一. 什么是Lambda
gv(MX
;B# 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
4/ q
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,
WYcZD_ Znh;#%n| "Wb KhE qa8?bNd'f class filler
$?[pcgv {
1L?W+zMO public :
P"@^BQ4 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
gt~u/Z% } ;
R'atg
9 INCD5dihJ CkV -L4Jq 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
mGmZ}H'{ y;P%=MP G"Ey%Q2K '9&@?P; for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
WVp6/HS :gRVa=}= 43rV> W, 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
*#?9@0b@ >-w#&T &K iVmy|ewd ;.R)
uCd{= 二. 战前分析
I58$N+# 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。
jj 'epbA 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
L(1} PZ [W3sveqj& :n%& for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
34_
V&8 /* --------------------------------------------- */
qIh9? |`U vector < int *> vp( 10 );
wqzpFPk( transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
@s,kx.S /* --------------------------------------------- */
A2P.5EN sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
:}gEt?TUhs /* --------------------------------------------- */
3m$Qd#| int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
|fgh
ryI, /* --------------------------------------------- */
iYlkc for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
giesof /* --------------------------------------------- */
-<" ;|v4 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
r-]%R:U* :6o|6MC! :wUi&xw s<3M_mt 看了之后,我们可以思考一些问题:
Cyo:Da
A 1._1, _2是什么?
h1f 05 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
.>1Y-NM 2._1 = 1是在做什么?
T~g`;Q%i 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
IaO&f<^#o Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
L{&Yh|} TWfkr ^D ;EbR 三. 动工
)gAqWbkB 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
&!wtH t7,$u- /^X)>1)j >CHb;*U template < typename T >
HJlxpX$_ class assignment
M.EL^;r {
6k{gI.SG T value;
>Y|P+Z\7 public :
nXjSf assignment( const T & v) : value(v) {}
Ie s` !W^ template < typename T2 >
DH4IF i> T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
,V zbKx, } ;
,F "P/`i' s'Qmrs
a <vxTfE@>bp 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
f=7[GZoDn 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
]c6h'} H%i [; {Wfwf "}oo`+]Cq class holder
P=s3&NDD {
/1Ss |. public :
Id8e%) template < typename T >
<KE%|6oER assignment < T > operator = ( const T & t) const
HLL=.: P {
,)VAKrSg return assignment < T > (t);
=p:~sn# }
gQ<{NQMzvd } ;
iI &z5Q2 ;*=7>"o'` G6xNR 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
XQtV$Lw #wkSru&LS static holder _1;
bHXoZix Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Mf7
[@#$ O:imX>|u for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
D@]/%; 而不用手动写一个函数对象。
\c!e_rZ RS@G.| aadw#90 cxx8I 四. 问题分析
@3~Wukc 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。
TKVS%// 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。
Q:'r
p 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
}?HWUAL\ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
xmfZ5nVL 下面我们可以对这几个问题进行分析。
/)?qD lAGntYv 五. 问题1:一致性
t[AA= 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?|
R0|4KT-i 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
64^l/D( Tr;&bX5]H struct holder
,| j\x {
v] m`rV8S[ //
w$""])o, template < typename T >
D u_;!E T & operator ()( const T & r) const
c6iFha;db {
~B7<Yg return (T & )r;
R 0G!5>1i }
3T[zieX } ;
z f>(Y7M !P":z0K4 这样的话assignment也必须相应改动:
Bw9O)++ xU(b:D Z template < typename Left, typename Right >
o> &-B.zq class assignment
5v sn'=yN {
=Wz)(N Left l;
Zv9%}%7p Right r;
0C6T>E7 public :
p<y\^a assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
_{GD\Ai_W template < typename T2 >
m@)Ya*=< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
p[;@9!t } ;
aY DM)b} x1"8K 同时,holder的operator=也需要改动:
oxJAI4{y
4 ?KE:KV[Y template < typename T >
):n'B` f}z assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
!LsIHDs4 {
"Id1H return assignment < holder, T > ( * this , t);
IBW-[lr7 }
A-h[vP!v| o)'06FF\$ 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_)z/v?" 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
V@\u<LO0G UlPGB2B return l(rhs) = r;
v|@EuN14< 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。
3ik~PgGoKQ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
mILCC}Kt &4*f28 s template < typename Tp >
Fz5eCe\B class constant_t
/!60oV4p0 {
s=Kz9WLy const Tp t;
O8-Z >; public :
29&F_ constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
a|k*A&5u2 template < typename T >
ET%F+ const Tp & operator ()( const T & r) const
TxTxyYd {
74hRG~ return t;
}|j#C[ }
/74)c~.W } ;
DW)X3A(^ ^Of\l:q* 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
gOp81) 下面就可以修改holder的operator=了
$-
Y8@bw Vw`%|x"Xz template < typename T >
KXBTJ& assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
(aB:P03 {
+Q"XwxL<6 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
xFA`sAucr }
wp@6RJ Zj0h0Vt 同时也要修改assignment的operator()
}s8xr> %~0]o@LW7 template < typename T2 >
;)ERxMun T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
fr8';Jm 现在代码看起来就很一致了。
N1U.1~U ${97G# 六. 问题2:链式操作
ppeF,Q 现在让我们来看看如何处理链式操作。
1\/~> 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
SE$l,Z"[*b 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。
ler$HA%F] 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。
"Q{7X[$$^ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
8sq0 BH "po;[
Ia2 template < typename T >
%PPkT]~\ struct result_1
x@|10GC#: {
v(,YqT>q@U typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
GxE`z6%[ } ;
y"H(F,(N BM87f:d 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:
D<[kbt5^7 WJ\,Y} J template < typename T >
9|K:\!7 struct ref
,,?XGx {
gU?M/i2 typedef T & reference;
)H&ZHaO,_ } ;
>&T J template < typename T >
+5%ncSJx struct ref < T &>
7uzc1}r {
hl,x|.f}4Y typedef T & reference;
(T.j3@Ko } ;
}G"bD8+ UAC"jy1D 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
cxIAI=JK "a<:fEsSE template < typename T >
^Jc|d,u;s typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
=vL
>&$ {
41+@!`z7 return l(t) = r(t);
NkAu<>
G _ }
]hbrzvo 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。
| }d+BD 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
O81'i2MJ9 3X9 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
}'uV{$ _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
k?_uv _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
Lv #}Gm +5 调用divide的对象返回一个add对象。
j<h0`v 最后的布局是:
0.B'Bvn=s2 Add
?VyiR40-Cx / \
i~m;Ah,# Divide 5
+0:]KG!Zs. / \
4v`;D,dIu _1 3
G6X5`eLQ 似乎一切都解决了?不。
Qo80u?* 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。
:T#f&|Gg; 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。
Z_Y gV:jc 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:
d;).| .}P qh6Q#s>tH template < typename Right >
T t$]
[ assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
-hGLGF?? Right & rt) const
pc;`Fz/`7 {
Na+3aM%% return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
1:q`KkJx }
ZD4:'m`T/ 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
zSBR_N51 XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
1gX$U00: 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。
AzSmfEaU0 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。
~@"H\):/ 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。
z#d*Odc 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?
t*Z4&Sy^ 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:
*~zB { } ;d= template < class Action >
M|UCV_omN class picker : public Action
-E.fo._L5 {
HzAw
rC public :
i`!>zl+D picker( const Action & act) : Action(act) {}
b\UE+\a& // all the operator overloaded
PD-*rG ` } ;
~8)l/I=`); ,be$~7qS 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。
+*wo iSD 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:
g2YE^EKU~ HgTBON( template < typename Right >
9x#Tj/5% picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
@={
qy} {
$ou/ Fn return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
7MhaLkB_6 }
)c<[@::i $?DEO[p. Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
FW3uq^ 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
$|I hO {O4&HW% template < typename T > struct picker_maker
NZ%v{? {
OZ&SxR%q4 typedef picker < constant_t < T > > result;
`6v24?z } ;
w3"%d~/[x template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
u0%bv\$m {
_D8:p>= typedef picker < T > result;
{`9J8qRY } ;
y]uBVn'u Z OqD.=O( 下面总的结构就有了:
P&*e\"{ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
lN*"?%<x> picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
)4n]n:FjN picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
}&^1")2t 至此链式操作完美实现。
ob9=/ R?i 1+xi1w}3a 8TYoa:pZ 七. 问题3
P8 R^46 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
I:YE6${k! Wli!s~c5Fo template < typename T1, typename T2 >
5IbCE.>iU ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
p@wtT"Y {
)O>M~ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
l=47#zbpZ] }
xj JoWB SGpe \P ]k 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:
Z*.rv t 8L*#zaSAf template < typename T1, typename T2 >
,t39~w struct result_2
~l*[=0} {
1vCVTuRF typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
5[P^O6' } ;
<4N E)!# B.#-@ 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?
U :8cz=# 这个差事就留给了holder自己。
<SRo2rjRa [!4V_yOb J,k.*t: template < int Order >
LftzW{>gI" class holder;
F /"lJ/I template <>
/Ur]U
w class holder < 1 >
%4w#EbkSS {
rWJKK public :
3Q_)Xs
r` template < typename T >
l;h5Y<A%? struct result_1
avUdvV- {
@`HW0Y_: typedef T & result;
t!0 IQ9\[* } ;
^vTp.7o~5 template < typename T1, typename T2 >
F`o"t]AD-a struct result_2
'N/u<`) {
3
op{h6 typedef T1 & result;
*?o 'sTH } ;
ge%tj O template < typename T >
la`f@~Bbr1 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
cq8JpSB( {
MFqb_q+ return (T & )r;
b3q&CJ4| }
s2 $w>L template < typename T1, typename T2 >
![m6$G{y typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
aF.fd2k {
^C;ULUn3 return (T1 & )r1;
HcHwvf6y }
nsu RG } ;
(_fovV= O66b^*=N}x template <>
*Q;?p
hr class holder < 2 >
~P"o_b6,k {
E+Dcw public :
aX.//T:':? template < typename T >
LPkl16yZ struct result_1
7~VDk5Z6 {
c=p!2jJ1K~ typedef T & result;
B9]bv] } ;
)&ucX template < typename T1, typename T2 >
"MyMByomQ struct result_2
-K6y#O@@ {
o>HGfr,N typedef T2 & result;
fiLlOr%r } ;
zEw~t&:e template < typename T >
!'> ,37() typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
<A&Zl&^1 {
cpphnGj5 return (T & )r;
2j$~lI }
h/*@ML+bB8 template < typename T1, typename T2 >
lF\2a&YRbn typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Raf-I+ {
~Sx\>wBlc return (T2 & )r2;
@su!9 ]o }
Fp>nu _-" } ;
J@qLBe(v
x::d}PP7 #j"GS/y" 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
54oJMW9 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
>".@; 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
*O7PH1G Us% _'}(/U return l(i, j) = r(i, j);
dEam| 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
9rT"_d# "_:6v64Gx return ( int & )i;
M%7|7V<o)^ return ( int & )j;
)-25?B 最后执行i = j;
\xmDkWzE 可见,参数被正确的选择了。
kR{$&cE^ So4#n7 2%)~E50U 6sT(t8[ +R"n_6N 八. 中期总结
7t+H94KG7 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:
h7AO5"6 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
[C@Ro,mI 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
]hZk#rp} 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
+P.JiH`\= $_gv(&ZT 0f9U:)1z Z
4c^6v Q+Eqaz` |7!B k$(vA 九. 简化
T#HF!GH] 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。
4G RHvA. 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
V@K^9R,| 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:
::@JL 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
SKGnx +-*/&|^等
u@Bgyt7Y 2. 返回引用。
hPUZ{#;n =,各种复合赋值等
&LQfs4}a, 3. 返回固定类型。
&iT^IkA{ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
_B\87e 4. 原样返回。
TJuS)AZ
C operator,
]-l4 5. 返回解引用的类型。
m;S%RB^~H operator*(单目)
D2zqDo<+; 6. 返回地址。
b(> G operator&(单目)
jJ?G7Q5l 7. 下表访问返回类型。
muO;g& operator[]
4x.I"eW~& 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
FPEab69 operator<<和operator>>
!k#N]
9D3 Ld=6'C8ud 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。
WL3J>S_ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
@==
"$uRw ~O
4@b/!4 template < typename Left >
B9'2$s+Z; struct value_return
\3)U~[O>: {
Ah
zV?6e template < typename T >
7*4i0{] struct result_1
2-^['R {
<XzRRCYQ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
h9rrkV9 } ;
s+v$sF Apkb!"}> template < typename T1, typename T2 >
yaAg!mW struct result_2
V_KHVul {
sO)!}#,
typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
0p'g+ 2 } ;
p&HkR^.S } ;
}m S+%w"j <O{G& SnoEi~Da 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
l
Ng)k1 j0S[JpoF 下面我们来剥离functor中的operator()
y <P1VES 首先operator里面的代码全是下面的形式:
mQ\oR| b+$-f:mj return l(t) op r(t)
$ccCI
\ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
W;8}`k return op l(t)
%3q7i`AZ return op l(t1, t2)
%i&\X[ return l(t) op
;$UB@)7% return l(t1, t2) op
dkZ[~hEQG- return l(t)[r(t)]
Qq\hD@Z| return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
^1XnnQa l+?sR<e?! 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:
Zy6>i2f4f 单目: return f(l(t), r(t));
S|_lbMZM return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
[V;Q#r&+ 双目: return f(l(t));
Q5;EQ.# return f(l(t1, t2));
ET|4a(x 下面就是f的实现,以operator/为例
wA6<BujD Ft8ii|- struct meta_divide
(@xr/9:i {
2X=*;r"{J template < typename T1, typename T2 >
wr2F]1bh@ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
Gdlx0i {
l I+KT_|L return t1 / t2;
`~LaiN. }
_"qX6Jc } ;
M532>+A]Za |exjrsmM* 这个工作可以让宏来做:
9Oc(Gl5az w5mSoKb #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
QkY;O<Y_ template < typename T1, typename T2 > \
-)E6{ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
0+_:^z 以后可以直接用
PL7_j DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
1Gk'f?dw 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
-}Gk@=$G (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
)n$RHt+:> CSIsi]H 50`<[w<J
q 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
gOn^}%4.I (s!cd]Qa. template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
3HB(rTw class unary_op : public Rettype
U9yR~pw {
> ^d+;~Q; Left l;
I#](mRJ6 public :
FQikFy(YY unary_op( const Left & l) : l(l) {}
SWMi+) i>AKXJ+ template < typename T >
08;t%[R typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
__,}/|K2 {
#W=H)6 return FuncType::execute(l(t));
?1/wl;=fm }
"?Xb$V7 =VDtZSa!$^ template < typename T1, typename T2 >
;NrU|g/ksX typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
5\P3JoH:Yg {
>[TJ-%V>oR return FuncType::execute(l(t1, t2));
Ih5F\eM }
gX*i"Y# } ;
K7gqF~5x~ |>AHc_:$$ rTLo6wI 同样还可以申明一个binary_op
.g95E<bd _;`g*Kx template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
>PK\bLEo class binary_op : public Rettype
rJ_fg$.< {
O=wu0n Left l;
[[9XqD] Right r;
RF.8zea{O` public :
9x[|75}l binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
F5;x>;r 5K % template < typename T >
Dh{sVRA typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$4*k=+wS {
6?(vXPpT$ return FuncType::execute(l(t), r(t));
k=qb YGK }
V61.UEN =f{YwtG template < typename T1, typename T2 >
U `<?~Bz typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
!aub@wH3 {
k->cqtG return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
\LZVazXD }
h$eVhN&Vv } ;
CNF3".a pUXszPf jFMf=u&U 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
a)GT\1q 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
p[lciWEW DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
@G;\gJT* 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。
4P\?vz" 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
KQ(7% W 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。。。
W6[# q%o 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
kan4P@XVS 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)
lwuslt*E/ 下面是修改过的unary_op
8h| 9;% 3m9ab" template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
49m}~J=* class unary_op
G*lkVQ6? {
($ l
t@j Left l;
QL4BD93v p +>vX
X public :
rF8nz:8 d*{NAq'9X unary_op( const Left & l) : l(l) {}
8bIwRVA2\ nm597WeZp template < typename T >
0cBk/x^s struct result_1
?pJUbZ#J {
8S_v} NUm typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
+Y } ;
6#rj3^] 2'6:fr=R template < typename T1, typename T2 >
?nya;Z-~Hc struct result_2
ADQ#qA,/ {
<(U:v typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
&7CAxU;i3 } ;
m|5yET T@ecWRro template < typename T1, typename T2 >
CkJ\v%JAW typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
L~])?d {
-Ob89Z?2A return OpClass::execute(lt(t1, t2));
}L1-2 }
&CEZ+\bA ,`ZIW template < typename T >
`Ko6;s# typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
&XnbZ&_ {
(3>Z NTm return OpClass::execute(lt(t));
aF~ 0\XC }
s28rj6q 4x'N#m{p } ;
,?Bo
x #6%9*Rh V!Q1o!J 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
!h "6h 好啦,现在才真正完美了。
i9FHEu_ 现在在picker里面就可以这么添加了:
N d"4*l; "$VqOSo template < typename Right >
7Q(5Nlfcz picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
P;#}@ /E {
E9L)dMZSpj return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
vZQ' }
HJn 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。
=h4*
^NJ (\QkXrK `n#
{} % _FET$$>z N G:]w
UC\ 十. bind
CqRG !J 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。
Q599@5aS 先来分析一下一段例子
St6U j(`L)/|O \Ami-<T int foo( int x, int y) { return x - y;}
j5,vSh~q;' bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
U2DE" bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
pL{h1^O} 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。
u49v,,WGw 我们来写个简单的。
bk**% ] 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
m{/?6h 1 对于函数对象类的版本:
MmjeFv 5s >UM@}) template < typename Func >
zF6]2Y?k% struct functor_trait
_oB!-# {
ov{ typedef typename Func::result_type result_type;
ZR~ *Yofy } ;
bN6FhKg| 对于无参数函数的版本:
!18M!8Xea iI27N'g template < typename Ret >
[dK5kO struct functor_trait < Ret ( * )() >
r.5}Q? {
Q)\~=/Lb typedef Ret result_type;
=kp-[7
} ;
W?5u O 对于单参数函数的版本:
jXBAo !^dvtv`K template < typename Ret, typename V1 >
_] ~ gp. struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Hoaf3
`n {
M(l>^N8W8 typedef Ret result_type;
@O7hY8", } ;
%<|w:z$vp 对于双参数函数的版本:
|fx*F}1 [MmOPm}@ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
U2=PmS P struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
;+%(@C51GE {
9V]\,mD= typedef Ret result_type;
_H:mBk,, } ;
x
\.qzi 等等。。。
28KS*5S 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
: Gp,d*M oT5N_\ template < typename Func >
nu1s struct func_return
WUQlAsme {
7V6gT}R template < typename T >
oUMY?[Wp struct result_1
n+db#qAj5 {
UN7>c0B typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
1gEeZ\B-& } ;
TA=VfA B K&zp2V template < typename T1, typename T2 >
Xsvf@/]U struct result_2
-^m]Tb<u {
-r%3"C=m typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
g$c\(isY; } ;
,J|8P{ZO } ;
86c@Kk7z o ]UG*2 5&WYL 最后一个单参数binder就很容易写出来了
l6^IX0&p Byx8`Cx1 template < typename Func, typename aPicker >
q*,g class binder_1
1wX0x.4d {
[89qg+z Func fn;
& 5!.!Z3 aPicker pk;
!,f{I5/ public :
w)A@ 3<ikMUq& template < typename T >
{H
FF|Dx struct result_1
E1(2wJ-3" {
;Kq/[$~0 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
,G, '#] } ;
>syQDB vs3px1Xe# template < typename T1, typename T2 >
Xr54/.{&@ struct result_2
zJE$sB.f {
=+K2`=y;WF typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
a2l\B ~n } ;
1'qllkT 1Ner1EKGp binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
t{\,vI $3aq+w: template < typename T >
}}AooziH9 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
A#:5b5R {
GfEg][f return fn(pk(t));
"I"(yiKD }
mK!73<p_ template < typename T1, typename T2 >
8Vcg30_+ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
7M~w05tPh {
s bf\;_! return fn(pk(t1, t2));
de.!~%D }
9$-V/7@) } ;
m'|{AjH
z6 yDwG,)m 4s 9EryHV| 一目了然不是么?
<I}O_:% 最后实现bind
^rz8c+ly A"wor\( $S~e"ca1 template < typename Func, typename aPicker >
GEr]zMYG[A picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
<t9#~x#'b {
q&.SB` return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
*],]E; }
7x
*] ; Drt4fOxX 2个以上参数的bind可以同理实现。
j5lSu~
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
[cSoo+Mlx tvH{[e$ 十一. phoenix
Y b57Xu Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
fD8A+aA _e/>CiN/ for_each(v.begin(), v.end(),
wyqXD.of (
joa|5v' do_
^rd]qii" [
HtWuZq;w cout << _1 << " , "
'%&i#Eb ]
wgm?lfX< .while_( -- _1),
L_Q1:nL-0 cout << var( " \n " )
F<wwuCbF )
S^}@X?v );
mz\d>0F U. +we3BE. 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:
?zwPF;L* 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
!b<c*J?f operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
j(Tt-a("z 那么我们就照着这个思路来实现吧:
8 Zy`Z C^]y
iR-U ^cO^3= template < typename Cond, typename Actor >
&M$s@FUY class do_while
wy3{>A Z( {
{}ks[%,_\ Cond cd;
x%kS:! Actor act;
9o7E/wP public :
g0@i[&A@{ template < typename T >
/p|]*={ struct result_1
#`P4s>IL1 {
0(fN typedef int result_type;
(dO, +~ } ;
$Bd{Y"P@6 sMh3IL9(* do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
Z2d,J>- y"=j[. template < typename T >
x|/zn<\^ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
E7E>w#T5 {
Bor _Kib do
a@_.uD {
\N1G5W act(t);
<'H^}gQow }
Cg NfqT0 while (cd(t));
Q5'DV!0aSv return 0 ;
aagN-/mgm }
Qn>0s } ;
B9;dX6c $Oa}U3 XBv:$F.>$ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Mfjj+P 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。
;2K_u 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。
`A O_e4D0i 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。
X)iQ){21V 下面就是产生这个functor的类:
|}paa r
(Ab+1b wJA`e)> template < typename Actor >
>jU.R;H5 class do_while_actor
0sW=;R2 {
6Zwrk-,A Actor act;
^]}UyrOn public :
@]u nqCO do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
hR"j[ =}5;rK template < typename Cond >
Y85M$]e, picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
w[Ee#Yaj.- } ;
MKSiOM 8"R;axeD HgJ:R f] 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
t-gg,ttnA 最后,是那个do_
!kZ9Ox9^ !P7&{I,e 4 f/2gI1@B class do_while_invoker
Eh\0gQ= {
h?[3{Z ^ public :
5tI4m#y2 template < typename Actor >
0,*clvH\; do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
:eqDEmr> {
}MAvEaUd
return do_while_actor < Actor > (act);
!|K~)4%rj }
K:&FWl. } do_;
Fl\X&6k T-x1jC!B' 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
FWqnlK# 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
42mi 7%f 最后来说说怎么处理break和continue
L<bZVocOb_ 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。
/Y:1zLs% 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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