHcW/h 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。
{KW&wsI hp?ad zb@L)% /IGrp.} p+u{W"I` 十. bind
uU8*$+ " 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。
OwNA N 先来分析一下一段例子
9)G:::8u7 Ln"+nKr $-C6pZN(X int foo( int x, int y) { return x - y;}
i;E9ZaW bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
W)6U6 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
OU0xZ=G 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。
I>N-95 我们来写个简单的。
*D,v>( 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
[,\'V0 对于函数对象类的版本:
E&RoaY0 [VfLv.8w template < typename Func >
*T.={>HE8 struct functor_trait
RM?_15m {
rnzsfr-|(2 typedef typename Func::result_type result_type;
27h/6i3 } ;
t9KH|y 对于无参数函数的版本:
Up]VU9z 5*G8W\
$ template < typename Ret >
Y;a6:>D%cT struct functor_trait < Ret ( * )() >
J,dG4.ht {
n r'YWW typedef Ret result_type;
|YG)NO } ;
rXHHD#\oF 对于单参数函数的版本:
X+(aQ
>y S&4w`hdD>~ template < typename Ret, typename V1 >
Y-}hNZn"{ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
htdn$kqG
{
~NNaLl
typedef Ret result_type;
ZaEBdBv } ;
9m<X-B&P 对于双参数函数的版本:
B`RW-14g ~Mg8C9B?%3 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
(P]^8qc struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
-9tXv+v? {
fzGZ :L typedef Ret result_type;
!5g)3St } ;
4wM$5 等等。。。
sT;=7L<TA 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
kVB}r.NHP _js2^<7v} template < typename Func >
MkluK=$ struct func_return
_umO)]Si {
a9mr-`< template < typename T >
T }8r;<P6 struct result_1
p ] $ {
W#JVU GYD typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
PBPJ/puW } ;
#b]}cwd! ;6\Ski0=l template < typename T1, typename T2 >
e>)}_b struct result_2
>mGGJvTx {
`Tm8TZd66 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
tyGnG0GK } ;
^{6UAT~!R } ;
l*m]2"n] sKE*AGFLd *y[~kWI 最后一个单参数binder就很容易写出来了
\8C*O{w egIS rmL+X template < typename Func, typename aPicker >
];wohW% class binder_1
FZ}C;yUPD {
w
oY)G7% Func fn;
ZT3jxwe aPicker pk;
U_zpLpm^ public :
' /@!"IXz *YEIG#` template < typename T >
%]P@G^Bv struct result_1
h} b^o* {
LcQ\?]w`] typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
{?h6*>-^Z } ;
Z{R=h7P
Do{*cSd template < typename T1, typename T2 >
tM?I()Y&P struct result_2
FdK R{dX} {
wTJMq`sY_ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
9g^./k\8% } ;
N#xM_Mpt w4&v( m binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
5p>]zij> A=2nj template < typename T >
,_X,V! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L>R!A3G1 {
1{uDHB return fn(pk(t));
JY,l#?lM{ }
1J!tcj1( template < typename T1, typename T2 >
5G]#'tu typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{(zL"g46 {
G){1`gAhNJ return fn(pk(t1, t2));
zqE8PbU0M; }
h.+,*9T\ } ;
e\bF_
N2VA qz_TcU' Y;F,GxR} 一目了然不是么?
56~da ){gd 最后实现bind
CBgFB-!qpe khO<Z^wi[ &hM,b!R| template < typename Func, typename aPicker >
-QHzf&D? picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
B'#gs'fl {
f@V{}&ZWp return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
U:\oGa84A }
-<VF6k< e715)_HD 2个以上参数的bind可以同理实现。
66y ,{t 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。
f~(^|~ZT !nD[hI8P 十一. phoenix
oCru 5F Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
$@
#G+QQ_ (^OC%pc for_each(v.begin(), v.end(),
6T'43h. : (
3By>t!~Q do_
"9Fv!*<-W [
@0x.n\M_ cout << _1 << " , "
OKNs (H ]
oz5lt4 .while_( -- _1),
!*QA;*e cout << var( " \n " )
C&MqUj"] )
}v|[h[cZ );
]r{#268 uC$4TnoQx. 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:
&G5I0:a
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
=P+wp{?AN| operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
cH8H)55F 那么我们就照着这个思路来实现吧:
0eu$oel- V:$1o -wHGi template < typename Cond, typename Actor >
t"@|;uPAu class do_while
uZ{xt6 f {
LSOwa Cond cd;
3 mMdq*X5 Actor act;
a*ixs'MJ public :
O8}s*} ] template < typename T >
U";Rp&\3; struct result_1
a/xCl
:=8q {
o~z.7q typedef int result_type;
'{_tDboY } ;
AT8,9 peP:5WB do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
5;%xqdD 9<#R;eIsv template < typename T >
K^p"Z$$ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!i lDR< {
\$++.%0 do
_rWXcK3cjr {
tbt9V2U:"n act(t);
63\>MQcLy }
,kuFTWB while (cd(t));
="*C&wB^ return 0 ;
\fGYJ37 }
9#ay(g } ;
< 2r#vmM @8eQ|.q]Q P$#{a2 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
d6f+[<< 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
Xj5oHHwn 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
s2`Qh9R
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
5>\~jf 下面就是产生这个functor的类:
d#1yVdqRl sd&^lpH 2Y~nU(
template < typename Actor >
N~|Z@pU" class do_while_actor
@@V{W)rl {
SLU$DW;t Actor act;
l05'/duuJ public :
7m4*dBTr do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
b'%)?{E @! {Y9k2 template < typename Cond >
-?p4"[ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
7 g|EqJ7 } ;
$pJw
p{kN YL&)@h u';9zk/$ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
%%sJ+) 最后,是那个do_
7 T 7yQw$zG,Iz -*$ s ;G# class do_while_invoker
0k G\9 {
Z(I=KBI public :
[H@71+_Q template < typename Actor >
TPVB{
107 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
IictX"3lh {
/B<QYvv return do_while_actor < Actor > (act);
qLV3Y?S!L }
#%g>^i={ky } do_;
G8&/Ic X?U'GLm 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
'
eh }t 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
K\FLA_J 最后来说说怎么处理break和continue
H128T8?r[ 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。
m/3,;P.6 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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