一. 什么是Lambda
n"<GJ.{ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
4z0R\tjT 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,
w1"gl0ga$ M8",t{7 8NAWA3^B bUAR<R'E class filler
|p8"9jN@}c {
[`zbf_RyO public :
rPo\Dz void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Z*vpQBbu } ;
l`M5'r]l d[>N6?JA/ +zVcOS*- 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:
2NArE@ :9x084ESR) b!^M}s6 RZ<+AX9R for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
%+7T9>+ Vr/` \441 UP~WP@0F 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
1hMX(N&| .cH{WZ 2Pem%HE~P I", &%0ycm 二. 战前分析
[ n0##/ 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。
_@BRpLs:4 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
* Y%<b86U 6m-:F.k1( rt 3f7 s* for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
[yYH>~SuwZ /* --------------------------------------------- */
cz7CrK~5 vector < int *> vp( 10 );
_\4` transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
D 8@nkSP /* --------------------------------------------- */
x:A-p..e sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
~<2 IIR$H /* --------------------------------------------- */
5M<'A= int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
^8';8+$ /* --------------------------------------------- */
nL":0!DTRD for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
!y
qa?\v9 /* --------------------------------------------- */
R%Ui6dCLo for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
V>FT~k_" d4y9AE@k JGk3b=K LL= Z$U
$ 看了之后,我们可以思考一些问题:
?u_gXz;A 1._1, _2是什么?
xb+RRTgj 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,[v50& 2._1 = 1是在做什么?
u{OS6Ky 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。
XSm"I[.g 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。
wQD0vsD z.2r@Psk E[|s>Xv~ 三. 动工
%]a
@A8o0 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
hzT{3YtY2 nabBU4;h 99l>CYXd v"P&`1=T template < typename T >
Pl rkgS0J class assignment
F`Dg*O {
K0EY<Ltq T value;
]6$,IKE7 public :
KGV.S assignment( const T & v) : value(v) {}
54q4CagFq template < typename T2 >
H&w:`JYDL3 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
w(76H^e } ;
ID67?:%r K3vseor v229H< 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Y7<zm}=(/ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
]{f^;y8 ==QWwPpA N$\ bg|v H~A"C'P3# class holder
K0w<[CO {
B.89_!/:p public :
q,[k7&HS template < typename T >
C`\9cej assignment < T > operator = ( const T & t) const
,HFs.9#&B {
$> "J"IX return assignment < T > (t);
k:b/Gq` }
S~KS9E~\ } ;
v,/[&ASz yXJ]U
\ % ~I{EE[F>qL 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:
9T(L"9r-e ;B&^yj&; static holder _1;
e^j<jV`1 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
c_
La^HS r55qmPhg for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
2t+D8 d|c< 而不用手动写一个函数对象。
Fi mN?s >_XOc *IC^IC: A_!QrM 四. 问题分析
')B =|T) 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。
YEzU{J 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。
\)ip>{WG 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
=96G8hlT 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
`E@kFJ(<On 下面我们可以对这几个问题进行分析。
=M7TCE QE|`&~sme 五. 问题1:一致性
S_J,[#& 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?|
|xn#\epy@ 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
G6ayMw]OF 9B
/s struct holder
{P-xCmZ~Wt {
GL1'Zo //
v=!YfAn template < typename T >
tR kF
T & operator ()( const T & r) const
(a[.vw^g {
a 6%@d_A return (T & )r;
bW53" `X }
v?L } ;
MDJc[am (8.{+8o 这样的话assignment也必须相应改动:
|^R*4;Phe ((XE\V\}Z template < typename Left, typename Right >
m`z7fi7u class assignment
*h$&0w
y {
-."kq.m* Left l;
k<H%vg>{~s Right r;
(
#*"c public :
~.J,A\F assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
tJNIr5o template < typename T2 >
av-#)E T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
bNGCOj } ;
[)^mBVht GF8 -_X 同时,holder的operator=也需要改动:
we3tx{j hq=,Z1J template < typename T >
Ojq]HM6f assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
zJ+3g! {
w/W7N return assignment < holder, T > ( * this , t);
\<~}o I }
)0^># k i31<].|kA* 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
`H>b5 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
l4rMk^>> ldGojnS return l(rhs) = r;
4WC9US-k 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
C-m*?))go 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
`5q
;ssu ,>n%
~'gb template < typename Tp >
?c]n^GvG class constant_t
Q$~n/ {
Ytao"R/ const Tp t;
aBhV3Fd[B public :
"xe=N constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
MoD?2J template < typename T >
v!9i"@<! const Tp & operator ()( const T & r) const
D8%AV;-Y {
@Y}uZ'jt' return t;
7{e=="#* }
@5.e@]>ZM } ;
MPIlSMe r3qf[?3`6 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
ySe$4deJ 下面就可以修改holder的operator=了
<_Eg?ePW#
%v+=;jw template < typename T >
UL(
lf}M assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
j?6X1cM q {
2C$R4:Ssw) return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
Kc #|Z }
ecj7BT[mLI Dzl;-]S 同时也要修改assignment的operator()
.$&Q[r3Lu e4`uVq5 template < typename T2 >
a^t?vv T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
H6K`\8/SeN 现在代码看起来就很一致了。
m}3gZu] s
=Umj'1k 六. 问题2:链式操作
KVPR}qTP; 现在让我们来看看如何处理链式操作。
wJeG(h 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。
Md,pDWb 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。
v.=/Y(J 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。
h1[WhBL-O 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
c)}2K0 #aar9 template < typename T >
AVl~{k| struct result_1
M6rc!K {
Qd
&"BEs typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
9MY7a=5E~ } ;
L?5f+@0. \(
)#e 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:
[8XLK 4e JWv{=_2w template < typename T >
J~#$J&iKh struct ref
>?lOE
-}^ {
t*G/] typedef T & reference;
ka"337H } ;
~rD={&0 template < typename T >
id^sr
Mw struct ref < T &>
(;_FIUz0 {
J=W0Xi! typedef T & reference;
;sPoUn
s' } ;
I.'b'-^ QA#3bFZt1n 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
]y@F8$D! &fOdlQ? template < typename T >
"LhvzM-<8 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
(ljF{)Ml+= {
])DX%$f return l(t) = r(t);
CO:u1? }
2@=IT0[E\ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
j;1 -p>z 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
ccFn.($p?, .w?(NZ2~ 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
69K{+| _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
dXHB # _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
N|g;W +5 调用divide的对象返回一个add对象。
)~J>X{hy 最后的布局是:
!7bw5H Add
FQz?3w&ia / \
a:,y
Z Divide 5
WLa!.v> / \
YevyN\,}V! _1 3
$~0Q@): 似乎一切都解决了?不。
/iC;%r1L 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
-t2T(ha 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
"9EE1];NT OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
2&PPz}Sw LQ11ba template < typename Right >
WtulTAfN assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
[#Lc]$ Right & rt) const
#1 1NPo9 {
eN?Y7 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
TL$EV>Nr }
7hW+T7u? 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
._w8J"E5 XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
=L|tp%! 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
J_;N:7'p 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
w%AcG~`j!B 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
/M;#_+VK< 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
aI(7nJ=R 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
NcOPL\ H=*5ASc template < class Action >
im} ?rY class picker : public Action
4/ kv3rv {
5!YA o\S public :
%J:SO_6 picker( const Action & act) : Action(act) {}
bzDIhnw // all the operator overloaded
Pi,QHb`> } ;
2kAx>R -oeL{9; Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
uwf
5!Z:> 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
Hs?e0Z=N h&.wo ! template < typename Right >
{>LIMG-f picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
Aa0b6?Jm {
wbDM5% return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
FLg*R/ }
Z/x*Y#0@n f<=Fsl Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
;*ix~taL% 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
]5~s"fnG \!IMaB] template < typename T > struct picker_maker
9a\nszwa {
g4`Kp;}&' typedef picker < constant_t < T > > result;
UJ-?k&j, } ;
6u`F
d# template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Zwcy4>8 {
>Vy>O&r typedef picker < T > result;
21s4MagC } ;
t?o,RN: p4IZ
下面总的结构就有了:
QB.J,o*XD4 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
CQel3Jtt. picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
du$|lxC picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
W$U0[^1 至此链式操作完美实现。
RLlU"
sw+{ |qZko[W}= b'MSkEiQG 七. 问题3
Wg{k$T_> 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。
Go,N>HN WN(ymcdYB template < typename T1, typename T2 >
h)~=Dm ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
m)V/L]4 {
f\'{3I29 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
!O\;Nua }
N#lDW~e' 'r(1Nj 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:
G}5 #l M"%Q&o/I template < typename T1, typename T2 >
zR!o{8 struct result_2
gtUUsQ%y . {
`1{N=!U(& typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
vvUSeG\n#j } ;
DAo~8H WI]o cF 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?
^[%%r3"$C 这个差事就留给了holder自己。
V8eB$in S'oGt&Z< Z/rP"|EuQ template < int Order >
1B),A~Ip class holder;
tXJUvish template <>
BCe_@ class holder < 1 >
G'YH6x, {
ARcv;H 5 public :
w9
w%&{j template < typename T >
u77E! z4Uz struct result_1
vI$t+m: {
s1|/S\ typedef T & result;
q+B&orp } ;
!`!| Zw template < typename T1, typename T2 >
~Lc066bLeq struct result_2
Y+K|1r {
Vh}SCUof' typedef T1 & result;
x0d~i!d } ;
@HZKc\1 template < typename T >
cRX~z typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
lL]y~u {
4&/j|9=X return (T & )r;
AeAp0cbet }
;3_l@dP" template < typename T1, typename T2 >
.z13 =yv typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
}I`a`0/ {
bc
, p} return (T1 & )r1;
~ %B<
}
0Z{j>=$ } ;
5k|9gICyd* t>8XTqqi template <>
S*AERm class holder < 2 >
eAPXWWAZJ1 {
Zo>]rKeV public :
[pVamE template < typename T >
`K,1K struct result_1
xq"Jy=4Q* {
43V}#DA@ typedef T & result;
.xBu-?6s6 } ;
,^icPQSwc template < typename T1, typename T2 >
!nAX$i~ struct result_2
y^o@"IYu3 {
v9T_& typedef T2 & result;
v@# b}N0n } ;
3]?#he template < typename T >
%/updw#{B typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
OT&k.!= {
Y2'cs~~$Ce return (T & )r;
]~Y<o }
(rg;IXAq% template < typename T1, typename T2 >
KD^N)&k^Kp typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
ZoArQ(YFy {
h;3cd0 return (T2 & )r2;
3j3N!T9 }
C!7>1I~5 } ;
<]G]W/eB' 5E notp[ 9(":,M(/o 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> >。
"Ky; a?Y 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
h,"4SSL 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
^eoLAL } (!EuLL return l(i, j) = r(i, j);
}%D^8>S 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
LY+|[qka |*`Z*6n return ( int & )i;
z3uW)GQ. return ( int & )j;
yv)ux:P&+ 最后执行i = j;
I[n^{8gz 可见,参数被正确的选择了。
\rPbK+G. In[Cr/&/Y >|;aIa@9 tY
<Z'xA? 0
Us5 八. 中期总结
]KJj6xn 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:
_/O25% l 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
_2N$LLbg 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
@/k@WhFZ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
c*@G_rb MQ"xOcD*F Zv#Ll@v *E{2J:` FHV-BuH5 HF(KN{0.B 九. 简化
R+CM`4CD 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。
RZ+`T+zL 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
-{ZWo:,r~q 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:
0tU.( 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
QV\eMuNy +-*/&|^等
` Jdb ; 2. 返回引用。
~s5SZK* =,各种复合赋值等
F+u|HiYG 3. 返回固定类型。
p/h
Rk<K6 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
~*wk6&| 4. 原样返回。
v;)..X30 operator,
`]W|8M 5. 返回解引用的类型。
L`24?Y{ operator*(单目)
l'eyq}& 6. 返回地址。
r-<F5<H+K@ operator&(单目)
S9#)A-> 7. 下表访问返回类型。
[ 1u-Q%?# operator[]
Sm5H_m! 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
X*\J_ operator<<和operator>>
)-._FOZ6 5D'\b}*lJ} 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。
0vw4?>Jf@ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
|)*fRL, VzVc37Z>6 template < typename Left >
q7E~+p(>( struct value_return
Z+=@<i'' {
?[lV- template < typename T >
q*>&^V $M struct result_1
J_4!2v!6e {
&mx)~J^m typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
aYSCw3C< } ;
_/tHD]um s']Bx= template < typename T1, typename T2 >
G2T|RT$_K struct result_2
J
G{3EWXR {
nX`u[ks typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
5f 5f0|ok } ;
,JQp'e } ;
VB*oGG \}|o1Xh2 m+T;O/lG0{ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
q}?4f*WC TJR:vr 下面我们来剥离functor中的operator()
WL"^>[Vq 首先operator里面的代码全是下面的形式:
_y}
T/I9 pz.JWCU1 return l(t) op r(t)
}*S `qW;B return l(t1, t2) op r(t1, t2)
5lUF7:A># return op l(t)
8p:e##% return op l(t1, t2)
<"my^ return l(t) op
{C N~S*m return l(t1, t2) op
abfW[J return l(t)[r(t)]
U ^5Kz-5. return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
A"dR{8&0 hFy;ffs. 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:
LQRQA[^ 单目: return f(l(t), r(t));
HOJs[mqB% return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
(Hb:?( 双目: return f(l(t));
[QoK5Yw{ return f(l(t1, t2));
U`NjPZe5^ 下面就是f的实现,以operator/为例
UMm!B `M r\-uJ~8N struct meta_divide
6"J?
# {
Enn"hdI template < typename T1, typename T2 >
oldA#sA$ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
v~f HYa> {
7]U"Z* return t1 / t2;
I(]}XZq }
Ov};e } ;
P?8GV%0$ ~8~aJ^[ 这个工作可以让宏来做:
1%EBd%`# )jU)_To #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
H(R1o~ template < typename T1, typename T2 > \
- d8TD*^ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
@'YS1 N< 以后可以直接用
D Gr>
2 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
CJ(NgYC h 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
4S,`bnmB (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。。。)
(H)2s Y zBo1P(kek ;+0t;B!V 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
r9X?PA0f (]b!{kS template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
anIAM class unary_op : public Rettype
4/mig0"N. {
iDMJicW!+F Left l;
|\QgX%
public :
TS /.`.gT unary_op( const Left & l) : l(l) {}
NxjB/N
9U{a{~b template < typename T >
'#s05hr typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
' pm2n0 {
b}0,\B% return FuncType::execute(l(t));
UQ'\7OS }
tYZ[68 &$"i,~q^b template < typename T1, typename T2 >
cj+ FRG~u typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
yMyE s 8 {
*_R]*o!W' return FuncType::execute(l(t1, t2));
|o,8V p }
vLR~'"`F } ;
A6GE,FhsG =3q/F7- f~Fm4>\( 同样还可以申明一个binary_op
hy}8Aji& $wmvKQc{lx template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
>2~+.WePu class binary_op : public Rettype
i-bJS6 {
KC(xb5x
Y Left l;
+
` s@ Right r;
$rz=6h public :
*:>"q ej binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
/DQc&.jK H,+I2tEs template < typename T >
j{Hao\F8 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'&.# {
AFc$%\s4 return FuncType::execute(l(t), r(t));
\]P!.}nX# }
W5?yy>S6N Swp;HW7x template < typename T1, typename T2 >
fQL"O}Z typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}| J79s2M {
T^T[$26 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
N-I5X2 }
nA
P.^_K } ;
<@}I0 ?shIj;c[ pX&pLaF 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
Nc+,&R13m 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
bx]N>k J DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
>=UF-xk; 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
1WY/6[ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
emK$`9 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。。。
'~ ,p[ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
#{k|I$ 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)
T/^Hz4uA7 下面是修改过的unary_op
/%0<p,T ZKQG:M~| template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
L3G \ class unary_op
*Ho/ZYj3 {
-8r Left l;
=+-Yxh|* krsYog(^z public :
Ps%qfL\ dxZu2&gi unary_op( const Left & l) : l(l) {}
({JHZ6uZ N@Y ljz| template < typename T >
x~GQV^(l3 struct result_1
nBHnkbKoy {
,y+$cM( typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
}0u8r` } ;
]u4Hk?j~< ow0!%|fO template < typename T1, typename T2 >
6B@CurgB struct result_2
]8T |f {
VQ0fS!5' typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
td4[[ / } ;
^s@8VAwi RRGWC$>? template < typename T1, typename T2 >
]da^xWK typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
rg{9UVj {
ZTU&,1Y ; return OpClass::execute(lt(t1, t2));
%H]lGN) }
q^A+<d 6_d.Yfbq template < typename T >
`)T~psT typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
-K
rxMi {
j'aHF#_ return OpClass::execute(lt(t));
g8w2Vz2/ }
81hbk(( !'j?.F$} } ;
-jn WZ5. /Nr*`l E@-KGsdhK 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
1fo
U 好啦,现在才真正完美了。
#7ov#_2Jd 现在在picker里面就可以这么添加了:
o$[z],RO Rb%%?*| template < typename Right >
5w\fSY picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
PH*\AZJCl {
!<UJ6t} return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
=xsTDjH> }
&q`q4g&7 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。
Fe.t/amS/ B%KG3] &z]K\-xp u5~Ns&o&N i~3u>CT 十. bind
u(OW gbA3 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。
% ,N< 先来分析一下一段例子
eeHP&1= 7 U,+[5sbo ,R$u?c0>'& int foo( int x, int y) { return x - y;}
zNY)' bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
y!5$/`AF bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
'{[5M!B 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。
Y3h/~bM% 我们来写个简单的。
Oky**B[D' 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
etd&..]J 对于函数对象类的版本:
~GuMlV8 7HVZZ!>~ template < typename Func >
T \CCF struct functor_trait
wHIj<"2 {
`+t.!tv! typedef typename Func::result_type result_type;
s;1]tD } ;
A<\JQ 对于无参数函数的版本:
oQv3GpO $!5\E>y# template < typename Ret >
pA;-vMpMj struct functor_trait < Ret ( * )() >
f30Pi1/h=c {
y7S4d~& typedef Ret result_type;
lNv".Y=l } ;
NxVw!TsR 对于单参数函数的版本:
^1Xt]T`e cEe?*\G template < typename Ret, typename V1 >
_/S?# struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
v+e|o:o# {
Bm\qxQ typedef Ret result_type;
Gn)y>
AN } ;
(~)%Fo9X" 对于双参数函数的版本:
GpbC
M~x [TF8'jI0 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
>xA),^ YT struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
p"*y58 {
0F#>CmD typedef Ret result_type;
cL8#S>>u. } ;
_MWM;f`b 等等。。。
^). ) 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
I
_i6-<c.Q hF3&i=;. template < typename Func >
4yaxl\2 struct func_return
d bS
+ {
\n9A^v`F/ template < typename T >
;nmM7TZ; struct result_1
o5\b'hR*# {
Fg/dS6=n`? typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
91of~ffh } ;
;Qi }{;+ 6|J'>) template < typename T1, typename T2 >
7%OKH<i\2< struct result_2
ZyR_6n>L$ {
K?#]("De6 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Je4Z(kj 0 } ;
R7~Yw*#, } ;
5j"1z1_& -~)OF 'f/Lv@]a 最后一个单参数binder就很容易写出来了
nzX@:7g +TeFt5[)h template < typename Func, typename aPicker >
,pq{& A class binder_1
:9l51oE7 {
ovf/;Q/} Func fn;
K:yr-#(P/ aPicker pk;
lf>nbvp public :
}tST)=M` A%Z)wz{ template < typename T >
0MIUI<;j struct result_1
Bk|K%K {
<XQ.A3SG! typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
&h$|j } ;
xPmN},i'R$ Em13dem template < typename T1, typename T2 >
ARh6V&Hi- struct result_2
:ipoD%@ {
]!YtH]} typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
FE5Q?*Ea } ;
TbE:||r?^ ,[48Mspp binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
#P2;K
dDO `T!#@&+ template < typename T >
8zQfY^/{M typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
j033%p+Xc {
S;@ay/*~ return fn(pk(t));
c5i%(!> }
1]4^V7y template < typename T1, typename T2 >
utO.WfWP typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;\b@)E} {
u>cC O'q return fn(pk(t1, t2));
Ya4?{2h@+ }
EO"C8z'al } ;
{E,SHh )Id2GV~2B H 30OUrD 一目了然不是么?
#n})X,ip2 最后实现bind
8:g!w:$x "G?9b oNRG25 template < typename Func, typename aPicker >
RtF8A5ys picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
Dm{Ok#@r2 {
BnEdv8\,&s return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
lH1g[ )) }
Cv TwBJy1 $-G`&oT 2个以上参数的bind可以同理实现。
SPwPCI1?
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
"n- pl .LE+/n 十一. phoenix
( tn<
VK. Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
pC^[ [5A W);W.:F for_each(v.begin(), v.end(),
6v47 QW|' (
{\We72! do_
@ ^.*$E5 [
t .=Oj cout << _1 << " , "
zl)&U=4l ]
L+R>%d
s .while_( -- _1),
BlaJl[P iv cout << var( " \n " )
LZV}U* )
euZ(}+N& );
e[4V%h qX@9N=g`#O 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:
W8*
2;F] 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
pG28M]\ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Zz")`hUG 那么我们就照着这个思路来实现吧:
HDj$"pS j`9Nwa d pn3 ( template < typename Cond, typename Actor >
okDJ(AIV+ class do_while
q)oN2- {
_80ns&q Cond cd;
m<FK;
Actor act;
pzSqbgfrQ public :
B(Y.`L? %E template < typename T >
H5p5S\g-) struct result_1
<ge}9pU)o^ {
F(0Z ]#+ typedef int result_type;
qb$_xIQpDL } ;
%yhI;M^ ^2JPyyZa do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
<?4cWp|i cuMc*i$w! template < typename T >
6`W|V+6|7 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
kxy]vH6m {
fp-m.d:| do
*I/A,#4r {
g
z`*|h act(t);
tx)OJY }
' 3VqkQ4 while (cd(t));
[yvt1:q return 0 ;
wO!%
q[ }
i :EO(` } ;
i\vpGlx k%!VP=c4s rFO_fIJno 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
F`3^wHw^ 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。
e
SK((T 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。
1V0sl0i4 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。
p4y6R4kyT 下面就是产生这个functor的类:
_r[r8MB H8sK}1. gu!](yEgl template < typename Actor >
iA&oLu[y3 class do_while_actor
W0U`Kt&~a {
{sl~2#,}b1 Actor act;
L1rAT public :
r:.6"VQu} do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
rI *!"PL m}rh|x/? template < typename Cond >
&b!vWX1N picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
.@Hmg } ;
A3<^ U {clCn OCwW@OC + 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
A0UV+ -PP 最后,是那个do_
Lp!0H `L CH55K[{< /G{&[X<4U class do_while_invoker
nrI"k2oA@ {
48H5_9>: public :
\)p4okpR template < typename Actor >
Tw}@+- do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
{qY3L8b {
@Jkui return do_while_actor < Actor > (act);
Bl=nj.g }
a^%8QJW } do_;
U.Pa7tn VtD@&N 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
>c}:
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
B,r5kQI4 最后来说说怎么处理break和continue
~wa%fM 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。
hcd!A5 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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