一. 什么是Lambda
}LH>0v_<Y 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
D!.
r$i) 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
<ByR!Y 8t$a8 PE t5z6{` `L(AvSR class filler
y)W.xR {
Ge+&C RhyX public :
ZDZPJp, void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
lD!o4ZAo } ;
$X%GzrN }2.^n{Y
v hUn3|
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
qy`95^ # E'g{.N Mj&f7IUO b9[KdVsT6^ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
[_jTy;E TqNEU<S/t yA%(!v5UT 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
EO'[AU% ~ vgzNT4o U9;C#9E 5|ih>? C/( 二. 战前分析
'#SacJ\L7
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
Q{Gi**< 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
#,O<E@E ;T}#-`O_Im }Po&6^ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Yn,dM~|Cc /* --------------------------------------------- */
R/
7G vector < int *> vp( 10 );
"t+VF4r transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
?op6_a-wm /* --------------------------------------------- */
hq.z:D sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
cLH|; /* --------------------------------------------- */
Bv$;yR int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
tw8@&8" /* --------------------------------------------- */
yV:DR for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
vrsO]ctI /* --------------------------------------------- */
+MKr.k2 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
uXuMt
a*Y o<e AZ N}wi<P:*) x`^~|Q 看了之后,我们可以思考一些问题:
vJ$#m_aa 1._1, _2是什么?
`j088<?j 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。
yzhr"5_ 2._1 = 1是在做什么?
or/Y"\-! 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。
y &\ J 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。
\GeUX<Fl -OZRSjmY 5gg_c?Vh/ 三. 动工
v709#/cR 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
TL+a_]3@ 5AR\'||u >?yaG= q('O@-HA template < typename T >
([s}bD.9 class assignment
F]3iL^v {
MJ>9[hs T value;
Z>Nr"7k public :
$%VFk 53I assignment( const T & v) : value(v) {}
JoA^9AYhR template < typename T2 >
pi? q<p% T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
8^ ;[c } ;
)`Tny]M .:c^G[CQ^9 7|3Z+#|T 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
_s!(9 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
in -/ 8ON$M=Ze$ Oh<[8S7]C RNuOwZ1m class holder
NA[yT {
H$Fz{[[u public :
;}3wT,=sN template < typename T >
2EsKC) assignment < T > operator = ( const T & t) const
H"d.yZM0 {
YMnG-'^Z return assignment < T > (t);
r4jW=?| }
=PyU9C-@ } ;
M)6_Tal ,T_HE3 K =35^k-VS 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
VB*$lxX ="3Hc=1?R static holder _1;
3*64)Ol7t] Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
0R<@* nCEt*~t9VE for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
FJo N"X 而不用手动写一个函数对象。
It!%/Y5 I(/W+o A\lnH5A .Xh ^L 四. 问题分析
"$PbpY 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。
;PI=jp 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。
/iNCb&[ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
gA~BhDS 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
?Jm/v%0O 下面我们可以对这几个问题进行分析。
vn~DtTp/ ~\}%6W[2 五. 问题1:一致性
{<ymL} 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?|
Lp20{R 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
~R7rIP8Wr Lie\3W struct holder
<WtX>
\]l( {
25*/]iu //
S #%'Vrp template < typename T >
cC1nC76[ T & operator ()( const T & r) const
Qs8iu`' {
MOP
%vS return (T & )r;
e2UbeP }
Ps7( 4% } ;
"EF:+gi#" A1Mr 这样的话assignment也必须相应改动:
wx
BQ#OE ^o,Hu# template < typename Left, typename Right >
eI; %/6# class assignment
gvYa&N {
`,Q
uO Left l;
dgE|*1/0 Right r;
o\1"ux;b public :
`Z>4}<~+ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
:}FMauHh template < typename T2 >
.
[+ObF9= T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Y(78qs1w } ;
37x2fnC YN9ug3O+ 同时,holder的operator=也需要改动:
FVT_%"%C9 ]pl g@ template < typename T >
'81$8xxdY assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
,sP7/S)FR {
_;W}_p}q{ return assignment < holder, T > ( * this , t);
m*|3 }
{l.) *#O 'y}l9alF 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
xKEHNgen 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
h|m h_T{+ *5sr\b4#S return l(rhs) = r;
1Jc-hrN- 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
B4pheKZ2 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
[G+M94[A k4'rDJfB template < typename Tp >
ZGSb&!Ke class constant_t
R0_%M {
%A`f>v.7 c const Tp t;
f8L public :
[{ K$sd constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
QL"fC;xUn, template < typename T >
s{x2RDAt const Tp & operator ()( const T & r) const
qxG@Zd {
B-|:l7
return t;
0Q_AF`" }
ueDG1) } ;
k]lM% Yb]eWLv 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
*5hg}[n2 下面就可以修改holder的operator=了
!h}x,=`z/ *J=`"^BO template < typename T >
^F5[2<O/! assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
aRdk^|} {
#,Fk return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
f}Eoc>n }
o?b$}Qrl P-ys$= 同时也要修改assignment的operator()
-wvrc3F LtJ$ZE^GB template < typename T2 >
G?&0Z++ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
jAfUz7@ 现在代码看起来就很一致了。
AVGb;)x# {1'XS,2 六. 问题2:链式操作
}=?kf3k 现在让我们来看看如何处理链式操作。
`22F@JYN 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
F4M<5Yi 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
=S4_^UY; 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
j5|PQOK 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
L10Vq}W" qi;@A-cq template < typename T >
-i:Zi}f struct result_1
ha1 J^e {
q!$ZBw-7>A typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
m!er"0 } ;
&Zs h-|N {vx{Hwyv 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:
aDm$^yP ,jQkR^]j- template < typename T >
-1Yt3M& struct ref
s7tNAj bgD {
15x~[?! typedef T & reference;
d2&sl(O } ;
A 7'dD$9 template < typename T >
vo-n9Bj struct ref < T &>
'=G 4R{ {
)3=oS1p typedef T & reference;
xqmP/1=NO } ;
3cBuqQ AH;0=<n 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
rOm)s' 7h<B:~(K template < typename T >
b&"=W9(V typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
BLgmFE2 {
>7!4o9)c return l(t) = r(t);
B%6>2S=E }
1?]Gl+} 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。
w{?nX6a@p 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Jt43+] &Y\Vh} 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
k`62&"T _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
;gcQ9L _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
yyPkjUy[ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
MlkTrKdGi 最后的布局是:
AA;\7;k{ Add
eG72=l)Mz / \
yeFt0\=H Divide 5
^6Q(he / \
/FJAI _1 3
KXL]Qw FN 似乎一切都解决了?不。
#*BcO-N 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。
QKL5!
L9` 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。
J Xo_l 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:
$2A%y14 rtS(iD@B" template < typename Right >
DM/J,q assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Qf6]qJa| Right & rt) const
L)H7~.Dj {
IxAKIa[HY return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
/(8Usu?g. }
;+>-uPT/1 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
oJ ,t]e*q= XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
L7el5Q!Y= 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
WEFYV=I\ 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
BB-E"< 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
@aN<nd`q) 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
n7i;^=9mM 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
.e!dEF)D 3+u11'0=t template < class Action >
x$QOOE] class picker : public Action
,'v ]U@WK {
)TnxsFC public :
0$b)@ picker( const Action & act) : Action(act) {}
{-2I^Ym 5i // all the operator overloaded
5rRYv~+ } ;
Tm-Nz7U^^ UpL?6) Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
k {_X%H/ 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
R!0O[i Qv(}*iq] template < typename Right >
0V`s 3,k picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
+e);lS"+/ {
/zMiy? return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
mk~&>\ }
~'m
GGH2 PCF!Y(l Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
B4bC6$Lg 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。
*>h"}e41 p 2It/O template < typename T > struct picker_maker
wqx@/--E( {
"X4OUk typedef picker < constant_t < T > > result;
c}kZx1 } ;
A1Ia9@=Mf template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
S75wtz)e {
hn{]Q@(I typedef picker < T > result;
oFB~)}f<v } ;
JaoRkl?F 6Db1mvSe 下面总的结构就有了:
1Y6<i8 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。
}` E5I&r4 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。
Rx<m+= picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
2Vas`/~u~ 至此链式操作完美实现。
`*mctjSN Vcz ExP w{f!t8C*s 七. 问题3
sXDS_Q 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。
V0q./NuO 8ME_O~,N template < typename T1, typename T2 >
2~Z P[wr ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
FPE[} {
57k@]3
4 return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
kA1]o }
|6'(yn ?lW-NPr 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:
mYJ%gdTpo srXGe`VL template < typename T1, typename T2 >
.Qm"iOyM struct result_2
Tjma'3H*T0 {
eu@hmR8T typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
|s`j=<rNQI } ;
}u:@:}8K (Gr8JpV 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?
O]>9\!0{ 这个差事就留给了holder自己。
4|YCBXWh r1b{G%;mJ ;wwhW|A template < int Order >
8!2NZOZOS class holder;
9\ZlRYnc= template <>
Pz7{dQqjk# class holder < 1 >
%K8Ei/p\t] {
DXu#07\ public :
{R%v4#nk template < typename T >
_+[;NBz struct result_1
dP63bV {
uCO-f<b typedef T & result;
<aR9,: } ;
9g3e( z@ template < typename T1, typename T2 >
zs|R#?a= struct result_2
k ,wr6>'Vt {
!`"@! typedef T1 & result;
OFJ49X } ;
Kq#\P template < typename T >
>a7OE=K typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
8dgI&t {
/?uA{/8 return (T & )r;
JJ`RF }
CB_ww= template < typename T1, typename T2 >
Aq674 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
K>iM6Uv {
:tU&d(8 return (T1 & )r1;
-9TNU7^ }
gEcRJ1Q;C } ;
j3 ,6UjlU |YCGWJaci template <>
>]K:lJ]l class holder < 2 >
Z^ynw8k" {
)d5Hv2/0 public :
Lf0Y|^!S_u template < typename T >
3Kuu9<0 struct result_1
!iUFD*~r~ {
>a/]8A typedef T & result;
"[M,PI!B } ;
GcN[bH(@ template < typename T1, typename T2 >
Pu/X_D-#Gi struct result_2
HwfBbWHr' {
1bjhEOW typedef T2 & result;
"P.H } ;
Z Ear~ template < typename T >
g(Q)fw typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
q2 K@i*s {
dd1CuOd6(1 return (T & )r;
KG9h
rT }
r+%:rFeX template < typename T1, typename T2 >
2..b/ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
/$
Gp<.z {
zURxXo/\V return (T2 & )r2;
cV^r_E\m }
"Kky|(EQ$$ } ;
Nfe v"wxHro tgmG#b* 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> >。
RW| LL@r 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
1./uJB/ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
(ndXz u'Ja9m1 return l(i, j) = r(i, j);
3ht>eaHi 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
n^vL9n_N S:!gj2q9| return ( int & )i;
c#o(y6 return ( int & )j;
%c+`8 wj 最后执行i = j;
12l-NWXf 可见,参数被正确的选择了。
C1w~z4Qp [R
V_{F:' ,36AR|IO) |,!]]YO.V tF lLKziU 八. 中期总结
u /PaXQ 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:
cHqT1EY 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
p5F=?*[} 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
;Q*=AW 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
]`@= ;w c%|K
x Jv_KZDOdk 'Mp8!9=& st~
1[in 8{DZew / 九. 简化
;rwjqUDBz 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。
<X>lA 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Iw@ou 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:
n1
k2<BU4b 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
K>%}m, +-*/&|^等
+5:Dy,F= 2. 返回引用。
~V#MI@]V~ =,各种复合赋值等
a^:on?:9 3. 返回固定类型。
DJ&ni` 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
3JhT 4. 原样返回。
f@JMDJ operator,
UqVcN$^b 5. 返回解引用的类型。
GM]" $ operator*(单目)
%Xe#'qNq) 6. 返回地址。
BY*{j&^ operator&(单目)
$y%X#:eLJ 7. 下表访问返回类型。
}5_[t9LX operator[]
t2bv
nh 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
d_t> operator<<和operator>>
n*(9:y=l1 ~nQ= iB OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
K<k!sh 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
d yH<D5
~H<oqk:O- template < typename Left >
!4;A"B( struct value_return
+M )ep\j {
(L`7-6e(Ab template < typename T >
18`YY\u( struct result_1
?E>(zV1D/ {
VkFvV><" typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
MTnW5W-r9 } ;
#6g9@tE Tt;h? template < typename T1, typename T2 >
g+(Cs struct result_2
IBP3 {
y4N8B:j% typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
j 3/ I= } ;
s&Bk@a8 } ;
^nO0/nqz] xi+bBqg<.K ;)nkY6- 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
X667*L^ Q:L^DZkGV 下面我们来剥离functor中的operator()
9F~e^v]zp 首先operator里面的代码全是下面的形式:
0iKSUwps Np2I*l6W return l(t) op r(t)
,Yp+&&p. return l(t1, t2) op r(t1, t2)
8m prK`p return op l(t)
&*Sgyk
o` return op l(t1, t2)
c+BD37S return l(t) op
L3N?^^] return l(t1, t2) op
u"$=:GK return l(t)[r(t)]
7LFJi@*8 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
F.rNh`44 Xu.Wdl/{Ra 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:
7lLh4__;`6 单目: return f(l(t), r(t));
A{Kc"s4fO return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
:.VI*X:aQh 双目: return f(l(t));
V
yOuw9 return f(l(t1, t2));
Etj0k}
A 下面就是f的实现,以operator/为例
j . "L= Ee~<PDzB struct meta_divide
biLNR"/E {
+6zW(Ql/
template < typename T1, typename T2 >
a-\M)}T static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
6%-RKQi {
L'Yg$9 Vz return t1 / t2;
|]M|IX8
o }
mp'Z.4 } ;
Yg<L pjq5X Ri 这个工作可以让宏来做:
OfE>8*RI4 Hto RN^9 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
_YK66cS3E/ template < typename T1, typename T2 > \
*dAQ{E(rO static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
{+3
`{34e 以后可以直接用
h]+UK14m DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
'!hA!eo>J 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
a<NZC (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
W>E/LBpE4 \ 4`:~c 5wE+p<-KX 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
JI3x^[(Z #NyfE|MKBC template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
DXa!"ZU class unary_op : public Rettype
i-jrF6& {
,<CFjtelO Left l;
6*aU^#Hz6 public :
=,Zkg(M unary_op( const Left & l) : l(l) {}
hl/) 1sOIR F HK{cE template < typename T >
A3uF 0A typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
cb3Q{.-.# {
ZLGglT'EW> return FuncType::execute(l(t));
R/WbcQ) }
IDY2X+C#U !,cLc}a template < typename T1, typename T2 >
QomihQnc typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
: MEB] } {
Q M) ob return FuncType::execute(l(t1, t2));
5(\H:g\z }
|Wg!>g! } ;
8}?wi[T 2JhE`EVH X
T<SR] 同样还可以申明一个binary_op
j[RY z 0}JiW R template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
D#k ~lEPub class binary_op : public Rettype
&v/>P1Z
G {
KU=+ 1,Jf Left l;
9_b_O T Right r;
iAr]Ed"9| public :
yno X=#` binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
xxQgX~'x V<i_YLYmJe template < typename T >
<~Oy3#{ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|
9 <+!t\ {
1KadT7<0} return FuncType::execute(l(t), r(t));
@$|8zPs }
t ch;_7? M{jJ>S{g template < typename T1, typename T2 >
]~@uStHn typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
pV(qan, {
,@]*Xgt= return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
rU
|% }
3^,p$D<T:, } ;
0aqq*e'c )tv~N7 =.]{OT 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
| Kq<}R 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
aT~=<rEDy DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
'!"rE1e 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
2w;Cw~<=d 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
H1d2WNr[ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
0<)Ep~! 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
[85b+SKW 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
emMk*l, 下面是修改过的unary_op
lyzM?lK- Vz]yJ: template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
r`Bm"xI class unary_op
(5l'?7 {
2@Zw#2|] Left l;
9yK\<6}}QH 7P:/ (P public :
NpH:5hi hiEosI
C unary_op( const Left & l) : l(l) {}
5p>rQq0 +TC##}Zmb template < typename T >
@;X#/dZe struct result_1
!q1XyQX {
E^B3MyS^^ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
\HL66%b[ } ;
RN2z/FUf m>^vr7 template < typename T1, typename T2 >
G2dPm}s ZG struct result_2
xQ!
Va {
pN{XGkX. typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
]$!7;P } ;
5Y>fVq{U?; b( ~#CHg template < typename T1, typename T2 >
-HvJ&O.V$ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
o]B2^Yq;x {
6Z5$cR_vC7 return OpClass::execute(lt(t1, t2));
TMD*-wYr }
uBw[|,yn2* -FS!v^ template < typename T >
F8&L'@m9> typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@o6! {
i(YR-vYK return OpClass::execute(lt(t));
?L"x>$ }
-Dwe,N"{2 3$3%W<&^ } ;
bD=R/yA ;!j/t3#a }O\g<ke:u 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
nT7]PhJ 好啦,现在才真正完美了。
j>3Fwg9V 现在在picker里面就可以这么添加了:
bsc#Oq] \Rw^&;\1 template < typename Right >
\j4!dOGZ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
d*$x|B|V {
@QDUz>_y return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
SC--jhDZ }
>#y1(\e 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。
W~5gTiBZ] ;?Q0mXr f\z9?Z(~ F(`Q62o@ 65GC7 >[ 十. bind
G+tzp&G@ 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。
I5E5,{ 先来分析一下一段例子
:4)lmIu Li+|%a i "aQm int foo( int x, int y) { return x - y;}
93/`e}P"o bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
o\qeX|.70 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
0R;`)V\^ 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。
rS0#]Gg 我们来写个简单的。
Hp@cBj_@P2 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
*f SX3Dk 对于函数对象类的版本:
= gcZ RoL F.D6O[pZ template < typename Func >
O O-Obg^ struct functor_trait
ppu<k N {
[OFT!=.y & typedef typename Func::result_type result_type;
t&-c?&FO\; } ;
fO837 对于无参数函数的版本:
z=4E#y`?U \}Kad\) template < typename Ret >
N@"e^i struct functor_trait < Ret ( * )() >
r<;Y4<,BZ {
ltHuN;C\ typedef Ret result_type;
n.A*(@noe } ;
xOZvQ\% 对于单参数函数的版本:
Q;@w\_OR HS|x template < typename Ret, typename V1 >
:I^4ILQCD struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
v%QCp {
<#~n+, typedef Ret result_type;
R%JEx3)0m } ;
USXPa[ 对于双参数函数的版本:
BT(G9Pj; hP/uS%X template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
<JZa struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
yCv"(fNQ {
FWo`oJeN typedef Ret result_type;
s%?<:9 } ;
V{{UsEVO 等等。。。
WX+@<y}% 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
t5QGXj FYK}AR<= template < typename Func >
.>'J ^^ struct func_return
HPK}Z|Vl {
+PO& z!F template < typename T >
tOPkx( struct result_1
d%Ku'Jy {
obw:@i# typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
U27ja|W^ } ;
L~_zR > ~5Rh7 template < typename T1, typename T2 >
7RgnL<t~:8 struct result_2
P2)g%$ME {
UL" <V typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
T{T> S%17~ } ;
1'5!")r } ;
hflDVGBW +7K]5p;!~ l_x>.' a 最后一个单参数binder就很容易写出来了
h#8{fr)6 s'@@q template < typename Func, typename aPicker >
bre6SP@ class binder_1
:Czvwp{z {
VE/~tT; Func fn;
6.4,Qae9E aPicker pk;
)sapUnqrlR public :
\g|;7&%l3 C%'eF` template < typename T >
qj?I*peK) struct result_1
wJF$<f7P {
UOIZ8Po typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
<7X+-%yb; } ;
Rh7=,=u taOsC!Bp template < typename T1, typename T2 >
,I[A~ struct result_2
xX])IZD {
i4
tW8Il typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
5?|PC. } ;
.T*7nw $w<~W1\: binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
}Z\+Qc<< M~!LjJg; template < typename T >
to 3i!b typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
yM34G S=,J {
1'* {VmM return fn(pk(t));
@aGS~^Uh }
Mq,_DQ template < typename T1, typename T2 >
vGPaW YV typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
)5bdWJ>l {
,#-^ return fn(pk(t1, t2));
ZZ6F0FLXJ }
9$'Edi=6 } ;
=j~}];I or]s on1mu't_; 一目了然不是么?
K#p&XIY, 最后实现bind
|&%l @X6 "i*Gi
\U k)USLA template < typename Func, typename aPicker >
RwwX;I"o% picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
:Zd# }P {
wwmODw<tT return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
DSHpM/7 }
!PrO~ ]#
T9v06w 2个以上参数的bind可以同理实现。
WJL,L[XC 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。
r^6vo6^ +NEP*mk 十一. phoenix
&On0)G3Rc Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
c5rQkDW `o*g2fW! for_each(v.begin(), v.end(),
>Y< y]vM: (
2jx+q do_
z95V 7E [
Bf88f<Z cout << _1 << " , "
y]\R0lR ]
i&FC-{|Z .while_( -- _1),
QX~*aqS3s8 cout << var( " \n " )
Ic&t_B*i}] )
XT_BiZ%l5O );
?8C+wW M !OI :v 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:
vR~*r6hX8 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
49Ue2=PP# operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
@kwD$%*0 那么我们就照着这个思路来实现吧:
7"JU)@ U] 6YU2
!x C5RDP~au template < typename Cond, typename Actor >
uf)W?`e~ class do_while
L ou4M {
.^.UJo;4G Cond cd;
90aPIs- Actor act;
1,`x1dcO!A public :
cCV"(Oo[H| template < typename T >
{Q(6
.0R struct result_1
P [nWmY {
|2 wff? typedef int result_type;
xD?{Hw>QT# } ;
/9w}[y*E |H_)u do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
PewPl0 X7c*T / template < typename T >
Yhw* `"X typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
khv! \^&DD {
= xX^ do
BK d( {
\
bT]?.si act(t);
EJtU(HmW }
Z#MODf0H@ while (cd(t));
'HcDl@E return 0 ;
5!ReW39c; }
/?XfVhA:A } ;
u\.sS|$ NxX1_d N[+dX_h 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
|b3/63Ri-0 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。
ycAQPz}=I 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。
'qd") 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。
cT0g, ^& 下面就是产生这个functor的类:
z:G9Uu3H( 0\~Zg Y)
t}%62 template < typename Actor >
.CpF0 class do_while_actor
7:j #1N[p {
6Rf5 Actor act;
oV!9B -< public :
5~"=Fm<uD do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
zm .2L 86I* template < typename Cond >
Hf-F-~E picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
%ej"ZeM } ;
`WW0~Tp3 }I`|*6Up 8say"Qz 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Q8~pIv 最后,是那个do_
q%vUEQLBp N+V-V-PVk H5I#/j class do_while_invoker
zXC In {
tj&A@\/ public :
=%
JDo template < typename Actor >
)yK!qu do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
I^|bQ3sor {
} R/ return do_while_actor < Actor > (act);
W[m_IY }
yN o8R[M } do_;
UiEB?X]-l' IyuT=A~Ki 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
F3'X 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
qpeK><o 最后来说说怎么处理break和continue
*3K"Kc2 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。
#?=cg]v_ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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