一. 什么是Lambda
URsx>yx 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Fz7t84g( 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,
@{y'_fw }_D .Hy5 g*V.u]U!i fkxkf^g) class filler
1q}LO2 {
V:n0BlZ,B public :
a"vzC$Hxd void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
v)5;~.+% } ;
"V|Rq]_+% V\L;EHtc$ is<:}z 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:
.vu7$~7 \o>-L\`O C]ss' gu
k,GF9p] for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
5|H;%T3_ V! Wy[u
UleT9 [M 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
$BwWQ?lp hi8q?4jE ;+ hh|NiQ Bz]tKJ 二. 战前分析
)4g_S?l= 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
^j<v~GTx+ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
,->ihxf R]"Zv'M(AM qed_ PsI for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
7
Lm9I /* --------------------------------------------- */
:5k* kx#y vector < int *> vp( 10 );
q[$>\Nfg>B transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
ytcLx77`: /* --------------------------------------------- */
;8]HCC@: sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
s%jBIeh /* --------------------------------------------- */
J
n.7W5v int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
iXWHI3
/* --------------------------------------------- */
uKJ:)oyaCP for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
4$Ai!a /* --------------------------------------------- */
q<09]i for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
SyL"Bmi DGTLlBkT
cC*WZ] c9|4[_&B~ 看了之后,我们可以思考一些问题:
)M8d\] 1._1, _2是什么?
q%3VcR$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。
w~]2c{\Qz 2._1 = 1是在做什么?
% S312=w 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。
C
@Ts\);^ 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。
3qWrSziD }i+C)VUX {Ydhplg{ 三. 动工
lS=YnMs6a 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
<-`bWz=+ ufL,Kq4 \]x`f3F 3!P^?[p3 template < typename T >
7F"ljkN1S class assignment
48xgl1R(j {
: /5+p>Ep} T value;
MfQ0O?oBp public :
c&D+=
assignment( const T & v) : value(v) {}
fk}Raej g template < typename T2 >
=-dnniKW4 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
30h[&Oc } ;
+k=*AQt^8 ]@U?hD SqAz(( 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
nDkG}JkB! 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
>\JPX @5Z|e o#FctM'Z |]kiH^Ap class holder
W8<QgpV* {
LNL}R[1( public :
ir^d7CV, template < typename T >
'bfxQ76@sa assignment < T > operator = ( const T & t) const
m0G"Aj {
xbiprhdv return assignment < T > (t);
?"b __(3 }
wG O-Z']i } ;
H;=yR]E Yyk~!G/@ J.~@j;[2 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:
3n2^;b/ ] Q}&'1J static holder _1;
RrLiH> Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
8mr fs%_ X}[1Y3~y for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
ZPf&4#| 而不用手动写一个函数对象。
<@7j37,R7V za6 hyd^ R655@|RT R/{h4/+vJ 四. 问题分析
.3EEi3z6z 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。
eGMw:H 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。
(F'~K,0 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
2`i&6iz 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
[CHN3&l-5S 下面我们可以对这几个问题进行分析。
#mH28UT ?3DL .U{ 五. 问题1:一致性
:/->m6C`0 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?|
xEG:KSH 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
py$Gy-I~[ GUQ3XF\ struct holder
ccv {
0Cc3NNdz //
o=VZ7] template < typename T >
;$eY#ypx T & operator ()( const T & r) const
bP:u`!p
-i {
q4:zr
return (T & )r;
"4XjABJ4' }
!@V]H } ;
s\'t=}0q -/8V2dv3 这样的话assignment也必须相应改动:
;4+z~7Je]^ 2Jo|P A`9 template < typename Left, typename Right >
(ht"wY#T<( class assignment
hQ3@Cf W {
$jk4H+H- Left l;
P'$2%P$8:~ Right r;
%4VM"C4[ public :
tli*3YIw assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
|QrVGm@2 template < typename T2 >
!le#7Kii T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
aeMj4|{\ } ;
HmXxM:[4; pDC`Fi 同时,holder的operator=也需要改动:
i{g~u<DH)Q oKRI2ni$j9 template < typename T >
k8Dk;N assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
QKk7"2t| {
,9OER!$y return assignment < holder, T > ( * this , t);
N#J8 4i;ry }
l2#~
ml~)7J 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。
p+I`xyk 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
:t;\`gQoS 6/a%%1c1 return l(rhs) = r;
w&U28"i> 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。
:hHKm|1FE 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
k H06Cb 5G<`c template < typename Tp >
*<9M|H~ class constant_t
SOD3MsAK {
1\TkI=N3 const Tp t;
M7DoAS{6e public :
$7-4pW$y constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Ow0~sFz template < typename T >
T+V:vuK const Tp & operator ()( const T & r) const
5=s|uuw/ {
Lxa<zy~b return t;
0l(G7Ju }
n`Ypv{+ {% } ;
T5[(vTp Ornm3%p+e 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
lz).=N}m 下面就可以修改holder的operator=了
*E@as *eAt ' template < typename T >
d.sn D)X assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
X/!Y mV! {
X?8bb! g%Q return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
(!ud"A|ab4 }
Lz-(1~o 17rg!'+ 同时也要修改assignment的operator()
5Shc$Awc! (i)O@Jve template < typename T2 >
\a:-xwUu< T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
u_=>r_J[b 现在代码看起来就很一致了。
t-FrF </0 \n0Gr\: 六. 问题2:链式操作
ZYl*-i&~? 现在让我们来看看如何处理链式操作。
QswFISch 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
!&8B8jHqA 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
!;PKx]/& 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
*xKY>E+ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
f<DqA/$ :JxuaM8 template < typename T >
5X`m.lhUc struct result_1
Oi!uJofW {
^O5PcV 3Eg typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
EU7mP
MxJ } ;
r-}C !aF] }8'bXG+ 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:
i/DUB<>p6 }5gQ dj[Y template < typename T >
CIt@xi#I struct ref
Cp-p7g0wlg {
|>p?Cm typedef T & reference;
q-0(
Wx9| } ;
CwzDkr&QC_ template < typename T >
cZ/VMQEr struct ref < T &>
j|WN!!7 {
2K(zYv54 typedef T & reference;
p\|*ff0 } ;
LwCf}4u" b;e*`f8T3c 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
_K>YB>W}7 cr{f*U6` template < typename T >
SR'u*u! typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Y&b JKX {
>x1?t return l(t) = r(t);
i\P)P! }
rcMSso2 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。
f,Dj@?3+ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
z!\)sL/" &q[`lIV, L 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
)mXu{uowr _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
2G`tS=Un _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
~LN
{5zg +5 调用divide的对象返回一个add对象。
AtlUxFX0S 最后的布局是:
Rp""&0 Add
~d6zpQf7> / \
y[:xGf]8@ Divide 5
#ruL+-8!< / \
+,ZQ(
ZW _1 3
arj?U=zy 似乎一切都解决了?不。
)1!*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。
1O;q|p'9 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。
w>gB&59r 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:
~@Eu4ip)F Hk|wO:7Be template < typename Right >
Y]{~ogsn$: assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
|"EQyV Right & rt) const
4] I7t {
??`zW return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
],ISWb }
KdtQJ:_`k 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
T|Fl$is 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。
8d"Ff 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。
0h~7"qUF@ 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。
3,-xk!W$L 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
4brKAqg. 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
Vq<\ixRi 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
?Q%X,!~\: 0T7""^'& template < class Action >
gCY%@?YyN class picker : public Action
Z |CL:)h {
-mK;f$X public :
EG[Rda picker( const Action & act) : Action(act) {}
|.Y}2>{ // all the operator overloaded
"_
i: } ;
)> |x 2q jUCrj' 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。
u'+;/8 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:
6#/v:;bF f+Ht template < typename Right >
E;AOCbV*$ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
JQ)w/@Vu= {
;4ETqi9 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
m<uBRI*I }
"WE*ED tjTnFP/= Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
pw5uH 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。
%ryYa YRm6~c template < typename T > struct picker_maker
E1-BB {
m3i+b typedef picker < constant_t < T > > result;
7$u}uv`j } ;
%d#h<e|,. template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
-kz9KGkPb+ {
U}2b{ typedef picker < T > result;
&;]KntxB } ;
-'mTSJ.} I8:A] 下面总的结构就有了:
yvp$s 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。
U sS"WflB 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。
~y.t amNW picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
>Kjl>bq 至此链式操作完美实现。
#.^A5`k zLda+ r0fxEYze& 七. 问题3
<UC_QPA\ 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。
{WoS&eL NP^j5|A*" template < typename T1, typename T2 >
Oq3]ZUVa ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
KJ;;825? {
`}Z`aK return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
[Y_CRxa\u }
hiQ #< L6=`x a, 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:
FLzC kzJ:6 qPG>0
O template < typename T1, typename T2 >
kMP3PS struct result_2
Mo~zq. {
-)LiL typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
o1zKns? } ;
mW&hUPRx %!r@l7< 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?
7U,[Ruu 这个差事就留给了holder自己。
\]=''C=J Z& W*@(dX p.|NZXk%%a template < int Order >
}a?( }{z- class holder;
X&14;lu%p template <>
y}bliN7;1e class holder < 1 >
O~
]3 .b {
y8arFG public :
#Li6RSeW template < typename T >
M!)~h<YL struct result_1
#M~6A^) {
a*(,ydF|L typedef T & result;
{|D7H=f } ;
8%EauwAx template < typename T1, typename T2 >
]u<8jr struct result_2
)~[rb<:)b {
V|W[>/ typedef T1 & result;
cWS 0B $$ } ;
`+0K~k|DC template < typename T >
EYXHxo typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Yw_^]:~ {
> t~2 return (T & )r;
JKy06I }
k(23Zt] template < typename T1, typename T2 >
cy
@",z typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
I92orr1 {
3s
B9t X return (T1 & )r1;
thK4@C|X4 }
,|G~PC8 } ;
Q8 VteMsL/H template <>
e` {F7rd: class holder < 2 >
5|_El/G {
Zv&<r+<g public :
%&}gt+L(M template < typename T >
]b'"l struct result_1
f)#rBAkt {
bJ5 VlK67R typedef T & result;
*pj^d>< } ;
X(M|T]`b: template < typename T1, typename T2 >
4RyQ^vL struct result_2
,LftQ1*; {
YG K7b6
typedef T2 & result;
WinwPn+9 } ;
?w5>Z/V template < typename T >
L|]!ULi$d typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
gEISnMH {
Bm4fdf#A] return (T & )r;
SodYb }
ow2tfylV template < typename T1, typename T2 >
;%B:1Z typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
y)uxj-G {
hA:RVeS{ return (T2 & )r2;
O0RV>Ml'& }
.{,fb } ;
,0\Pr aaRc?b'/ 88g|(k/ 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
< VrHWJo 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
J>N^ FR9 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
}!*CyO* 9:JQ*O$ return l(i, j) = r(i, j);
CKy/gTN 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
WWjc.A$ v\3$$T) return ( int & )i;
ul^VGW>i return ( int & )j;
#M@Ki1 最后执行i = j;
|* v w( 可见,参数被正确的选择了。
@ebSM#F? qW
2'?B3< /7LAd_P6 +[Bl@RHe^ $iMbtA5aQ 八. 中期总结
8Os: SC@Q 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:
wn/Y5 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
gn)>(MG 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
aW*8t'm;m' 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
t~_bquGk h[i@c`3/2 12LGWhDp nxhn|v ^?R8>97_? 8fWk C<f} 九. 简化
X[J? 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。
vM?jm!nd 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
"1z#6vw5a 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:
m5
l,Lxj 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
U#g,XJ +-*/&|^等
JIU8~D 2. 返回引用。
ZVni'ym =,各种复合赋值等
?5j}&Y3 3. 返回固定类型。
QE4TvnhK 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
)QAS 7w#k 4. 原样返回。
l|sC\;S operator,
RN"Ur'+ 5. 返回解引用的类型。
(-%1z_@Y operator*(单目)
2P,{`O1] 6. 返回地址。
,d@FO|G#pt operator&(单目)
Rj!9pwvT 7. 下表访问返回类型。
|Sr
operator[]
('1]f?:M 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
|31/*J!@z* operator<<和operator>>
UH`cWV Lpr XCj8QM.o 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。
A@ZsL 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
'#NDR:J" 2bAH)= template < typename Left >
W*~[KdgC struct value_return
o2R&s@%0@B {
q!y!=hI template < typename T >
Nin7AOO struct result_1
89P'WFOFK {
kzmw1*J typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
ub9,Wd"^ } ;
T;sF@?
&Y jUoe template < typename T1, typename T2 >
n+D93d9LP struct result_2
tQ,3nI!|xF {
gt\*9P
typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
tvcM<
e20 } ;
B3Da w/G } ;
(y5]]l @cB6,iUr
*]*0uo 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
UId?a}J
?)2; W 下面我们来剥离functor中的operator()
$ Gs|Z$( 首先operator里面的代码全是下面的形式:
cv"Bhql JQDS3v=1$ return l(t) op r(t)
&0RKNpwg return l(t1, t2) op r(t1, t2)
.f9&.H# return op l(t)
j5!pS xOC return op l(t1, t2)
=y0h\<[ return l(t) op
M.``o1b return l(t1, t2) op
K$c?:?wmo return l(t)[r(t)]
{sF;R.P&r return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
ODKHI\U
l,ic-Y1 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:
@umn[J#* 单目: return f(l(t), r(t));
4P?R "Lk return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
YQ`88z 双目: return f(l(t));
r<!/!}fE, return f(l(t1, t2));
0?*":o30 下面就是f的实现,以operator/为例
d@ef+- q"VC#97` struct meta_divide
jqQG n"! {
m[<z/D template < typename T1, typename T2 >
O |0V mm
static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
-u~AY#* {
n!h952" return t1 / t2;
d,E2l~s }
#D^(dz* } ;
VJS1{n=;k ;^ff35EE8 这个工作可以让宏来做:
s&M#]8x;x r#(*x 2~, #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
4[rX\?^e template < typename T1, typename T2 > \
Lklb static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Bpp(5 以后可以直接用
WDF6.i ? DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
]F
srk 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
Q*8efzgs| (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。。。)
Ws:+P~8 FDTC?Ii O $k^&
X
` 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
=\gK<Xh ^C~t)U template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
;aDYw [ class unary_op : public Rettype
Q|7;Zsd: {
Sr+ & Left l;
%Mf3OtPiJW public :
TNlS2b1 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
~|&To> ]uXmug template < typename T >
@5{h+ ^ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
E&0]s {
B~`:?f9ny5 return FuncType::execute(l(t));
b&!x.+d-z }
9>ML;$T& P.3kcZ template < typename T1, typename T2 >
P(B&*1X typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
B3Ws)nF" {
6 -IThC return FuncType::execute(l(t1, t2));
+<'>~lDg }
hy"=)n( } ;
TE-(Zil\ ;RS^^vDm s:JQV 同样还可以申明一个binary_op
G& @_,y| R:U!HE8j template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
U/jCM?~ class binary_op : public Rettype
JnS@}m {
-932[+ Left l;
; g\rY Right r;
{i)FDdDGD public :
Thuwme binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
9G)fJr[c xpWY4Q template < typename T >
&G_XgQsg{ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
QxiAC>%K {
t]+h. return FuncType::execute(l(t), r(t));
vlPViHF. }
UxvT|~" =W"9a\m template < typename T1, typename T2 >
Oe&gTXo typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
K%YR; )5A {
b"eG8 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
!wIrI/P7# }
.F@ 2C
} ;
4K$_d,4`U R2y~+tko? s\.\z[1 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
.`^wRpa2M 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
i*e'eZ;) DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
a>#]d 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
_^p\
u 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
"T.Qb/97@ 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
@UW*o&pGqL 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
4d%QJ7y 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
@|fT%Rwho< 下面是修改过的unary_op
Nx<fj=VJ 43Ua@KNi template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
PDpDkcy|QM class unary_op
_.5ABE {
dQI6.$? Left l;
moE!~IroG gCaxZ~o public :
~y1k2n ?:#$btmn? unary_op( const Left & l) : l(l) {}
M8|kmF\B 6o~CX template < typename T >
a[RqK# struct result_1
/;`-[ {
QVe<Z A8N; typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
d>Ky(wS } ;
B+[L/C}=; v8\pOI}c template < typename T1, typename T2 >
uOb}R struct result_2
Z+
)<FX {
-Hg,:re2 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
V(F1i%9l g } ;
#./8inbG }M &hcw< template < typename T1, typename T2 >
1
Lz typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Y"E*#1/ {
,ZvlKN return OpClass::execute(lt(t1, t2));
_nec6=S6( }
Qo+Y wcW}Sv[r template < typename T >
]
jycg@=B typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vzZ"TSP {
6 IKi*} return OpClass::execute(lt(t));
I~25}(IDZ" }
]_2<uK}fg r-5xo.J' } ;
_Q}vPSJviC sLW e \o _q`f5*Z[ 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
>H,PST 好啦,现在才真正完美了。
*[tLwl. 现在在picker里面就可以这么添加了:
H'x_}y a@N
1"O template < typename Right >
c6LPqPcN picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
yS@xyW / {
H~?p,h return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
eI+p }
HQ^:5XH 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
o_PQ]1 D>K=D" K<fB]44Y 'V}4_3#q WP4"$W 十. bind
YH{FTVOt{C 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。
I1!m;5-c9k 先来分析一下一段例子
HQV#8G#B E*8).'S%k 4?l:.\fB: int foo( int x, int y) { return x - y;}
XvkFP'%i/ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
K b
z|h,< bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
>{#QS"J# 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-o54e$4Cq 我们来写个简单的。
k
Hh0&~( 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
^Dys#^ 对于函数对象类的版本:
!}L
cJ }?[a>.]u template < typename Func >
(BY5omlh struct functor_trait
pt~b=+bBm {
gU@BEn} typedef typename Func::result_type result_type;
z=Khbh } ;
I->4Q&3 对于无参数函数的版本:
N683!wNX `yrJ }f template < typename Ret >
<[tU.nh struct functor_trait < Ret ( * )() >
S3?U-R^` {
9/6=[) typedef Ret result_type;
I|)U>bV } ;
AHn
Yfxv_ 对于单参数函数的版本:
z:JJ>mxV SHN'$f0Mb template < typename Ret, typename V1 >
1^ y^b{ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
)%~<EJ*&Z {
$J]o\~Z J typedef Ret result_type;
yQquGu } ;
>?GCH(eW% 对于双参数函数的版本:
b!z kQ?h >e QFY^d5 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
HI{IC!6 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
nmUMg {
)"f*Mp typedef Ret result_type;
wQN/MYF[ } ;
/t_AiM,( 等等。。。
xRm~a-rp 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
~A-D>.ZH fnn/akGKI template < typename Func >
;g_<i_*x# struct func_return
7SjWofv {
`r*bG= template < typename T >
] F2{:RW struct result_1
]McDN[h: {
+XL|bdK typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
zC_@wMWB } ;
"j?\Ze* 'SnB7Y template < typename T1, typename T2 >
p=]z`t struct result_2
swG!O}29OX {
2q%vd=T typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
MLt'tzgl } ;
n{xL1A=9 } ;
;7N~d TBQ "$PX[: @JpkG%eK 最后一个单参数binder就很容易写出来了
E>k!d'+tb *[b22a4H( template < typename Func, typename aPicker >
.@3bz
class binder_1
9AHxa {
Ae>:i7.V Func fn;
x^/453Lk aPicker pk;
?m dGMf) public :
5ii:93Hlj h"On9 template < typename T >
')1p struct result_1
yo_;j@BGR {
4,?ZNyl typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
3nX={72<b } ;
-)p| i~j^A ]rc=oP; template < typename T1, typename T2 >
'+E\-X struct result_2
4'`y5E {
[K"&1h<> typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
8d8GYTl b) } ;
KN"<f:u ZMmf!cKY:' binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
"E%3q 3|"l &T\,kq>) template < typename T >
Pze{5! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
NLF6O9 {
g\=e86 return fn(pk(t));
PR~9*#"v.. }
s)j3+@:# template < typename T1, typename T2 >
pEX|zee typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
>IE`, fe {
do=s=&T return fn(pk(t1, t2));
HiTj-O }
>PONu]^ } ;
esK0H<] Ygfv? +~eybm; 一目了然不是么?
n
?+dX^j 最后实现bind
f%Vdao[ ;B6m;[M+ Pm!/#PtX template < typename Func, typename aPicker >
%)!b254 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
1eMz"@Q9 {
>PoVK{&y return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
qfsu# R }
RzN9pAe ?$Ii_. 2个以上参数的bind可以同理实现。
zM!2JC 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
-VkPy<) v `7` ' 十一. phoenix
N_| '`]D Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
)@a_|q@V x0$# 8 for_each(v.begin(), v.end(),
(?lKedA>2 (
zb& 3{, do_
|7%#z~rT [
<-F[q'!C1 cout << _1 << " , "
Bf{c4YiF ]
|}naI_Qudv .while_( -- _1),
!\/J|~XZ cout << var( " \n " )
eD?f|bif )
J0,;F9<C#X );
gMUCVKGf E% d3}@ 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:
pW1(1M)[%Z 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
jC_m0Iwc operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
c@/K} 那么我们就照着这个思路来实现吧:
g<PglRr" m+9~f_} s|d"2w6t template < typename Cond, typename Actor >
vmIt!x class do_while
Rxk0^d:sNi {
i;mA| Cond cd;
H?tX^HO:q Actor act;
l{4rKqtX public :
)k6kK} template < typename T >
'O[0oi& struct result_1
h#(J6ht {
l-<EG9m@ typedef int result_type;
6"<q{K } ;
tl+ 9SBl f&NXWo/ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
B`wrr8"Rz 0=Mu|G|Z template < typename T >
_FtsO<p)" typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
QI*<MF,1 {
,WQg.neOA do
v]X*(e {
K410.o/=- act(t);
6Eyinv }
aKC,{}f$m while (cd(t));
}B@44HdY return 0 ;
2i)vT)~ }
h@%a+ 6b? } ;
I@q(P>]X9 @~8* 5dkXDta[G 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
XN}^:j_2 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
P9jPdls 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
?3a:ntX h 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
FP>.@ Y 下面就是产生这个functor的类:
xA SH-9 ]3]=RuQK2 3H,?ZFFGz template < typename Actor >
J/B`c( class do_while_actor
jchq\q)_z {
{pk]p~ Actor act;
)SyU public :
7mtX/w9 do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
?,^Aoy 1"UHe*2 template < typename Cond >
9A ?)n<3d picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
AH?4F" } ;
+l<l3uBNS BV=~!tsl 2(H-q( 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
d;.H9Ne 最后,是那个do_
52t6_!y+V RZP7h>y6@ MIdViS.g class do_while_invoker
tR(nD UHV5 {
T(
fcE public :
bk:mk[ template < typename Actor >
`T3B do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
y~^-I5!_ u {
v-DZW, return do_while_actor < Actor > (act);
y_r(06"z1 }
FaQc@4%o } do_;
@7K(_Wd L :Ldk 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
q5{h@}|M 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
SM\qd4 最后来说说怎么处理break和continue
i>e?$H,/ 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。
%S/?Ci 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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