一. 什么是Lambda
n+;PfQ| 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
8-
]7>2?_ 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,
G##^xFx A}Gj;vaw ^p !4`S o]@g%_3X class filler
m8ydX6~max {
lITZ|u public :
]Zz<9zix void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
^jMo?Zwy } ;
+gsk}>" DU:
sQS4 d8T,33>T 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:
#p^r)+\3=
g+iV0bbT `%M}
:T ~*Ir\wE for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
.`Ts'0vVy h8uDs|O9n u:7=Yy
: 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
_ Oe|ZQ gDJ@s
*tZ#^YG{( vaEAjg*To< 二. 战前分析
.+cYzS]! 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。
sw@*N 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
S.Fip_ ]0wmvTR 3tTz$$-# for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
QU{\ClW/? /* --------------------------------------------- */
lt&30nf= vector < int *> vp( 10 );
I NE,/a= transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
~IE5j,SC /* --------------------------------------------- */
TAu*lL(F sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Ev\kq>2O /* --------------------------------------------- */
K-}'Fiq int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
tFd^5A* /* --------------------------------------------- */
_\Cd. for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
y|+ltA K /* --------------------------------------------- */
Y;eJo for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
]Zf@NY .W+ F<]r WPM<Qv L XU#nqvS` . 看了之后,我们可以思考一些问题:
^(0tNX/XD 1._1, _2是什么?
OWK)4[HY( 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。
\T_?<t,UT 2._1 = 1是在做什么?
?JD\pYg[/ 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。
!u#o"e<qh 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\ob7n {M?!nS6t zA/W+j$: 三. 动工
pPG@_9qf 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
m&Mvb[ =c8U:\0 r_Rjjo uGQCW\!"4 template < typename T >
]&ptld; class assignment
N2_ =^s7 {
m~Dq0 T T value;
=;3|?J0= public :
CFh&z^]PR assignment( const T & v) : value(v) {}
u0J+Nj9 template < typename T2 >
o /fq T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
DOWUnJ;5 } ;
nWK"i\2#G FZ^byIS[ ::vw1Es 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
+G_6Ek4 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
B!le=V,@, =P+S]<O vAJfMUlP z~oGd, class holder
':!;6v|L {
uu>[WFh public :
5Wi5`8m template < typename T >
*0R=(Gy assignment < T > operator = ( const T & t) const
ZH%[wQ~4 {
=fHt|}.K return assignment < T > (t);
cuR|cUK }
&T}v1c7) } ;
U<r<$K &fj&UBA &K^h'>t' 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:
o\Hg2^YY> _ }!Q4K static holder _1;
j<+iL]b Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
.@APxeU "MXd! for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
)}c$n 而不用手动写一个函数对象。
+X;6%O; DI}h?Uf , !T0IMI
-JZl?hY( 四. 问题分析
ZrA\a#z"< 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
5H 1(C#| 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
nL+*Ja 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
}M| 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
;lAz@jr+ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
u 3,b,p {djOU
9] 五. 问题1:一致性
oT|E\wj 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
z<<` 1wqg 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
3Uag[ms 6XQ)Q)
struct holder
66'TdF]" {
h)wR[N]n //
~:)$~g7>b template < typename T >
:M3l#`4Q T & operator ()( const T & r) const
O:7y-r0i {
6g$04C3tHi return (T & )r;
~*B1}#; }
z7P PwTBa } ;
lGLZIp RFK
N,oB 这样的话assignment也必须相应改动:
\\)-[4uC /2HwK/RZ template < typename Left, typename Right >
%k$C class assignment
dIO\ lL
{
}UGPEf\ Left l;
J*U(f{Q( Right r;
"-xC59, public :
:{66WSa@Dd assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
o3WkbMJWM template < typename T2 >
Z^fF^3x T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
m'qMcCE } ;
:za!!^ {J0^S 同时,holder的operator=也需要改动:
!)9zH L8j,?u#
template < typename T >
C}1(@$ assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
0KDDAkR5R {
,Fr{i1Ky return assignment < holder, T > ( * this , t);
-~(0:@o ; }
u8<=FV3 x:2[E- 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。
iqoPD4A 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Nl@Hx t'Q48QAb? return l(rhs) = r;
VS).!;>z 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。
XPEjMm'*b3 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
akqXh 9g `a6;*r y template < typename Tp >
tcX7Ua(I` class constant_t
95!xTf {
"Z{^i3gN const Tp t;
D\`$ public :
W;-Qze\D constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
u%h<5WNh< template < typename T >
_+;x4K; const Tp & operator ()( const T & r) const
z{n=G {
r\NnWS J return t;
J5o"JRJ" }
So8P8TCK } ;
UJm`GO sJ?kp^!g 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
W"Rii]GK" 下面就可以修改holder的operator=了
O.$<Bf9
nu3 A'E`'k template < typename T >
Z?x]HB`r assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
{[9^@k {
WWO jyj return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
TRq~n7Y7C }
!c&^b@
yw Ci*5E$+\ 同时也要修改assignment的operator()
~*[}O)7# NPc%}V&C(u template < typename T2 >
pj )I4C) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
I0ie3ESdN 现在代码看起来就很一致了。
cu"%>>,, m:41zoV 六. 问题2:链式操作
PLY7qMw 现在让我们来看看如何处理链式操作。
S77Gc:[;8 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。
OS9v.pz 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。
[)Ge^yI7 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"Bf@va 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
_xC~44 -12v/an]L7 template < typename T >
1=D!C lcb struct result_1
g/@C ESfm' {
67g/(4 & typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
qQ_B[?+W } ;
iBi/9 L9kP8&&KK 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:
)} #r"! ]d[q:N]z template < typename T >
+|?c_vD struct ref
|s^ar8)=) {
>r*Zm2($MR typedef T & reference;
s=nds"J } ;
kp$ILZ template < typename T >
#X8[g _d/ struct ref < T &>
TXa XJIp {
4|e#b(! typedef T & reference;
Ov|j{}=L=9 } ;
b?^n'0 DEs?xl]zO 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
/{U{smtdFl ` WB|h)Y template < typename T >
l>iU Q&V typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
@bx2= {
m\>x_:sE return l(t) = r(t);
x -!FS h8q }
?gtkf[0B| 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。
fkG8,= 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
+ ND9### /LD*8 a 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
;H=6u _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
2ya`2 m _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
H5AY6), +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Q.\>+4]1&& 最后的布局是:
QD<4(@c5| Add
ayD\b6Z2. / \
[GuDMl3hC Divide 5
\f
LBw0 / \
C;5}/J^E _1 3
1fy{@j(W 似乎一切都解决了?不。
=FbfV*K9 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。
E;4a(o]{t 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。
RFC;1+Jn 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:
fz&}N`n ;x#>J +QlG template < typename Right >
A-io-P7qyj assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
NIfc/% Right & rt) const
#dft-23 {
JK(&E{80 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
$VA4% 9 }
6S<$7=$= 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
6bGD8; 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。
Kv]6 b2HT 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。
+XE21hb
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。
6!nb)auVi 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。
<@A^C$g 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?
"!tB";n 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:
Mb>XM7}PU +7^Ul6BB#K template < class Action >
.{-yveE class picker : public Action
M9K).P= {
~30Wb9eL public :
C\^K6,m5 picker( const Action & act) : Action(act) {}
I/aAx.q // all the operator overloaded
h 3&:"*A2 } ;
)rj mJ [}2.CM 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。
N:: ;J 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:
>{S $0D =oME~oB~ template < typename Right >
S;'eoqN8 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
c)8wO=! {
Ic
K=E]p return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
LXLDu2/@ }
u-_$?'l;~ 7gwZ9Fob Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
1l_}O1 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。
.F2nF8 i!3K G|V template < typename T > struct picker_maker
_kHpM :;. {
%SGO"*_ typedef picker < constant_t < T > > result;
M9#QS`G } ;
p|d9g
^ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
=!^iiHF {
@<G/H|f typedef picker < T > result;
(weokP! } ;
F9\Ot^~ GZEonCk[& 下面总的结构就有了:
(J&Xo.<Z- 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。
mM*yv 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。
lrhAO"/1
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
k+[KD >;1 至此链式操作完美实现。
+c a296^ -ZP&zOsDr %g&,]=W\N 七. 问题3
u;Eu<jU1 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。
prN(V1O U.U.\ template < typename T1, typename T2 >
es[5B* 5 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
K eI:/2 {
CLEG'bZa, return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
e:LZ s0 }
$ud>Z;X=P 1gm/{w6O 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:
O&w3@9KJ? {@5WeWlz~ template < typename T1, typename T2 >
cWO
)QIE struct result_2
TRLeZ0EC {
t`T\d\ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
"g%:#'5 } ;
m->%8{L xm|4\H&Bg 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?
#0g#W 这个差事就留给了holder自己。
'c0'P%[5A
YeC,@d[ Y@H,Lk template < int Order >
npcBpGL{ class holder;
D?}m
h1# template <>
yvWzc
uL# class holder < 1 >
0DB<hpC:5 {
BhW]Oq& public :
|Xm4(FN\ template < typename T >
T[h}A"yK; struct result_1
-\'.JA_ {
qTHg[sME typedef T & result;
l5';?>!s } ;
p@8krOo` template < typename T1, typename T2 >
qM>OE8c#/ struct result_2
{O kik}Oh {
:Q
?J}N typedef T1 & result;
5**5b9bj-9 } ;
d]ZC8<`w template < typename T >
*{dD'9Bg typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
d50IAa^p6J {
M.:@<S return (T & )r;
`s83rhs`! }
d =(Yl r template < typename T1, typename T2 >
$^=jPk]+ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
'%-xe3 {
;Nf hKu%K return (T1 & )r1;
7lDaok }
)SL@>Cij } ;
_RaVnMJKX4 tw4am.o1] template <>
}'V'Y[ class holder < 2 >
ys[i`~$ {
|<3Q+EB^ public :
K;y\[2;}e, template < typename T >
OpbT63@L struct result_1
~I\r1Wj; {
O3C)N
I\i
typedef T & result;
0Dm`Ek3A7x } ;
I0l.KiBm template < typename T1, typename T2 >
xeYySM= struct result_2
2gL[\/s {
/ik)4]> typedef T2 & result;
jO&f*rxN } ;
E8iadf49 template < typename T >
i[ Gw7'f typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
!v5sWVVR {
86[RH!e return (T & )r;
<[3lV)~t }
UQ$\
an' template < typename T1, typename T2 >
;%rs{XO9 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
SEQO2`]e: {
bm tJU3Rm return (T2 & )r2;
?mYV\kDt\ }
&FJU%tFA } ;
D2TXOPH 3\p]esse p~,3A:i 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
S0.- >"L 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
1RI #kti-" 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
/md Q(Dm Ng."+& return l(i, j) = r(i, j);
XU;{28P 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
4lY&=_K[) UYcyk
$da return ( int & )i;
dWW-tHv# return ( int & )j;
PK-}Ldj
最后执行i = j;
)-Mn"1ia 可见,参数被正确的选择了。
K{=r.W [I++>4 7dufY
} } S&
, Ju% =p,4=wo{ 八. 中期总结
=0s`4Y"+ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
>uyeI&z 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
c69U1 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
s=q%:uCO 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
P,$[|)[E PtRj9TT 4[5lX C Sr ztTfY g/U$!d_ ^B<PD] 九. 简化
=0C l 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
q*F~~J!P 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
|i}+t 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
\]f5 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
mJGO)u& +-*/&|^等
V(lK`dY 2. 返回引用。
.`p<hA)%[C =,各种复合赋值等
CzzUi]*Ac{ 3. 返回固定类型。
w|
-0@ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
x%IXwP0 4. 原样返回。
5A2Y'ms,/ operator,
0,1L e$)6 5. 返回解引用的类型。
@wYQLZ operator*(单目)
FhY{;-W(T 6. 返回地址。
]Efh(Gb] operator&(单目)
+?"HTDBE|| 7. 下表访问返回类型。
#|{BGVp operator[]
?8wwd!)x% 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
.*RB~c
t operator<<和operator>>
Q>}eIQ Y A=v lC?&Z OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
j{Yt70Wv 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
YZ"+c&V" Jo7fxWO_g template < typename Left >
DU/9/ I?~ struct value_return
2_oK5*j {
Zzw}sZ?8 template < typename T >
5(iSOsb struct result_1
IKMsY5i {
36kc4= typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
; d, JN } ;
KA|&Q<<{@ 27Kc-rcB template < typename T1, typename T2 >
zK'
_e&* struct result_2
3i]"#wK {
dl*_ m3T typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
wE,=%?" } ;
I<D&,LFH*w } ;
vpeq:h vKU]80T >~`Y 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
_SMT.lG
}"%!(rx 下面我们来剥离functor中的operator()
di]$dl|Wi 首先operator里面的代码全是下面的形式:
ESC ql{^"8x return l(t) op r(t)
=R8f)UQYx return l(t1, t2) op r(t1, t2)
(ZE%tbm2 return op l(t)
CbTf"pl return op l(t1, t2)
Qag|nLoT return l(t) op
"jl1.Ah return l(t1, t2) op
{&\J)oZ return l(t)[r(t)]
@K,2mhE~h return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
pTa'.m 5z9r S< 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:
T!m42EvIvE 单目: return f(l(t), r(t));
$\0cJCQ3 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
-{yDk$" 双目: return f(l(t));
DHh+%|e return f(l(t1, t2));
8eOl@}bV 下面就是f的实现,以operator/为例
%-h7Z3YcN x\Nhix}1D struct meta_divide
D 7Gd% {
f0-RhR template < typename T1, typename T2 >
&q," !:L] static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
9O),/SH;: {
g>6:CG" return t1 / t2;
HO266M }
89*S?C1 } ;
bh= \ Kwy1SyU 这个工作可以让宏来做:
W9
n^T+2 ~fyF&+ibp' #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
#@nZ4=/z template < typename T1, typename T2 > \
Mq+viU&
static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
,3w I~j= 以后可以直接用
r :fwrC DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
_Ct}%-,4 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
Q9`s_4 (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。。。)
2"T8^r|U 98D{{j92 X?KGb{ 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
c_~XL^B@ =ied}a
:[ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
I?f"<5[0 class unary_op : public Rettype
0^J*+ {
)vO_sIbnW Left l;
+V2C}NQ5R public :
bcq@N unary_op( const Left & l) : l(l) {}
-(6eVI .[edln template < typename T >
pO\S#GnX typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"F&Tnhh4 {
LTg?5GwD\j return FuncType::execute(l(t));
\ua9thOG }
kFS0i%Sr j FgZ}Xp template < typename T1, typename T2 >
11i"nR| typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8&?^XcJ*x {
^bF}_CSE return FuncType::execute(l(t1, t2));
~wfoK7T} }
k%"$$uo } ;
]MC/t5vC u vad|Rp l Zn?8\ 同样还可以申明一个binary_op
}phz7N9 'g. :MQ8 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
'*8 class binary_op : public Rettype
Xyb8u})p' {
K3La9O)> Left l;
+nU' ,E Right r;
gs$3)t public :
_Mlhumt binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
x2Ha& aZ8h[#]7 template < typename T >
?(]a*~rx typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
l#b:^3 {
4+)Zk$E return FuncType::execute(l(t), r(t));
72`/d` }
|p;4dL fwRGT|":B template < typename T1, typename T2 >
0rV/qMo;K typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2q+la|1Cr {
DKR<W.!*t return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
OdO{xG G@ }
{PL,VY)Z } ;
t9ER;.e >Ja0hS{* ggMUdlU 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
&Y 'z?N 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
AlUJ1^o) DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
ri,2clp 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。
Xe)Pg)J1 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
r~I.F!{ 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。。。
ki#y&{v9Be 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
K/DH
/
r 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)
XnD0eua# 下面是修改过的unary_op
5Qb;2! RTA%hCr! template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
C:Vv!u class unary_op
yj>){NcX {
P1$f}K} Left l;
9 _eS`,' =+`D public :
E`~i-kf ma3Qi/ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
O!o <P5X^ Ks|gL#)*Ku template < typename T >
-P2 @mx% struct result_1
{d8^@UL {
X!o@f$ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
bH_I7G&m } ;
fTTm$,f5N FWIih5 3` template < typename T1, typename T2 >
"X`Qe!zk4 struct result_2
*}7U`Aa {
nz>K{( typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
) 9xX } ;
V):`&@ R3cg2H template < typename T1, typename T2 >
{JTmP `&l typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>)4.$#H {
)4PB<[u return OpClass::execute(lt(t1, t2));
_'&k#Q }
2,+d|1(4o 70{RDj6{ template < typename T >
@#A!w;bz typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
T=.-Cl1A {
g2A"1w<-AH return OpClass::execute(lt(t));
m.!wsw }
jBS'g{y-! j+nv=p } ;
(p^S~Ax FbmsN)mv!% u9BjgK(M 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
f0OgK<.>T 好啦,现在才真正完美了。
s~=g*99H 现在在picker里面就可以这么添加了:
KLW&bJ$|j S3QaYq"v template < typename Right >
1}`2\3, picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
;e2Ij {
(,shiK[5f return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
TKd6MZhT }
Gj)uyjct 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。
s_TD4~
$ XYMxG: FQ1arUOFW, ghX:"vV{n $:(z}sYQ7 十. bind
0Lx3]"v 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
?H<~ac2e 先来分析一下一段例子
p x0Sy| Nvhy3 =88t*dH(," int foo( int x, int y) { return x - y;}
3Mur*tj# bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
ERp{gB2U? bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
w?*jdwh,' 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
N70zjy4?fL 我们来写个简单的。
n? }5! 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
jK e.gA 对于函数对象类的版本:
_%;M9Sg3 3h LqAj template < typename Func >
?@>;/@ struct functor_trait
*CzCUu:%t {
;HP#bx typedef typename Func::result_type result_type;
2p+C%"n> } ;
^B|YO8.v 对于无参数函数的版本:
j!7Qw 8 ZRPE-l_3: template < typename Ret >
my4\mi6P struct functor_trait < Ret ( * )() >
S{-f$Q* {
G@B*E%$9 typedef Ret result_type;
^g[J*{+!W } ;
{!MVc<G. 对于单参数函数的版本:
an. `dBm oCbpK template < typename Ret, typename V1 >
B 2Qp} struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
e+l\\9v {
9N^+IZ@l typedef Ret result_type;
!D7"=G}HD } ;
$M39 #a 对于双参数函数的版本:
:,47rN,qa @ R UP$ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
UDMyyVd struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
4j{oaey {
y #69|G typedef Ret result_type;
<>n9'i1 } ;
\@8*T S 等等。。。
?d~]Wd !z 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
-w\M-wc/$ ljuNs@q template < typename Func >
1TIlINlJ struct func_return
F(;jM( {
Fh^ox"3c template < typename T >
nGns}\!7' struct result_1
GyuV
% {
GZ"&L?ti typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
x^X$M$o,l } ;
mbGcDG[HQ *Wso3 6an template < typename T1, typename T2 >
p&\K9hfi struct result_2
^EuW(
" {
d+Ds9(gV typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
R3Ee%0QK } ;
Fe5jdV< } ;
=q5@,wN^ G0pBR]_5z$ x~z_,': 最后一个单参数binder就很容易写出来了
-p]>Be+^x /'\;8A$J` template < typename Func, typename aPicker >
c_Tzyh7l4 class binder_1
MUB37
{
M!#AfIyB Func fn;
E23w *'] aPicker pk;
<}]{~y public :
C38%H /K@$#x_{ template < typename T >
.yX>.>"T| struct result_1
xHe^"LL {
VGB-h' typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
VKNp,Lf } ;
`R0Y+#$8h vtZ?X';wh template < typename T1, typename T2 >
>D~w}z/fk struct result_2
1AT'S;` {
gApz:K[l typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
_YLUS$Zw } ;
!*_K.1' H]]c9`ayt binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
~z`/9; eC;!YGZ template < typename T >
J.W Ho
c typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
[%?y( q {
B4^`Sw return fn(pk(t));
>(3'Tnu }
&XtRLtgS template < typename T1, typename T2 >
x9~[HuJ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
4w;~4#ZPp {
lLMPw}r< return fn(pk(t1, t2));
hlC%HA }
]-a{IWVN } ;
FT(iX`YQ ZV(
w l&Q!mU} 一目了然不是么?
wV:C<Mg7q 最后实现bind
jtCZfFD? `kPc!I7Y ;`X~ k|7K template < typename Func, typename aPicker >
;ctU&` picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
;cLUnsB\ {
6__K#r return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
3S;N(A4 }
cix36MR_ f?maa5S 2个以上参数的bind可以同理实现。
^j=bObaX 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。
${>DhfF Sr"/- 十一. phoenix
s:b"\7 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
c3#q0Ma Vo >Xp for_each(v.begin(), v.end(),
="3,}qR (
K}K)`bifw do_
UJn/s;$.e [
8gI\zgS cout << _1 << " , "
5(#-)rlGj ]
VMF|iB .while_( -- _1),
t%$@fjz cout << var( " \n " )
1a8$f5 )
5r7h=[N );
$H;+}VQ NnOI:X { 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
gc,Ps 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
8^vArS; operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
P#*n3&Uu 那么我们就照着这个思路来实现吧:
!DcX8~~@ +$,dwyI2t >|nt2 template < typename Cond, typename Actor >
V.2[ F|P;3 class do_while
CL1;Inzl {
tl^m=(ZQ Cond cd;
O,irpQ Actor act;
?(D}5`Nfu public :
`< Yf{'* template < typename T >
"-0;#&! struct result_1
4U{m7[ {
0Cq!\nzz typedef int result_type;
DY.58IHg1 } ;
$
S~%Ks C U|?,N0%Z1 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
}NwN2xTB |^iA6)Q template < typename T >
iC*U $+JG typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5~s{N {
8K^f:)Qw do
2kJ!E@n7 {
(Oq Hfv act(t);
!
Rvn'|! }
choL%g} while (cd(t));
t:T?7-XIE return 0 ;
'=#5(O%pp }
jb3.W } ;
uP6-cs +* D4( MD4\QNUa)* 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
H&K3"Ulw 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
`
FxtLG,F 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
-[$&s FD 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。
(:OHyeNt 下面就是产生这个functor的类:
Tq#<Po $ Mz\yPT;Y ?Pnx~m{%* template < typename Actor >
5~[N/Gl class do_while_actor
B1+ZFQo {
b0YNac.l Actor act;
Mj'lASI public :
#>bT< do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
3agNB F2 `p1DaV template < typename Cond >
9A+M|;O picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
045\i[l= } ;
!qw4mN 6RP+4c 5[<F_"x 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
|*E"G5WZM 最后,是那个do_
pyF5S,c @G(xaU'u A8!Ed$@ class do_while_invoker
=)*JbwQ
{
k(v"B@0
public :
<`+zvUx^? template < typename Actor >
9`INC~h do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
ls]H6z*q {
:MBS>owR return do_while_actor < Actor > (act);
ob]dZ }
_uJVuCc } do_;
HL8(lPgS avBu a6i' 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
@?d?e+B 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
yZ~b+=UM 最后来说说怎么处理break和continue
pZ\$50t&O 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。
ALAL( f` 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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