一. 什么是Lambda
QnX(V[ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
VTHH&$ZNq 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
*bpD`s
@ z,%$+)K @49S` &~U ] ~;@ class filler
`,*5wBC {
y Fq&8 x<X public :
K@w{"7} void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
Fh9h,'
V" } ;
>t_6B~x9 ,UdVNA ayF\nk4b 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:
uOdl*| T? OprkR OJy#w{4 ijx0gh`~ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
<dhM\^[ }U5yQ%N \v)+.m?n 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
A1zjPG&] *<ewS8f*6 Y,zxbXZv'5 K0Fh%Y4)QH 二. 战前分析
TT3|/zwn 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。
p0<\G 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
'Ne@e)s9 L8#5*8W6 I"7u2"@-8j for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
5(HG| /* --------------------------------------------- */
vn"{I&L+w0 vector < int *> vp( 10 );
j]/RC(;? transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
$[=%R`~w /* --------------------------------------------- */
P1' al sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
i5,kd~%O /* --------------------------------------------- */
gQ1;],_ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
w!clI8v/ /* --------------------------------------------- */
8X)Y^uGGZ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
X1vd'> /* --------------------------------------------- */
JbQ) sp for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
|64~K\X dT1H _X"N1,0 oj_3ZsO 看了之后,我们可以思考一些问题:
~|xA4u5LG 1._1, _2是什么?
zi*R`;_`, 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
=xx]@ 2._1 = 1是在做什么?
a ]tVd# 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
M, mvys$ 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。
FZE"7ec>m ,0HRAmG
s
15oN 三. 动工
0$fpIz 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
hJ~Uf5Q e|WJQd4+S ;&-k#PE]/H ;
_1
at template < typename T >
rK]Cr9W M class assignment
=CVB BuVy {
}"!I[Ek> y T value;
q\p:X"j| public :
tQYM&6g assignment( const T & v) : value(v) {}
+@k+2?]
FO template < typename T2 >
eu|;eP-+d T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
6wECo } ;
!.(P~j][ T&o(N3lW VYImI>.t{ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
/?F/9hL 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
!AfHk| @;?p&.W`D q0r>2c-d |kV*Jc k class holder
q6`b26 {
mahJSz(3 public :
c?&X?< template < typename T >
s6.M \^ assignment < T > operator = ( const T & t) const
@Y<bwv {
;{tj2m, return assignment < T > (t);
x%!s:LVX }
f-G:uI_ } ;
h2J/c#Qvh 8~z~_TD6m@ 6){]1h" 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
e-#BDN(O ^pF&`2eD static holder _1;
QD*35Y!d Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
[dIXR !1 8clL for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
p &"`RS#Z 而不用手动写一个函数对象。
W~9tKT4 qjdMqoOCjl v~V!ayn)wQ [)zP6\I 四. 问题分析
A5R<p+t6 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
xQXXC|T 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
l@+7:n4K0 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
JJ2_hVU 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
:hFIl0$,"3 下面我们可以对这几个问题进行分析。
4V i`* ! 1A G<$d5U| 五. 问题1:一致性
$ig0j` 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?|
D" rK( 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
J1sv[$9 hp7|m0.JW struct holder
?6un4EVL{ {
UK O[r; //
LzXmb 7A template < typename T >
Cdu4U}^H T & operator ()( const T & r) const
Za3]d+qm {
Zrk4*/
VY return (T & )r;
:xv!N*Le }
vK\%%H } ;
Y^7$t^& ]X5 9 这样的话assignment也必须相应改动:
au+kNF|Q vV6I0 template < typename Left, typename Right >
jW3!6*93 class assignment
v)l8@. {
MLje4 Left l;
wq(7|!Eix Right r;
+)<wDDC_ public :
9~mh@Kgv assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
q6SXWT'Sa template < typename T2 >
?:8ido#- T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
y7
3VFb } ;
uRRQyZ B~JwHwIhA 同时,holder的operator=也需要改动:
.
Z.)t !GLz)#SBl template < typename T >
1#*a:F&re assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
57zSu3v4Y {
7;sj%U^'l return assignment < holder, T > ( * this , t);
;"fDUY| }
PMh^(j[ ?NR A:t(} 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。
D 38$`j 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
cU@SIJ) [t7]{d* return l(rhs) = r;
UXugRk%d 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
E4W -hq~ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
XKttZOiGT >.'*)@vQi template < typename Tp >
=aj/,Q] class constant_t
O-cbX/d {
7_Z#m ( const Tp t;
F\AX: public :
04'~ta(t constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
'wI"Bo6e template < typename T >
WObvbaK const Tp & operator ()( const T & r) const
qT"Q1xU[ {
Bck7\ return t;
m~Bl*`~M }
}L3 oR } ;
]Nl=wZ#` f3{MvAy[ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
:Jy'#c 下面就可以修改holder的operator=了
C] 9p5Hs *R3f{/DK template < typename T >
PBxCx3a{ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
X4t s)>"d {
W#BM(I return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
\2}bi:e6 }
te
!S09( <]4i`6{v 同时也要修改assignment的operator()
;F#7Px(q ?)[EO(D template < typename T2 >
D
<&X_ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
9h%?QC 现在代码看起来就很一致了。
(+u39NQV J-)
XQDD 六. 问题2:链式操作
\XM^oE#G 现在让我们来看看如何处理链式操作。
ZAUQJS 91E 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
92d6U2T4& 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
4Hn`'+b 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
no]z1D 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
wUQw!%?> 0iK;Egwm template < typename T >
TJ'[-- struct result_1
+$(2:S*r {
K+8-9$w6 typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Q7C;1aO } ;
4*mS y 6{+{lBm=y 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:
_5m#2u51i w'fT=v) template < typename T >
DUe&r,(4O struct ref
E)7F\ w {
S:q3QgU=X typedef T & reference;
.G(llA} } ;
$w0lrh[+ template < typename T >
@qjfZH@ struct ref < T &>
;9ly'<up {
Ck@J,~x1D typedef T & reference;
HJ[/|NZU$ } ;
~7t$MF. >sjhA|gXk 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
/K{9OT@> ""h)LUrl template < typename T >
)a3J9a;ZS0 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
|'+eMl {
v-Fg
+ return l(t) = r(t);
;w-qHha }
U
uM$~qf/K 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。
pM&YXb? 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
NeBsv= [- jhX[fT1m 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
)r
z+'|, _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
-0eq_+oQ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
uy^ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
V&|Ed 最后的布局是:
?EpSC&S\ Add
E)-r+ <l / \
}KK Y6D|d> Divide 5
X3:XTuV / \
V0(o~w/W%! _1 3
z%7SrUj2 似乎一切都解决了?不。
rVa?JvDO= 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。
|?,[@z _, 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。
st& 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:
q@~L&{ X!},8}~J~ template < typename Right >
*;U'[H3Q assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
9lj!C' Right & rt) const
rgf# wH%hN {
s/e"'Hz return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
6PF8
/@Nh }
y"<))-MH 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
8?O>ZZtu 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。
P;8>5;U4- 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。
f0SAP0M3 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。
^*= 85iyo 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。
(j"( 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?
,j ',x\ 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:
).HDru-2 *tX{MSYW template < class Action >
9Sq%s& class picker : public Action
%q322->Z {
hv$m4,0WB public :
f8<o8*`7 picker( const Action & act) : Action(act) {}
R%H$%cnj // all the operator overloaded
%F9{EXJy } ;
o}'bv \cJ-Dd 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。
$]&(7@'qo 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
NLe}Jqp %=<IGce template < typename Right >
(9mM kU= picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
lE
;jCN {
XC3Kh^ return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
'[(nmx'yVJ }
M4LktR-[ Xvok1NM,
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
/n^c>) 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
E%TpJl'U 9>#:/g/ template < typename T > struct picker_maker
rf9_eP {
pA#}-S% typedef picker < constant_t < T > > result;
(|fm6$ } ;
zggB$5 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
YEx)"t8E {
"$5\, typedef picker < T > result;
`}no9$l~ } ;
Hj1
EGCA Lj%{y.Rj 下面总的结构就有了:
q 'a 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。
"?GebA 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。
ZDYJhJ. picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Zz |MIGHm 至此链式操作完美实现。
Bl1Z4` 3 rn:!dV[ |"$uRV=qm 七. 问题3
0-3rQ~u 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
)W&>[B Qc{RaMwD template < typename T1, typename T2 >
+f;CyMEp ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
kao}(?x% {
'!Kf#@';u return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
xq-$\#O }
=]Hs|{ FkupO
[KI 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:
D0]a\,aZ g#K'6VK{ template < typename T1, typename T2 >
y466A]| struct result_2
i(wgB\9i4 {
dow^*{fqZ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
} i)$n(A)K } ;
gglQU"=g{ dj[apuiF 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
4*UP.r@ 这个差事就留给了holder自己。
:PnSQjV: 8C.!V =@\ I]J*BD#n. template < int Order >
/=#~ class holder;
vV`|!5x template <>
.Nx
W=79t class holder < 1 >
)Z@-DA*Q- {
@#b0T:+v' public :
L$Z(+6m5 template < typename T >
PG)_L.7rJ struct result_1
~j @UlP {
'CS.p!Z\ typedef T & result;
oBlzHBn>0 } ;
Dd2Lx&9 template < typename T1, typename T2 >
\w)?SVp struct result_2
WY)^1Gb$ux {
H=zN[MU typedef T1 & result;
i&@,5/'-_O } ;
X#+`e+Df template < typename T >
DQ=N1pft2v typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
bv\ A,+ {
Gbd?%{Xc- return (T & )r;
T }uE0Z, }
udT xNl! template < typename T1, typename T2 >
G79C {|c\ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
fEu9Jk {
iWXMKu return (T1 & )r1;
qZG-Lh }
"L~@.W!@ } ;
:+kUkb-/ 3GmK3uM template <>
12r` ) class holder < 2 >
GMFc K= {
Cals?u#U= public :
/.Wc_/ template < typename T >
rqvU8T7A struct result_1
h1%y:[_ {
?\yB)Nd y typedef T & result;
\!X?zR_ } ;
(
ji_o^ template < typename T1, typename T2 >
!5;t#4= struct result_2
C/+nSe. {
7L{li-crI typedef T2 & result;
p6blD-v } ;
!=M/j} template < typename T >
"<dN9l> typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
ur xqek {
w?ai,Pw return (T & )r;
`p"U }
CSL4P) template < typename T1, typename T2 >
*!u? typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Rc7.M"wzjX {
mahi7eU
P return (T2 & )r2;
m0iV m| }
By/bVZks } ;
Pt3[|4L `Wwh`]#"~d 3GWrn,f 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
u@"o[e': 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
ty;o&w$ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
aT/KT,! 2?*1~ 5~I return l(i, j) = r(i, j);
`t\z 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
pFH?/D/q L9'- return ( int & )i;
cd"wNH- return ( int & )j;
2TCRS#z 最后执行i = j;
xucIjPi] 可见,参数被正确的选择了。
.%hQJ{vf-^ wR1K8b".DC wG6FS "w1(g=n XkoW L 八. 中期总结
,yi2O]5e>! 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:
@S}|Ccfc_ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
0XQ-
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
.??rqaZ= 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
tYI]=: M7pvxChA pqd4iR Wv 1'OD3~[R 7#/|VQX<A Oylp:_<aT 九. 简化
R^?PAHE7 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。
j<|6s,& 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
9e76pP( 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:
$@4e(Zrmo 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
l2M/,@G +-*/&|^等
;W4:#/~14 2. 返回引用。
a:xgjUt&5 =,各种复合赋值等
[EcV\. 3. 返回固定类型。
6g5]=Q@U: 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
(HaU,vP 4. 原样返回。
zrTY1Asw;4 operator,
n
K0hTQ 5. 返回解引用的类型。
)muv;Rf`e5 operator*(单目)
ees^O{ 8 6. 返回地址。
R=DPeUy; operator&(单目)
8ST~$!z$ 7. 下表访问返回类型。
FrgV@4'2G operator[]
Bzwx0c2VY8 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
qIUC2,&g operator<<和operator>>
zVn* !c GHqBnE{B 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。
vzQyE0T/ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
@YbZ8Uc Hm<M@M$aG template < typename Left >
-<12~HKK:: struct value_return
gtl;P_ {
aSxG|OkKy template < typename T >
Ny[s+2? struct result_1
"Vq@bNtu+ {
y>&VtN{E typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
olslzXn7o } ;
+&zb^C`J oO}>i0ax* template < typename T1, typename T2 >
=NI.d>kvC struct result_2
E{?L= ^cU {
~|J*E38 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
@b>YkJDk } ;
q8tP29 } ;
{!>E9Px [cY?!Qd0 T\.7f~3 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
" Tw0a! e*6U |+kJ 下面我们来剥离functor中的operator()
+KYxw^k}"7 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Udg&
eEF /6 A:J]Q_ return l(t) op r(t)
2M5*bNU_: return l(t1, t2) op r(t1, t2)
o7hH9iY return op l(t)
>zN"
z) return op l(t1, t2)
6qY\7R2+ return l(t) op
X~`.} return l(t1, t2) op
,5`."-0} return l(t)[r(t)]
z1)$ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
s n=zh1 A W'm!f 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:
!e9N3Ga 单目: return f(l(t), r(t));
n^3NA|A return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
|
3hT { 双目: return f(l(t));
$a)JCErN return f(l(t1, t2));
[+Yl;3&] 下面就是f的实现,以operator/为例
(bM)Nd IH*U!_ ` struct meta_divide
y_;]=hEL {
m7weR>aS4 template < typename T1, typename T2 >
A)~/~ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
0#2T0zk {
xop-f#U* return t1 / t2;
e@6RC bj }
8b8e^\l( } ;
z|taa;iM M^!C?(Hx^x 这个工作可以让宏来做:
d)pz 9
kTD}" %2 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
QfKR
pnj(o template < typename T1, typename T2 > \
"Yc^Nc static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
L5i#Kh_ 以后可以直接用
!-
Cs? DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
#r78Ym'aI 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
58a)&s[+ (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
Vq? 8u/ &/z+A{Hi Z{8exym 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
/gMa" 5?, ;H D 4~3 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
{PP ^Rb) class unary_op : public Rettype
FkB6*dm- {
G
"c&C Left l;
VPq5xSc? public :
{66Q" H"I unary_op( const Left & l) : l(l) {}
@1`W<WP *FI5z[8, template < typename T >
"^e}C@ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/\oyPD`(( {
,E
n(gm return FuncType::execute(l(t));
P@o,4\;K }
GgZEg
?@ >b/k|?xP template < typename T1, typename T2 >
fwar8
i1 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
C.Wms}XA {
P22y5z~ return FuncType::execute(l(t1, t2));
DKaG?Y,*p }
)U"D4j*p } ;
{d*qlztO ~(*co[_ Lv`8jSt\ 同样还可以申明一个binary_op
71}L#nQ F|h,a;2 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
TYmUPS$ class binary_op : public Rettype
f0N)N}y {
Q
KDb Left l;
c)n0D= Right r;
7><*
9iOW public :
r7wx?{~ 28 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
wXIe5 2s]]!{Z# template < typename T >
f0HV*%8 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
_dJVnC1 ! {
z_[3IAZ return FuncType::execute(l(t), r(t));
{YxSH% }
b>>=d)R pRDON)$ template < typename T1, typename T2 >
leX7(Y;!a7 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
GakmROZ@9 {
qQ?,|4)y return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
=km-`}I, }
<(6-9(zHa } ;
qKI4p3&E Fc{6*wtO [/#k$- 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
#4|i@0n}D 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
?@,f[ U- DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
JE8p5WaR 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。
^|:{,d#Y 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
04T*\G^:= 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。。。
eA~_)-Z- 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
(Db*.kd8, 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)
VUg~[ 下面是修改过的unary_op
d9Ow 2KrC qkR,<"C|` template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
19YJ`(L`x class unary_op
VgC9'"| {
uq#h\p| Left l;
bCac.x#jo vY+_tpuEH public :
QVZ6;/ [(.T%kJ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Zia|`}peW "n2xn%t{ template < typename T >
?#{2?%_ struct result_1
T\$^>@ {
LF3GVu, typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
>TJKH^7n } ;
^VLUZ |Bf:pG! template < typename T1, typename T2 >
.of:#~ struct result_2
1SJHX1CxX {
=LeVJGF typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Wp~4[f`, } ;
#I{Yf(2Z tRrY)eElS template < typename T1, typename T2 >
w
_6Y+ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
}FdcbNsP {
Xta> return OpClass::execute(lt(t1, t2));
$d"f/bRWy }
7<C~D,x6 /j5-
"<;. template < typename T >
gm%bxr@X~ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
x#}eC'Q {
576-X_a, return OpClass::execute(lt(t));
AB|VO4-? }
p(b1I+! =g>7|?6>= } ;
D 5wR?O JV6U0$g_S r
:MaAT< 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
@xM!: 好啦,现在才真正完美了。
x)qHeS 现在在picker里面就可以这么添加了:
\5pAG
mgD iJj?~\zp template < typename Right >
i(cb&;Xx:A picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
V;+$/>J`vB {
Gy Xs{* return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
5]n<%bP\ }
!Pjg&19 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
-D^y)
sN`o_q{Q ';T5[l, ]TZWFL- u:u 7|\q 十. bind
GbrPtu2{@V 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
~9'4w-Sy 先来分析一下一段例子
{{)[Ap)
*/dsMa 87 E3pe int foo( int x, int y) { return x - y;}
3usA bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
z&J ow/ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
ALieUf 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
[<1+Q =; 我们来写个简单的。
[q{Txe 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
3 BhA.o 对于函数对象类的版本:
+mW$D@Pf
#=~1hk template < typename Func >
TOF62, struct functor_trait
3V!&y/c< {
W[Ew6)1T typedef typename Func::result_type result_type;
AT'$VCYC( } ;
+jZg%$Q!# 对于无参数函数的版本:
N#!1@!2BN 9^*YYK}% template < typename Ret >
='||BxB struct functor_trait < Ret ( * )() >
A VG`r2T {
NX #d}M^V typedef Ret result_type;
8!`.%)- 4 } ;
kvVz-PJy 对于单参数函数的版本:
rQ@o cb&In<q template < typename Ret, typename V1 >
teNQUIe- struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
I=Dk'M {
ymVd94L typedef Ret result_type;
4bjp*1 *] } ;
7,VWvmWJex 对于双参数函数的版本:
bh6wI%8H w^6N
:]d template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
l*MUDT@M8\ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
v?=VZ~`O( {
P\0%nyOG(% typedef Ret result_type;
*H<g9<Dn } ;
QgM_SY|Rj 等等。。。
~g6[ [ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
c'TLD!^hB !w\;Q8irN template < typename Func >
R6o<p<fTh struct func_return
5 9HaTq {
x9
L\" template < typename T >
. pEeR struct result_1
g;Q^_4@ {
]p.f*] typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
NGZ>: } ;
"/h"Xg>q 1gK3=Ys template < typename T1, typename T2 >
!fjU?_[S struct result_2
MQMy Z: {
>gLyz2 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
n|2-bRK- } ;
K T72D } ;
5kZ yiC* 84\o7@$# `mTxtuid{ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
`l#$l3v+ QHz76i!=> template < typename Func, typename aPicker >
p<['FRf" class binder_1
!+ hgKZ] {
vXZz=E
AH Func fn;
*fX)=?h56 aPicker pk;
2n:J7PGD public :
~?+m=\ m;1e xa template < typename T >
o*BI^4 struct result_1
CrQ&-!Eh {
rmoEc]kt] typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
)yAPYC } ;
zXPj7K* w'>v@`y template < typename T1, typename T2 >
5E(P,!-. struct result_2
WX"M_=lc-@ {
nQVBHL> typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
&y+*3,!n8 } ;
yKhzymS}T $X]v;B)J| binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
z:7F5!Z ?bA]U: template < typename T >
+'4 dP# typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|?W {
E#]%e^ return fn(pk(t));
e@VRdhb }
^/,yZ: template < typename T1, typename T2 >
mmK_xu~f28 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
U<gw<[>f {
Ro$XbU) return fn(pk(t1, t2));
~`fB\7M }
}PuO$
L } ;
:AGQkJb Im#$iPIvT 8r,%! 70 一目了然不是么?
0~+k 最后实现bind
@>ZjeDG> e:R[ >f/g:[ template < typename Func, typename aPicker >
t$|6}BX picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
C[,-1e? {
?J-KB3Uv3 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
%V/]V,w:*R }
(#`o>G( YT8`Vz$+ 2个以上参数的bind可以同理实现。
8A_(]Q 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\Nl2u& m /Qy0vAvJ 十一. phoenix
np(<Ap r Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
I78pul8! \[jItg,+ for_each(v.begin(), v.end(),
v$Z1Lh (
cxdM!L; ` do_
(5
hu
W7v [
_=#mmZkq cout << _1 << " , "
58,mu#yq6 ]
;zODp+4@Q .while_( -- _1),
"(GeW286k cout << var( " \n " )
w ?aLWySYT )
(H^o8J
);
%4J?xhd UPF=X)!M 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
O:)@J b2 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
_aYQ(FO operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
!vw0Y,F& 那么我们就照着这个思路来实现吧:
{\I\4P `Fr$q1qae{ i=@*F$, template < typename Cond, typename Actor >
eNb =` class do_while
Tr)[q> {
dZZ/(oE> Cond cd;
g-36Q~`9v Actor act;
)-gyDA public :
V-0Y~T template < typename T >
va<pHSX&I@ struct result_1
rD gl@B3 {
l"CONzm!
typedef int result_type;
|Sm/Uq(c } ;
8qveKS]vZ `PfC:L do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
]vMft? S0cO00_ob template < typename T >
hrK^oa_[W typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
(B5G?cB9 {
Lq.k?!D3uh do
/2 (F {
`'`XB0vb act(t);
Zlhr0itf }
G].Z| Z9 while (cd(t));
gqd#rjtfz return 0 ;
?fGY,<c }
KV2X[1 } ;
%Ok.XBS) 3;AAC (X "PPwJ/L( 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
"\
md 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
+FI]0r 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
:s\s3#? 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
+}]xuYzo 下面就是产生这个functor的类:
lOZZ- umk[\}Ip+P }tN"C 3)@ template < typename Actor >
oID,PB*9 class do_while_actor
sy;~(rpg {
<#sK~G Actor act;
Em;zi.Y+V public :
"Z
<1Msz do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
/OEj]DNY }/=_ template < typename Cond >
_F3 :j9^ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
3$_wAt4w } ;
8Pq|jK " *:iFhKFU \O56!,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。
zrcSPh 最后,是那个do_
"\30YO>\ I?gbu@o #H|]F86 ( class do_while_invoker
5^qI6
U {
c(fwl`y!x public :
#-{4F?DA]y template < typename Actor >
se&:Y&vrc~ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
9kcAMk1K {
\O[Cae:^? return do_while_actor < Actor > (act);
:EZTJu }
3/iGSG` } do_;
8D-g%Aj- ."${.BPn~ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
ZDlMkHJ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
V}& 最后来说说怎么处理break和continue
Q!c*2hI 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
xRb-m$B}L 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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