一. 什么是Lambda
|:#mw1 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
31*6 ;( 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,
JJ~?ON.H _)l %-*Z7p biG9? 84[^#ke class filler
4r. W:}4: {
19.cf3Dh public :
$;CC
lzw void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
DsX>xzM } ;
ZH(.|NaH dvD<>{U,8 LbR-uc?x 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:
WNb$2q= RrHnDO' +o vOK;l0% for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
U YQ$c }Z5 AVr!e
mvgm o 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
(OqJet2{+ QC4T=E]`j [j?<9 vs. uq 二. 战前分析
HUC2RM?FN 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。
+I <Sq_- 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
faq
K D: #FB>}:L{h* [!&k?.*;< for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
V8yX7yx /* --------------------------------------------- */
FZnHG;af vector < int *> vp( 10 );
.NT&>X~.V transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Y*k<NeDyn /* --------------------------------------------- */
lAk1ncx sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
i'wF>EBz /* --------------------------------------------- */
?X'*
p<` int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
?i~/gjp
/* --------------------------------------------- */
}BJ1#< for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
5Mr;6
]I< /* --------------------------------------------- */
2mZ/
3u for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
&%X Jf~IQ 3@] a#> 4QFOO
sNp pU ]{Z( 看了之后,我们可以思考一些问题:
3~</lAm; 1._1, _2是什么?
%5*#c*)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。
> bF!Y]H 2._1 = 1是在做什么?
w.aFaR)04 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。
{0e{!v 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。
~It+|X=Kx M:M>@|) ({KAh? 三. 动工
dCP Tpm 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
s7o*|Xv 0xUj#) @izi2ND Q)BoWd template < typename T >
4p8jV*:@{ class assignment
f*vk1dS:*3 {
[\9(@Bx T value;
LDEt.,6i public :
|u"R(7N* assignment( const T & v) : value(v) {}
#>jH[Q template < typename T2 >
8MeXVhM T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
P$/A! r } ;
/Q8A"'Nk X&s\_jQ xqWrW) 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
m]d6@"Z. 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
^Cn]+0G#C8 Kw0V4UF 0~b6wuFl ]8>UII ,US class holder
&NjZD4m`= {
b*F~%K^i$ public :
"tB"j9Jb template < typename T >
z%3"d0 assignment < T > operator = ( const T & t) const
= )l: ^+q {
"!Oh#Vf return assignment < T > (t);
oHXW])[ }
UUf1T@- } ;
c9TAV,/fF* D2:a fC GDL6E 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:
J5p!-N`NS ,35:Srf| static holder _1;
}0*ra37z> Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
sq(Ar(L< 3ZL7N$N}7 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
tW.>D;8 而不用手动写一个函数对象。
dh;Mp E 0 ,Qj: uU(G_E ? a]Da`$T 四. 问题分析
uM)9b*Vbo 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。
K:
o|kd 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。
;=VK_3" 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
ICCCCG*[ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
# 1dTM- 下面我们可以对这几个问题进行分析。
B%rr}Ro1e renmz,dJ, 五. 问题1:一致性
.cT$h?+jyl 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
*CY6
a
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
CDwIq>0j '"]>`=R struct holder
0?Tk* X {
W[X!P)=w] //
5?{ >9j5 template < typename T >
2}`V c{\ T & operator ()( const T & r) const
g1 Wtu*K3 {
yp2 'KES> return (T & )r;
TQ\wHJ }
y)^CDe2xU } ;
/>^`*e_ m wEVEx24 这样的话assignment也必须相应改动:
BRU9LS .`Old{< template < typename Left, typename Right >
C+(Gg^ w class assignment
Z>Kcz^a# {
\LoSUl
i Left l;
<W=[
sWJ Right r;
#!=>muZt public :
a[P>SqT4` assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
jU4)zN/`r template < typename T2 >
Q$.V:# T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
GkGC4*n } ;
ksOANLRN AY/-j$5+? 同时,holder的operator=也需要改动:
Fe&n, 9u7n/o&8v6 template < typename T >
8A8xY446) assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
j^$3vj5E[ {
JM+sHHs return assignment < holder, T > ( * this , t);
xH`j7qK. }
iZ.&q
6 kf^-m/ 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。
*@G(3 n 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
0'%+X| 4-d99|mv return l(rhs) = r;
zN)|g 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。
APQQ:'>N4~ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
wwK~H #}t1 template < typename Tp >
(J^Lqh_ class constant_t
(ju
aDn) {
q]iKz%|Z/ const Tp t;
%KJhtd"q public :
rq'##`H constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
3vRLg b template < typename T >
.sJys SA\ const Tp & operator ()( const T & r) const
xu"94y+ {
9o_ g_q return t;
`Dz]z_
}
mHI4wS>()+ } ;
D?\" k67i`f= 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
XMeL^|D 下面就可以修改holder的operator=了
/]k ,,& *2"bG1` template < typename T >
gf3u0' $ assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
<(#xOe {
N'eQ>2>O@ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
2sd ) w }
s.p1L EvSnZB1 y 同时也要修改assignment的operator()
j h1 bn Y @XkqvX template < typename T2 >
$K6?(x_ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
#!8^!}nFO 现在代码看起来就很一致了。
"5o;z@(
RFZU}.*K$ 六. 问题2:链式操作
Pghva*& 现在让我们来看看如何处理链式操作。
AT%*
~tr 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。
RWh9&O:6' 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。
r3[t<xlFf 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。
r}_Lb.1] 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
;l/}Or2 +K$5tT6b template < typename T >
XQ0#0<
struct result_1
u5cVz_S {
up+.@h{ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
?dJ/)3I%F } ;
zt)p`kd D V5e \% 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
teq^xTUF[ #514a(6 template < typename T >
]ZR{D7.? struct ref
P<cMP)+K {
|n|U;|'^ typedef T & reference;
HQ|o%9~ } ;
1qm/{>a- template < typename T >
l5ZADK4 struct ref < T &>
t-*VsPy {
"4Lg8qm typedef T & reference;
JAGi""3HG } ;
^MWEfPt [ 5CS}FB 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
!F0rd9 _KSfP7VU template < typename T >
A6?qIy typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Aj8l%'h[ {
J^ +_8 return l(t) = r(t);
#;\L,a|>* }
p|&ZJ@3 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
vHs>ba$" 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
0%;N9\ iX8h2l 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
a'
IX yj _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
71k!k&Im _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
KXoL,)Hl +5 调用divide的对象返回一个add对象。
b lRY7 最后的布局是:
!p]T6_t]Q Add
9]]!8_0=r / \
7af?E)}v Divide 5
Y=P9:unG / \
t7jh?] _1 3
@!z$Sp= 似乎一切都解决了?不。
1KeJd&e 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
egZyng
pB 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
V;>9&'Z3 OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
L
Yh@ u1p #d}0}7ue template < typename Right >
4o1Q7 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
:0
W6uFNOU Right & rt) const
>:w?qEaE {
jgk{'_ j return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
`FZ(#GDF }
WW@JVZxK 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
MxM](ew~7 XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
|Hx%f 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
=8$|_ 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。
m.1LxM$8 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。
gIV3n#-{L 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?
D+|
K%_Qq 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:
x2
w8zT6M R'*<A3^ template < class Action >
^-gfib|VGe class picker : public Action
aqcFY8b
' {
>|l;*Kw,/P public :
>]>0KQfO picker( const Action & act) : Action(act) {}
((Vj]I%
; // all the operator overloaded
Hfh@<'NL] } ;
MC4284A5 ShC_hi 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。
Jy]FrSm^ 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:
8!Wfd)4=,F =jJ H^Y2 template < typename Right >
9T8|y]0F picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
;): 8yBMk {
$a`J(I return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
Wr]O }
fm3(70F\ 8# 6\+R Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
^36M0h|R 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
MnWW 5,F;j<F template < typename T > struct picker_maker
Bj;\mUsk {
}*?yHJ3 typedef picker < constant_t < T > > result;
Jb(DJ-& } ;
%l Q[dXp template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
J$1j-\KS {
N YCj; ,V typedef picker < T > result;
[?;`x&y~y } ;
TcR=GR*cJ ~RcNZ\2y 下面总的结构就有了:
VT'0DQ!NIq functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
o^6jyb!j picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
MzG5u<D picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
1v;'d1Hg; 至此链式操作完美实现。
V]r hr 9Tqo LX ^Y$QR] 七. 问题3
>NJjS8f5 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。
2K3MAd{ EY
So=
template < typename T1, typename T2 >
!A~d[</]m ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
F;pTXt}?5 {
yPSVwe|g return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
U$A/bEhw }
x:p}w[WM +H41]W6 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:
,Qat ,oBlJvm template < typename T1, typename T2 >
$"/UK3|d struct result_2
DLU[<!C {
VK9Q?nu typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
5(423"(y } ;
Ud$Q0m& p`\3if' 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?
cvhlRI%6 这个差事就留给了holder自己。
f(!E!\&n^ &j3`
)N <} &7 a s template < int Order >
y7>iz6N class holder;
8Bj4_!g template <>
nHnk#SAAu class holder < 1 >
xsYE=^uv {
t
@;WgIp(& public :
7LG+$LEz template < typename T >
ZOp^`c9~ struct result_1
oL#xDG {
]+mjOks~ typedef T & result;
3u*82s\8T } ;
WPtMds4 template < typename T1, typename T2 >
J`W-]3S# struct result_2
A1Ka(3" {
-H`\?
R typedef T1 & result;
]\7lbLv } ;
FtN}]@F template < typename T >
5!tb$p#z typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
3!>/smb! {
+yCTH return (T & )r;
z*RSMfRW }
>jv\Qh template < typename T1, typename T2 >
=9^Q"t4 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
F,Q?s9s {
R'L?Xn}3 return (T1 & )r1;
{H+?z<BF< }
J,RDTXqn } ;
!I~C0u !5&%\NSv template <>
~> PgJ^G class holder < 2 >
<>]1Y$^Y {
O"\nR:\ public :
7RD$=?o O' template < typename T >
RE 9nU%! struct result_1
MA$Xv`6I\ {
Gbn4*<N typedef T & result;
3524m#4&@ } ;
9_GokU P_ template < typename T1, typename T2 >
yQ'eu;+] struct result_2
;@9e\!% {
G)8ChnJa!m typedef T2 & result;
vnTq6:f#M } ;
kQIfYtT template < typename T >
.A(i=!{q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
|:N>8%@6c {
ocwE_dR{ return (T & )r;
+1/b^Ac }
+qhnP$vIe template < typename T1, typename T2 >
mpAHL( typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
2
Kla8 {
Ssf+b!e] return (T2 & )r2;
MQJ%He" }
3 "Yif } ;
0yz~W(tsm BRa{\R^I 9_UN.] 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> >。
+bUW!$G 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
vr 4O8# 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
1q]&7R uH\w. return l(i, j) = r(i, j);
4%J|D cY2 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
iX%n0i > ws!5q return ( int & )i;
@cIgxp return ( int & )j;
LWD#a~ 最后执行i = j;
nv)))I\ 可见,参数被正确的选择了。
w.uK?A>W, hg8Be6G< DvYwCgLR %'0&ElQ Xu6K%]i^ 八. 中期总结
036[96t,F 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
t8/%Dgu 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
yj
zK.dM 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
~RInN+N# 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
@VK6JjIq |1Hc& 0%
+' K6B4sE JDA]t&D!v Y\(;!o0a 九. 简化
ezn`
_x_? 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。
$P nLG]X 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
2+:'0Krc 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:
,{8v4b- 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
OKAkl +-*/&|^等
[;^,CD|P 2. 返回引用。
=|,A%ZGF$ =,各种复合赋值等
=cn~BnowY 3. 返回固定类型。
jct./arK 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
:Q7mV%% 4. 原样返回。
X;VQEDMPU operator,
OH6n^WKY 5. 返回解引用的类型。
.6m_>Y6 operator*(单目)
f{ ^:3"i 6. 返回地址。
iSiDSeW8 operator&(单目)
rwgsXS8W6 7. 下表访问返回类型。
,Sg33N? operator[]
opD-vDa h 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
bX2"89{
operator<<和operator>>
74f9|~% LT_iS^&1 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。
*_"u)<J 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
J(s;$PG 6I>^Pf'ND template < typename Left >
/g76Hw>H struct value_return
!` 26\@1 {
y@;%Uv& template < typename T >
O('Nn]wo~9 struct result_1
HnU Et/ {
;#/0b{XFj typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
S
GM!#K } ;
78]gtJ JJnYOau template < typename T1, typename T2 >
cp%ii' struct result_2
;GOz>pg {
NY!jwb@% typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
Z 0*%Rq } ;
3ZojE ux` } ;
<kbyZXV@K KOSQQf
o 6ep>hS4A& 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Fm3t'^SqF !9 f4R/ ? 下面我们来剥离functor中的operator()
%|+E48 首先operator里面的代码全是下面的形式:
&=Y e6 f[ &&7r+.Y return l(t) op r(t)
o~1 Kp!U return l(t1, t2) op r(t1, t2)
f*fE}; return op l(t)
&HDP!SLS return op l(t1, t2)
[BDGR
B7d" return l(t) op
M_|> kp return l(t1, t2) op
/k6fLn2; return l(t)[r(t)]
6+`tn return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
Yc;ec9~ n7l%gA* 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:
>]?H`>4( 单目: return f(l(t), r(t));
|W7rr1]~S return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
>EP(~G3u 双目: return f(l(t));
4["&O=:d return f(l(t1, t2));
-JV~[-, 下面就是f的实现,以operator/为例
p]ivf HOZRYIQB struct meta_divide
!'0S0a8 {
>NM\TLET~ template < typename T1, typename T2 >
Bs!4H2@{(] static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
FxRXPt
FK {
"A[ b
rG return t1 / t2;
|d}MxS`^ }
2UadV_s+s } ;
`78V%\ .CbGDZ 这个工作可以让宏来做:
1-VT}J( fly,-$K>LO #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
F
L=,YP template < typename T1, typename T2 > \
'C>U=cE7 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
I%lE;'x 以后可以直接用
-]S.<8<$ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
G>z,#Xt 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
,Em$ !n (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。。。)
.}`hCt08 ig_2={Q@ k\7:{y@, 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
XDz5b., ry0%a[[ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
9uYyfb:
,z class unary_op : public Rettype
HeA{3s {
$_X|,v9 Left l;
23ze/;6%A public :
f3tv3>p unary_op( const Left & l) : l(l) {}
#"f'7'TE u8vuwbra! template < typename T >
80B>L typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
r\M9_s8 {
N "Wqy return FuncType::execute(l(t));
Hs(D/&6% }
.v\\Tq&"| =f 7r69I" template < typename T1, typename T2 >
{nMAm/kyj typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Es'Um,ku {
XFqJ 'R return FuncType::execute(l(t1, t2));
=A!S/;z> }
[L~@uAMw: } ;
,/,9j{|"j :Vuf6, {}Ejt:rKN 同样还可以申明一个binary_op
F%/h* m7qqY
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
}5 9U}@xC class binary_op : public Rettype
yL1bS|@ {
$u9]yiY.{ Left l;
{ T]?o~W Right r;
=zg:aTMti public :
X% {'<baR binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
[_6 &N. 'mM jjG9 template < typename T >
}_OM$nzj typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
qE7R4>5xjO {
*nTU#U return FuncType::execute(l(t), r(t));
,^'R_efY }
=Agg_h %$ceJ`%1e template < typename T1, typename T2 >
^ 4hO8 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
k#JQxLy# {
j 6)Y return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
bKbp?-] }
O&Z'r } ;
kBEmmgL sz95i|@/ 4? (W%? 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
`,Vv["^ PB 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
-_^c6!i DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
P=8>c'Q 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。
eC`pnE 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
ljJ>;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。。。
z3?\:Yz 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
`NNf&y)y 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)
)Hw:E71h2 下面是修改过的unary_op
oQ2KW..q GG6%bF template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
f-RK,#^?, class unary_op
dZ(|uC!? {
4dh+ Left l;
Ca>& (?&=T.*^ public :
;h/pnmhP 2j&@p> unary_op( const Left & l) : l(l) {}
>yK0iK{ =tdSq"jh template < typename T >
m}Y0xV9 struct result_1
`$5UHa2/ {
\ FzM4- typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
15H6:_+=0 } ;
:14i?4Fd L2z2}U=< template < typename T1, typename T2 >
-V<t-}h. struct result_2
i6PM<X,{; {
'/%zi,0 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
UVuDQ } ;
)mcEQ -!b fys template < typename T1, typename T2 >
MXh
"Y*} typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
]Yyia.B {
-pb&-@Hul return OpClass::execute(lt(t1, t2));
%!j:fJ() }
#;tT8[Ewuw woOy*)@ template < typename T >
z4U9n'{ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
%}Q&1P= {
}=}>9DSM return OpClass::execute(lt(t));
b\55,La }
Sr.;GS5i $&P?l=UG } ;
SAv<& `k{& /] \c`oy=qY0 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
Es5p}uh.[Y 好啦,现在才真正完美了。
ra7uU* 现在在picker里面就可以这么添加了:
>v5k{Cbp0 83ipf"]* template < typename Right >
c'fSu;1 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
1&)_(|p[C {
l5t2\Fl return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
-7]Xjb5 }
GUB`|is^ 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。
bha?eN f^<6`Aeq vwGeD|Fb5 hsLzj\)6 hP@(6X," 十. bind
f^Bc 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。
^s/ 先来分析一下一段例子
f<jb=\}x I*[tMzE 72db[ int foo( int x, int y) { return x - y;}
n]!fO
6kj bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
T)CzK<LbR bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
vq'c@yw; 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。
Y;J *4k] 我们来写个简单的。
_O:WG&a6 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
F1azZ( 对于函数对象类的版本:
3ha|0[r9 -\$`ic$"1 template < typename Func >
Kf,-4) struct functor_trait
ni CE\B~ {
4g
_"ku typedef typename Func::result_type result_type;
Lm)\Z P+W } ;
5 MxL*DB=b 对于无参数函数的版本:
@$@mqHI} %,*$D}H template < typename Ret >
3NK ^AaTK struct functor_trait < Ret ( * )() >
q`|CrOzO {
< a rZbM typedef Ret result_type;
|PVt}*0" } ;
3eIr{xs 对于单参数函数的版本:
nY? MFit|C template < typename Ret, typename V1 >
;^k7zNf- struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
o,Z{ w" {
*iXe^ <6v typedef Ret result_type;
N> Jw } ;
zzpZ19"`1 对于双参数函数的版本:
/L=(^k=a.; ")#<y@Rv template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
ak:v3cQR struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
/ONV5IkPy {
:Waox"#=g typedef Ret result_type;
"&YYO#YO } ;
l3i,K^YL 等等。。。
]n1dp2aH 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
L-i>R:N4 ]5CNk+`' template < typename Func >
@ CsV]97` struct func_return
,lN5,zI=S {
/ l>.mK() template < typename T >
;I6s-moq_ struct result_1
%"3 )TN4 {
XH 4d<?qu typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
| FM
} } ;
%B2XznZ: P!g-X%ngo template < typename T1, typename T2 >
X~T/qFS struct result_2
C"<s/h {
TvhJVVQ+? typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Rhgj&4 } ;
h,t|V}Wb } ;
.=RlOK !F4;_A`X JMV50 y 最后一个单参数binder就很容易写出来了
3 pWM~(#>- H-t|i template < typename Func, typename aPicker >
(yrh=6=z class binder_1
hXL|22>w< {
U5ZX78>a Func fn;
qc-,+sn( aPicker pk;
ZXiRw)rM public :
2OBfHO~D iDb;_? template < typename T >
xp \S2@< struct result_1
xh9qg0d {
%|Qw9sbd typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Y>6.t"?Q^ } ;
$n=lsDnhQ {")\0|2\x template < typename T1, typename T2 >
GlYly5F struct result_2
'?Bg;Z'L % {
)najO*n typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
/MTf0^9 } ;
Fe=8O ^\ qt?*MyfV binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
?Hz2-Cn &_-](w` template < typename T >
HOW7cV'X typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
C".1+Um {
S'i;xL> return fn(pk(t));
kT oOIx }
b Y8GA template < typename T1, typename T2 >
M?&zY
"c typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
jZ9[=? {
D,;\F,p return fn(pk(t1, t2));
+++pI.>(*Q }
649 != } ;
7k8n@39? j~av\SCU* VV3}]GjC 一目了然不是么?
QTJu7^O9 最后实现bind
JJk#,AP a:!uORQby f05d ; template < typename Func, typename aPicker >
zmFws-+A picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
:[7lTp
{
MiGcA EF; return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
n'w,n1z7 }
@'jfKW "~+.Af 2个以上参数的bind可以同理实现。
)C]x?R([m 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。
<e"J4gZf& z/|BH^Vw 十一. phoenix
w9~k]5 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
RI.2F*| bH9Le for_each(v.begin(), v.end(),
6].:.b\qQc (
XAic9SNu; do_
R{}qK r [
:=. *I cout << _1 << " , "
!k&)EWP? ]
~l4f{uOD>] .while_( -- _1),
F8mC?fbK9 cout << var( " \n " )
Yv\!vW7I )
g`Md80*Zfk );
00<{: >M4"|W U_ 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:
=4NqjSH 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
;bjnL>eW operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
.]t5q%}j 那么我们就照着这个思路来实现吧:
4O$2]D.\ v|@1( A" !n1P template < typename Cond, typename Actor >
>)Dhi+D class do_while
%J P!{mqj {
S!dHNA:iU Cond cd;
c ~Kc7}I Actor act;
7 `Du5>b8 public :
_/x&<,3 template < typename T >
9M2f!kJP$ struct result_1
v*TeTA
% {
G}Z4g typedef int result_type;
h_ ZX/k } ;
avNLV PdE>@0X?M do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
7'j9rmTXs !#}>Hv^N template < typename T >
;93KG4a typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ww,Z )m {
RaNeZhF>M do
[MmM 9J[" {
g9V.13k act(t);
5'
\)` }
Y3oMh, while (cd(t));
i?>Hr| return 0 ;
*\q8BZ }
r*d Q5
_ } ;
tgN92Q.i6T #5{sglC"|F j%xBo: 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Bw-s6MS 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。
K2|7% 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。
&oN/_7y 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。
u4"r>e6_B 下面就是产生这个functor的类:
<Jwo?[a L8P36]> #v/ry)2Y= template < typename Actor >
l>Av5g)
class do_while_actor
K-@bwB7~s {
M,..Kw/ }~ Actor act;
l%PnB
)F public :
wZ>Y<0, do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
=J3`@9; ,cQA*;6 template < typename Cond >
yQ-hnlzn~ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
Wo3'd|Y~i } ;
n~%}Z[5D <%?uYCD Bbs 0v6&, 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
[4gjC
最后,是那个do_
IwRQL% 1v]t!}W:6 W-Of[X{< class do_while_invoker
ZNy9_a:dX {
ITvHD-,\ public :
-tP.S1D template < typename Actor >
|[WL2< do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Q
X):T#^V {
V.j#E1 P return do_while_actor < Actor > (act);
..$>7y} }
a7 )@BzF# } do_;
R0IF' M,G8*HI" 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
`,-STIh) 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
x!+Z{ x 最后来说说怎么处理break和continue
}200g_^ 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
#M:B3C!ouY 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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