一. 什么是Lambda
{po f=G 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
Up|>)WFw" 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,
Jb4A!g5C UZq1qn@+ jQ[M4)>_k` Vn1hr;i] class filler
Wr+1G 8 {
RIQw+RG> public :
Ul?92 void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
2r~&+0sBP } ;
=-GHs$u%f N2_9V~! YDMimis\H5 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:
baVSQtda b 7%O[ l-mf~{ <DjFMTCN for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
ZD'fEqM dzIcX*" +gZg7]!Z 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
.+|HJ( B?BB ~=$0=)c fqoI(/RWP 二. 战前分析
~*OQRl6F 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。
$#3O:aW 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
E8_j?X1 N/wU P zX{O"w for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
K4\{G /* --------------------------------------------- */
@>>8CU^~ vector < int *> vp( 10 );
=Q\z*.5j. transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
F];"d0O#5 /* --------------------------------------------- */
}V20~ hi sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
vL>cYbJ< /* --------------------------------------------- */
'Z(KE2&? int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
{y5v"GR{YM /* --------------------------------------------- */
HPz9Er for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
sGg=4(D /* --------------------------------------------- */
DhN{Y8'~ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
vD,ZEKAN OVwcjhQ )uj:k*`) %2H0JXKa, 看了之后,我们可以思考一些问题:
(u/-ud1p 1._1, _2是什么?
&hTe-Es 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。
Z7\}x"hk 2._1 = 1是在做什么?
$KSdNFtM)A 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。
MHl ffj 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。
DC9\Sp? /wt!c?wR +JyD W%a:L 三. 动工
Ptt 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
,iUWLcOM 7T\LYDT ivgV5)". ((& y:{?G template < typename T >
HPGIz!o class assignment
uPe&i5YR {
Fe
r&X T value;
}PC_qQF public :
35q4](o9" assignment( const T & v) : value(v) {}
@2yoy&IO template < typename T2 >
wwvS05=[T T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
,.<[iHC}9 } ;
/nPNHO>U U z*7J $,b1`* 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
vkR,Sn 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
n]%T>\gw u&M:w5EM G+_Q7-o&d6 `6No6.\J class holder
"dkDT7 {
ES4[@RX public :
a^#\"c template < typename T >
)ajF ca@v assignment < T > operator = ( const T & t) const
qsA`\%]H {
{)CN.z:O return assignment < T > (t);
:@~Nszlb }
pW7#&@AR } ;
b41f7t= T)Uhp r(ZMZ^ 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
3D}rxI8N S5+W<Qs static holder _1;
@cS(Bb!(M Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
e{Y8m Xu VYo2m for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
{ Mv$~T|e7 而不用手动写一个函数对象。
LykB2]T 6)]zt lZ*V.-D^] +Oafo|% 四. 问题分析
it.'.aK4 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。
pba`FC4R 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。
mS9ITe
M 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
"y7IH
GJ\3 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Zk+c9, q 下面我们可以对这几个问题进行分析。
EyDH-}Y Ivx]DXR| 五. 问题1:一致性
}8LTYn 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?|
4(D1/8 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
lzbAx
PKg>|]Rf. struct holder
/D>G4PP< {
L!LhH //
2[X\*"MQ2 template < typename T >
ra|Ku! T & operator ()( const T & r) const
OnND(YiX {
\sEH)$R' return (T & )r;
ukDaX }
Vpe\Okt: } ;
nr?| !gj ^|lw~F 这样的话assignment也必须相应改动:
M\D25=( oIv\Xdc8 1 template < typename Left, typename Right >
jmJeu@( class assignment
DmiZ"A {
~N]pB]/][ Left l;
5_+pgJL Right r;
1a
t Q9 public :
%hVI*p3 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
aflBDo1c template < typename T2 >
y4N2gBTKu T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
o#QS: '| } ;
q+U&lw|"w V)Ze>Pp 同时,holder的operator=也需要改动:
Lk]W? Nz%Yi?AF template < typename T >
/wPW2<|"X. assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
B&"c:)1
C2 {
<AN5>:k[pM return assignment < holder, T > ( * this , t);
M-/2{F[ }
=h\uC).t& Wg=q lux- 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
oIGF=x,e8 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
OjurfVw ?D+H2[n\a
return l(rhs) = r;
[mFgo
il 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
~BC~^D&WD 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
@e2P3K gg 2Ft#S8 template < typename Tp >
'kHa_ class constant_t
"%ZAL\x {
'iX y?l const Tp t;
42=/$V public :
&*; Z(ul&9 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
#F#M<d3-2
template < typename T >
A2''v3-h8 const Tp & operator ()( const T & r) const
g(l:>=g]? {
9)$gD return t;
br')%f}m }
@7J;}9E } ;
N>IkK*v 4U*CfdZZ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
rw#?NI: 下面就可以修改holder的operator=了
.>NPgdI 1IN^,A]r2h template < typename T >
"DSRy D0M assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
>/'/^h {
oO9yI^ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
#]J"j]L }
hR,5U=+M7 GpCjoNcW{ 同时也要修改assignment的operator()
0Vj!'=Ntv *0z'!m12 template < typename T2 >
ZOy^TR T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
3K%_wCZ 现在代码看起来就很一致了。
pg3h>)$/ .[o`TlG% 六. 问题2:链式操作
;FnS=Z 现在让我们来看看如何处理链式操作。
vvP]tRZ 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。
-Xt0=3, 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。
B<jVo%og 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。
?&bB?mg\ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
R(IYb%L Qb@i_SX(fs template < typename T >
@DK`#, struct result_1
0W ,.1J2* {
$spk.j typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
Ub`vf4EB } ;
-_irkpdC[ ORhvo,.u 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
:_pn| 7%5EBH & template < typename T >
.QB)Y* z struct ref
?L6pB]l8b {
!"dAwG?S typedef T & reference;
m:c .dei5 } ;
@cn8 m template < typename T >
Nq#B4Zx struct ref < T &>
EU.!/'< {
n7L|XkaQ typedef T & reference;
j5G=ZI86y } ;
MbXtmQ%C8 e,T^8_> 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
{11xjvAD )^m"fQ+ template < typename T >
2!GyQ@&[W typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
C;']FmK] {
%nyZ=&u return l(t) = r(t);
&S8,-~U }
c N~F32< 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
>`I%^+z 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
f'OcW*t t<MO~_`! 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
tfVlIY< _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
~;0W
+ _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
~$m:j]; +5 调用divide的对象返回一个add对象。
5QZ}KNJ|t~ 最后的布局是:
C%AN4Mo Add
f s2}a / \
K?*p|&Fi?8 Divide 5
<J-.,: / \
:*eJ*(M _1 3
[H{2<! 似乎一切都解决了?不。
[vOk= 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。
X08[,P#I 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。
R6\|:mI,$ 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:
op61-:q/ t4+bRmS`_ template < typename Right >
pI(
H7 ( assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
x| r# Right & rt) const
.@@&q4=& {
15R:m:T return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
yv\
j&B| }
e)aH7Jj# 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
S0?e/VWy 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。
4{LKT^(!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。
|l:,EA_v| 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。
q>[}JtXK 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。
_^`TG]F 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?
(8Te{K h' 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:
69N8COLB o_cAelI[! template < class Action >
ftP]WGSS> class picker : public Action
K[i&!Z&
{
<=@6UPsn2 public :
ek` 6 Uf picker( const Action & act) : Action(act) {}
L[MAc](me- // all the operator overloaded
mX GW+ } ;
NGkWr c!] yT0v&s 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\u3$nGL1` 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
;TboS-Y Xuj=V?5 template < typename Right >
!qTP picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
jV(b?r)eT{ {
!jRs5{n^Ol return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
I|_U|H!` }
#-kx$(''V __[bKd. Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
Y/qs\c+ 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。
8^hbS%s! 'S6JpWG1 template < typename T > struct picker_maker
#xt-65^ {
4\m#:fj % typedef picker < constant_t < T > > result;
lSBu,UQP } ;
8jz7t:0 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
(*Q8!"D^6 {
~>S? m; typedef picker < T > result;
vGD D } ;
AhQsv.t 7kmd.< 下面总的结构就有了:
E<77Tj 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 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。
2]+f<Z[/ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
7:n OAN}% 至此链式操作完美实现。
:Kk+wp}f# h4=7{0[ vd0uI#g%# 七. 问题3
Og2G0sWRf 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。
~U1M-<IX =|IY[2^ template < typename T1, typename T2 >
0t -=*7w% ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(gb
vInZ {
5KL??ao- return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
no7Q%O9 }
1.z]/cx<y lj@ibA] 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:
$TFWum9wO ~D_Wqr template < typename T1, typename T2 >
@^,9O92l struct result_2
5`{u! QE {
Rz=wInFs typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
E/3<8cV } ;
;f9a0V s SH;:bLk_ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
FXFyF*w2 这个差事就留给了holder自己。
~iU@ns|g\ AQgm]ex< AzFS6<_ template < int Order >
@P6*4W class holder;
sQ8kLS_q8 template <>
f<*-; class holder < 1 >
zc5>)v LH= {
Aw=GvCo< public :
?Y_!Fr3V template < typename T >
ETrL3W< struct result_1
S=g E'"LT {
uX~YDy typedef T & result;
<E\vc6n } ;
pu
Z0_1uN template < typename T1, typename T2 >
`WlQ<QEi struct result_2
I4MZJAYk {
#EIcP=1m4 typedef T1 & result;
_E4_k%8y } ;
-k,?cEjCs template < typename T >
betTAbF typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Z2&7HTz {
~A,(D- return (T & )r;
2R~[B]2"r }
A\QrawBp0l template < typename T1, typename T2 >
osI0m7ws: typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
.'=-@W* {
w!
':Ws return (T1 & )r1;
YL9Tsw }
Fz^5cxmw } ;
!b'!7p
T)*tCp] template <>
Jek3K& class holder < 2 >
06>+loBG {
2 D!$x+| public :
qz.WF8Sy2 template < typename T >
t[X,m]SX struct result_1
*KDwl<^A {
~Ut?'}L(
d typedef T & result;
1JF>0ijU@ } ;
wo_iCjmK template < typename T1, typename T2 >
rwY{QBSf struct result_2
c}D>.x|] {
qaEWK0 typedef T2 & result;
`&g1`vg } ;
xQ\S!py- template < typename T >
+3o
4KB} typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
4/E>k <MA {
jn#Ok@tZ return (T & )r;
bXK$H=S Bz }
},vVc/ template < typename T1, typename T2 >
<(B: "wI typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
k~pbXA*u {
BnIZ+fg= return (T2 & )r2;
,=y8[(h }
DWcEl: } ;
81Ityd-} G?v]|wdI o3>D~9 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> >。
bT c'E# 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
^li(q]g1! 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
fg~9{1B yMBFw:/o return l(i, j) = r(i, j);
j8{,u6w)- 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
HD9+4~8 #{suH7 return ( int & )i;
<!I^ xo[ return ( int & )j;
H&=3rkX 最后执行i = j;
<"
F|K!Tz 可见,参数被正确的选择了。
5.FAuzz j!hdi-aTU S}XVr?l2O R#33ACCX _U/C G<n 八. 中期总结
yB,{:kq7D 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:
C9}m-N 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
^+q4* X6VB 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
O7GJg;>? 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
l?swW+x\ YztW1GvI hNGD`"U :h60 !L\P.FP7b LFV',1+ 九. 简化
8f{;oO 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。
xlU:&=| 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
$09PZBF,i 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
S#l6=zI7^R 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
?q+^U>wy& +-*/&|^等
n8vteGQ 2. 返回引用。
]0&ExD\4 =,各种复合赋值等
+
c"$-Jr 3. 返回固定类型。
VN!+r7w' 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
@E@5/N6M 4. 原样返回。
b^I(>l- operator,
UO{3vry48 5. 返回解引用的类型。
%K|+4ZY3 operator*(单目)
0-a[[hL? 6. 返回地址。
/QK H30E operator&(单目)
_|%l) KO 7. 下表访问返回类型。
li
Hz5<| operator[]
U6Ws#e 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
qD/X% `>Q operator<<和operator>>
)/2J|LxS =hse2f 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{#1O=Gi 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
m? #J`?E r%DaBx!x8 template < typename Left >
L-\o zp struct value_return
#3m7`}c {
s@c.nT%BYL template < typename T >
z3X:.% struct result_1
Jg\1(ix {
`tb@x ^ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
9?~K"+-SI } ;
a="\?L5 C-6m[W8S template < typename T1, typename T2 >
|w7D&p$ struct result_2
_YM]U`* {
g=)djXW typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
21\t2<" } ;
?c!W*`yP } ;
!WD~zZ|
!W ,pjW%Y hi(uL>\ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
MH8 Selnv YPY'[j(p`n 下面我们来剥离functor中的operator()
9q=\_[\[ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
+@c-:\K% r-+S^mOE] return l(t) op r(t)
QTNE.n<? return l(t1, t2) op r(t1, t2)
S@'yuAe*G return op l(t)
Q|`sYm'. return op l(t1, t2)
,9:0T LLR return l(t) op
OVE5:)$x return l(t1, t2) op
[,1\>z|& return l(t)[r(t)]
b jq1", return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
!ufSO9eDx" z2GT9 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
xep!.k x 单目: return f(l(t), r(t));
=p
lG9 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
o/U"'FP 双目: return f(l(t));
[sT}hYh+ return f(l(t1, t2));
!] -ET7 下面就是f的实现,以operator/为例
YdI&OzaroE 1ukCH\YgU struct meta_divide
MiX*PqNTM {
34$qV{Y%y template < typename T1, typename T2 >
wv eej@zs static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
%HNe"7gk {
-brn&1oJ return t1 / t2;
B[I
a8t }
=n}+p>\s } ;
?_+h+{/@B l{7q( 这个工作可以让宏来做:
*:*Kdt`'G $ 4&
) #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
^j1WF[GiSO template < typename T1, typename T2 > \
*k]izWsV* static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
4l6+8/Y 以后可以直接用
jo-qP4w DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
;DkX"X+ 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
Zu$30&U (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。。。)
>c~Fgs XSu9C zx&I ~S],)E1w 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
UqP %S$9 "t{|e6
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
jE!W&0 class unary_op : public Rettype
{=Y.Z1E: {
*W#_W]Tu Left l;
vPV=K+1 public :
V=@M!;'< unary_op( const Left & l) : l(l) {}
!]W}I f/r@9\x template < typename T >
k lRS:\dW typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
R9/(z\'} {
8?L7h\)- return FuncType::execute(l(t));
6+MZ39xC }
QzwA*\G &wlSOC')j template < typename T1, typename T2 >
9K>$ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
oM=Ltxv} {
QT5,_+ho return FuncType::execute(l(t1, t2));
eQ}o;vJN }
)V}u}5 } ;
=)B@ `" 8h&Ed=gi v.08,P{b 同样还可以申明一个binary_op
6S;-fj #gw ys
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
| %Dh class binary_op : public Rettype
UqaLTdYG {
BwN65_5p Left l;
F+Qp
mVU Right r;
X]?qns7 public :
d$uh.?F5 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Ie#LZti ddDl~&}o template < typename T >
3H0~?z_ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
edt(Zzk@3- {
$e=pdD~ return FuncType::execute(l(t), r(t));
^K4#_H#" }
3[RbVT 7b,5*]oZ template < typename T1, typename T2 >
k!gft'iU typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`TM[7' {
P"`OuN return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
`ySmzp }
Fm@G@W7,m } ;
QU/Q5k x[Xj[O w l.#{@J]< 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
tL?nO#Qx 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
P
+U=/$o DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
ORPQ1%tu 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。
g?qh 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
H7 acT 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。。。
6{rH|Z 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
.".xNHR# 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)
%m:T?![XO 下面是修改过的unary_op
9kcp( 4}:a"1P" template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
WlHw\\ur class unary_op
<Z^t^ O {
q' };.tv Left l;
&8R %W"<K $gsn@P>" public :
6Sh0%Fs )NeI]p unary_op( const Left & l) : l(l) {}
6,j6,Q(67 9Wng(ef6G template < typename T >
9/OB!<*V| struct result_1
=4z:Df {
d[+ xLa typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
GWZ0!V } ;
V\8vJ3.YV _5I" %E;S template < typename T1, typename T2 >
SRq0y,d struct result_2
k$nQY {
yBKkx@o#z typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
{s} @$rW } ;
>jjuWO3T Ug=8:a(U. template < typename T1, typename T2 >
K29]B~0%E typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
[xT2c.2__J {
24_F`" :-= return OpClass::execute(lt(t1, t2));
2F(zHa }
lgTavs ~ g$Pb[V template < typename T >
,o-BJ
069 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
s$e0;C!D {
PdG:aGQ> return OpClass::execute(lt(t));
(9x8,f0z }
gCAWRNp mT\!LpX } ;
YK#bzu ,! n0#HPI" 6P;JF%{J 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
w^09|k 好啦,现在才真正完美了。
%7q,[g8 现在在picker里面就可以这么添加了:
ETe,RY (NUwkAOM} template < typename Right >
/!,>P[Vx picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
"YD<pRVB {
N ?0T3-/K return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
a?%X9 +1A }
;bq_Y/" 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
s<x2*yVUA SLRQ3<0W_ 31-%IkX+k h0`@yo
Jla ;^X 十. bind
vsg"!y@v 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
*,!6#Z7 先来分析一下一段例子
GYYk3\r 'VCF{0{H~ MnUal}MO int foo( int x, int y) { return x - y;}
g!5`R`7 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
8)3g!3S bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
g9I2 e<;o 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
q?'*T?| 我们来写个简单的。
[#V?]P\uV 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
fLl~a[(5 对于函数对象类的版本:
7u-o7#,X2 )2C`;\/: template < typename Func >
pA9^-:\* struct functor_trait
he;;p ="!* {
[5^"U+`{x typedef typename Func::result_type result_type;
KOVGwEj } ;
TG'_1m*$ 对于无参数函数的版本:
!Z2?dhS b_@MoL@A! template < typename Ret >
!\.x7N<)0 struct functor_trait < Ret ( * )() >
OF*m9 {
z/aZD\[_ typedef Ret result_type;
,
}O>,AU } ;
sI/Jhw) 对于单参数函数的版本:
|]sh*<:?, 57^X@ra$ template < typename Ret, typename V1 >
}2;~':Mklz struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
>p Y0f } {
Q1? !,a typedef Ret result_type;
6VpT*,2d~ } ;
8R}CvzI 对于双参数函数的版本:
'v iF8?_ rkh+$*t@i7 template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
=B_vQJF2 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
#-kG\} {
:786Z,') typedef Ret result_type;
'Y{fah } ;
7<['4*u 等等。。。
@DG$ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
nn!W-Bsqjh Lgl%fO/<t template < typename Func >
.XQ_, struct func_return
Xl^=&!S>me {
:G\f(2@ template < typename T >
"pGSz%i- struct result_1
A46z2 {
~YO99PP typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
aj;OG^(!2_ } ;
X@JrfvKv[d -E_lwK template < typename T1, typename T2 >
H7!j5^ struct result_2
gwwYz]'d>r {
R:8\z0"L* typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
X;/~d>@ } ;
>sk vg } ;
k!-(Qfz H|&[,&M> seO7/h_a 最后一个单参数binder就很容易写出来了
|E)-9JSRy 8V$pdz| [ template < typename Func, typename aPicker >
Kv3cKNvu~ class binder_1
HAJK%zLc {
dNd(57 Func fn;
C{7
j<O aPicker pk;
<pzCpF< public :
^)|8N44O @}sxA9a template < typename T >
@ov*Fh struct result_1
stn/ {
{akS K typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
F2jZ3[P } ;
q^5j&jx Vl iK&s_}i: template < typename T1, typename T2 >
.dqV fa struct result_2
vV5dW {
i}d^a28 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
J${'?!N } ;
a B(_ZX'L $J]VY;C! binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
`<}Q4p Wx~N1+ template < typename T >
O"%b@$p\L typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
gl k-: # {
<:(pnw*L return fn(pk(t));
K ?R*
)_ }
wrtJ8O( template < typename T1, typename T2 >
@D$^-
S6 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
D}.Pk>5 {
5%` fh% return fn(pk(t1, t2));
>ucVrLm,X }
!'yCB9]O } ;
Q7V*~{ D jzHEqiH TU-aL 一目了然不是么?
:.2Tcq 最后实现bind
8\V Ii*tux!S |r|<cc# template < typename Func, typename aPicker >
r
.&<~x picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
#ZzFAt {
H@-txO1`:: return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
VR5CRNBJ }
OD;-0Bj 8:D|[u;iG 2个以上参数的bind可以同理实现。
{nr}C4]o 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。
SK6?;_ ]x;*Z& 十一. phoenix
QB3vp4pBg@ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
-MA/:EB *F4"mr|\ for_each(v.begin(), v.end(),
,RA;X (
\Uz7ar#, do_
`]u!4pP" [
9i^dQV.U= cout << _1 << " , "
7,^.h<@K ]
te<lCD6 .while_( -- _1),
Un~
}M/ cout << var( " \n " )
d9qA\ [ )
cN{(XmX5n );
E((U=P}+g \vKKq/f 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:
@2X{e7+D 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
?QbxC,& i operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
m|/q
o 那么我们就照着这个思路来实现吧:
c] '-:= T_=IH~" @7}]\}SR template < typename Cond, typename Actor >
[B2g{8{! class do_while
"t
^yM`$5[ {
,NA _pvH) Cond cd;
u#Z#NP ~F0 Actor act;
X~o6Xkg public :
_ Vo35kA template < typename T >
-jPrf:3) struct result_1
l`mNOQ@}' {
}Dc7'GZ typedef int result_type;
ab@1JAgs } ;
rBLcj;, ab!Cu8~v do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
ua8Burl7 DwNEqHi template < typename T >
8*7,qX typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
O]1aez[ {
z, f do
`B%IHr {
JNx;/6'd, act(t);
?c6`p3p3L }
@5,Xr`] while (cd(t));
G.B~n>}JU, return 0 ;
Vx#n0z }
!5VT[w
1 } ;
OMz_xm.UPi 4\pUA4 ?]]7PEee* 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
NGs@z^&V 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
"oLY";0(= 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
?E6C|A$I 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。
R[bI4|t 下面就是产生这个functor的类:
+>BD^[^^ 5<RZht$i aBblP8)8;K template < typename Actor >
hVl^vw7o class do_while_actor
1$toowb"Zy {
lmbC2\GT Actor act;
y7@q]~% public :
WW[G ne do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
%h^ f?.(: o'*7I|7a template < typename Cond >
nf,u'}psdJ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
`;v5o4.` } ;
[6}>? Wu|ANc 6_zyPh 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
EL gq#z 最后,是那个do_
|<Rf^"T ;UPI%DnE] nm{J class do_while_invoker
/s|4aro {
<"HbX public :
^E}};CsT template < typename Actor >
@";zM& do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
u~7
,v {
.{-C* return do_while_actor < Actor > (act);
[7sy}UH }
D%,AdR"m } do_;
VqBb=1r%o7 Z+M* z; 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
wu`P=- 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
0hoi=W6AQ 最后来说说怎么处理break和continue
72akOx
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。
W"&Y7("y 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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