一. 什么是Lambda
y^0
mf| 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
xig4H7V 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,
q$7w?(Lk V36u%zdX5n [_T6 Ly46S class filler
>O]u4G! {
P*|qbY public :
y3XR:d1cg void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
}|UTwjquBD } ;
Vp$<@Y /np05XhEa G^ShN45 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:
:3N6Ej VwN=AFk
Oj Tuz~T
_M f_|pl^ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
h3e
%(a Z-j?N{3& fQU5' wGp 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
cb=ixn fJ GwT ~@#s<a,%; j'x@P+A 二. 战前分析
-!lSk?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。
I*z|_}$ 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
8\F|{vt# ?
KDg|d `3eQ#, G! for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
#.<Dq8u /* --------------------------------------------- */
-G[TlH06 vector < int *> vp( 10 );
\zh`z/=92 transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
:]JMsa6 /* --------------------------------------------- */
)Vz=:.D sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
vs^)= /* --------------------------------------------- */
g#Z7ReMw int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
=qvn?I^/ /* --------------------------------------------- */
4`Cgz#v
{ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
zr ~4@JTS /* --------------------------------------------- */
!eHQe7_ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
5d;(D i5z L)i6UAo B='(0Uxy- !a4`SjOgu 看了之后,我们可以思考一些问题:
')T*cLQ>< 1._1, _2是什么?
]`q]\EH 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。
%!7A" >ai 2._1 = 1是在做什么?
c8N pk< 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。
zh{I;~syh 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。
(M?VB*sm0 _Tf
%<E \#v(f2jPF 三. 动工
J8B0H1 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
DaBy<pGb? iu9+1+- ,V9r2QY .?5~zet#; template < typename T >
vA{DF{S4 class assignment
}tW1\@
= {
!gL1 T value;
2K^xN]]rG public :
B qo#cnlG assignment( const T & v) : value(v) {}
+y_V$q$G template < typename T2 >
-k
}LW4 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
TyvUdU } ;
I^)_rOgM Rzyaicj^c bZ#KfR 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
th{ie2$ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
peew<SX x6Tpt^N} HqI[]T@ Y=i_2R2e2 class holder
S\ K[l/ {
uF ;8B]" public :
_}j6Pw' template < typename T >
og1Cj{0 assignment < T > operator = ( const T & t) const
*x)u9rO] {
dP<i/@21Wm return assignment < T > (t);
V#B'm?aQ }
R|k!w] } ;
&k`/jl;u tI 7H4\AG\> 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:
m2l0`l~T8 cR&d=+R& static holder _1;
;Za^).= Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
sHPlNwyy f7a"}.D$ for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
Pz|}[Cx- 而不用手动写一个函数对象。
M=fhRCUB ('`mPD, ~(L&*/c =y^g*9}_ 四. 问题分析
s]HJcgI 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。
Gx|/
Jq 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。
#4AqWyp#f 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
ivSpi?
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
?btX&:j2P 下面我们可以对这几个问题进行分析。
ti<;>P[4 ZSB;4 ?:h 五. 问题1:一致性
fc<,kRp 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?|
#bb$Icmtk 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
rW)}$|-Z PKev)M;C+ struct holder
uZP(-} {
Qqd +=mgc //
/GA-1cS_(
template < typename T >
5r0Sl89J T & operator ()( const T & r) const
!MOcF5M {
PkOtg[Z return (T & )r;
{\VmNnw }
/AIFgsaY } ;
;
X/'ujg yn2k!2]&T< 这样的话assignment也必须相应改动:
m~@Lt~LZs G&yF9s)Lvs template < typename Left, typename Right >
YCBUc<) class assignment
>qdRqy)DC {
+p-S36K~,7 Left l;
RRtOBrIedI Right r;
km}E&ao public :
3P*"$ fH assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
rY"EW"y template < typename T2 >
]Gl5Qf:+z T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
`)H|
&!wT } ;
o6X<FE#8 +7t: /_b~ 同时,holder的operator=也需要改动:
S3dcE"hg Egl1$,e template < typename T >
i;#AW($+a assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
7':<I-Fm {
<*opVy^ return assignment < holder, T > ( * this , t);
jG^OF5. }
ra]\!;}L0 UQ2;Dg G% 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。
mW."lzIl 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
#~6X9,x= HmpV;
<t3 return l(rhs) = r;
(Jy >,~O 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。
z6OJT6<' 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
!Mk]% Z?'?+48xv4 template < typename Tp >
Wp=:|J class constant_t
6
wD {
Eqh&<]q const Tp t;
+B
OuU# public :
68!=`49r> constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Z15b'^)?9 template < typename T >
4hV~
ir const Tp & operator ()( const T & r) const
M5B?`mTl {
lJ<(
mVt return t;
N4,!b_1 }
)eWg2w ] } ;
YifTC-Q; 1<f,>BQ+ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
p B79#4 下面就可以修改holder的operator=了
oSoU9_W /7b$C]@k template < typename T >
I=V]_Ik4N assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
7/Mhz{o;W {
(a8oI)~ return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
r)Iq47Uiw }
?E7.x%n7X5
av!~B, 同时也要修改assignment的operator()
D^2yP~( +|Qe/8Q template < typename T2 >
!'%`g,,r T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
$!"*h
现在代码看起来就很一致了。
v:Z.8m8D FuO'%3;c 六. 问题2:链式操作
gx6$:j; 现在让我们来看看如何处理链式操作。
}!Xj{Eoc 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。
xW'(]Z7_ 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。
+tFl 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。
2<+9lk 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
RkBbu4uQ- :WdiH)Zv template < typename T >
"ZFK-jn/ struct result_1
MXuiQ;./ {
ESv&x6H typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
\YsYOFc| } ;
6Vc&g TWJ%? /d 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:
?1MaA #3Jn_Y%P. template < typename T >
4O3-PU>N struct ref
g R)
)K) {
54,
( ; typedef T & reference;
n>I
N J } ;
[
f`V_1d3 template < typename T >
"npLl]XM struct ref < T &>
. xdSUe {
b$'}IWNV typedef T & reference;
a(`@u&]WZ } ;
i9k/X&V mGqT_
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
q/yL={H? Sf*b{6lcC template < typename T >
Gd%E337d typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
nc.X+dx: {
*f$wmZ5A return l(t) = r(t);
qU,u(El }
3.s.&^ 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。
]
'ybu&22 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
[D%5Fh\0 )F)
(Hg 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
yPza _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
o@KK/f _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
.`K<Iug1 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
|Ptv)D 最后的布局是:
[.NG~ cpb Add
[Dq!t1 / \
Qtpw0t" Divide 5
DZ Q=Sinry / \
Ljjuf=] _1 3
BSB;0O M 似乎一切都解决了?不。
/<$\)|r 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。
&*N;yW""f 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。
F"Y.'my8 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:
Sq,x57- Cl5l+I\1 template < typename Right >
&I$MV5)u assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Q4,!N(>D Right & rt) const
3ud_d> {
Wc+)EX~KS return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
$kef_*BQg }
kKqb: 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Vyqj)1Z8> XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
P6ztP$M( 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。
&{c.JDO 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。
hf~'EdU 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。
G F-\WD 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?
o1kY|cnGH 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:
89[5a 9c@."O` template < class Action >
+bw>9VmG class picker : public Action
AsW!GdIN {
hc;8Vsa public :
RrGFGn{ picker( const Action & act) : Action(act) {}
j!:^+F/ // all the operator overloaded
&6`h%;a/& } ;
lef,-{X- R6A{u( 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。
`i,l)X] 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:
* Jy'3o ZYy?JDAO template < typename Right >
j%m9y_rg} picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
`'Af`u\R {
LzW8)<N return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
0//?,'. }
K*_5M $&Ntdn Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
fvDt_g9 oI 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
pp#xN/V#a F5|6* K template < typename T > struct picker_maker
\qAg]- {
"Vg1'd}f typedef picker < constant_t < T > > result;
3S~Gi, } ;
.MzVc42< template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
hv.$p5UY* {
\Y0o~JD typedef picker < T > result;
? %9-5"U[ } ;
AUm"^-@x#> x"9e eB, 下面总的结构就有了:
oK5"RW 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。
]c.1&OB7o 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。
1'[RrJ$Q picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
SCCBTpmf2B 至此链式操作完美实现。
a9ko3L gua +-##) bV5 { 七. 问题3
Cz%tk}2 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
Be=J*D!E=> H<|ilL'fX template < typename T1, typename T2 >
kf8-#Q/B ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
\~]HfDu {
R; wq return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
*oC],4y~D }
xV_,R'l jo8hVWJ7V* 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
<,r|*pkhp~ %MQU&H9[ template < typename T1, typename T2 >
&o$z[b struct result_2
7S_rN!E1i* {
sO,%Ok1 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
>VQP,J{ } ;
F~`Yh6v p5C:MA~* 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?
R aVOZ=^- 这个差事就留给了holder自己。
hmRnr=2N =ZE]jmD4P OD*\<Sc template < int Order >
G,#]`W@qhK class holder;
<QlpIgr template <>
-K 7jigac class holder < 1 >
llCBqWn {
b'!t\m public :
CWP),]#n template < typename T >
o=t@83Fh5 struct result_1
yMU>vr {
TSGJ2u5ie% typedef T & result;
g[Z$\A?ZbZ } ;
#Sxk[[KwH* template < typename T1, typename T2 >
cjf 8N:4N0 struct result_2
.l| [e {
66P'87G typedef T1 & result;
r\OunGUP } ;
WIe7>wkC template < typename T >
cBZKt typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
n9
LTrhLqp {
x)Y?kVw21" return (T & )r;
iP7
Cku}l }
toq/G,N Q template < typename T1, typename T2 >
@H{QHi typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
NUlp4i~Q {
D5o[z:V7" return (T1 & )r1;
S>-x<'Os }
Z*+0gJ<Y } ;
i`m&X6)\j ?ztI8I/ template <>
BB x359 class holder < 2 >
XX85]49`% {
BGtr= &Hq public :
B6N/nCvHK template < typename T >
-C]k YQ
struct result_1
#41xzN {
^#|Sl D] typedef T & result;
$pKlF0 . } ;
KASuSg+ template < typename T1, typename T2 >
+-DF3( struct result_2
OcA_m. {
|WiE`&?xP typedef T2 & result;
hA6
} ;
z%)~s/2Rs template < typename T >
eb6Ux typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
p<eu0B_V {
`!`g&:Y return (T & )r;
I~^t\iujs }
3 291"0 template < typename T1, typename T2 >
F9ys.Bc typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Frn<~ {
z\d{A7 return (T2 & )r2;
8#m,TOp }
InO;DA\ } ;
prHM}n{0 s+tPHftp Wq5}SM 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
k? <.yr1 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
!lVOZ% 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
'YKzs ;y$ )x!b{5'"7 return l(i, j) = r(i, j);
;u+k!wn 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
86*9GS?U( PBeBI: return ( int & )i;
YiO3.+H return ( int & )j;
2
c
2lK 最后执行i = j;
8a,uM : 可见,参数被正确的选择了。
ww}4
t5| }0ID- S/itK3 - w{`/ y*G3dWb 八. 中期总结
UmR\2
cs 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:
`rLcJcW 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
%O69A$Q[m 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
o>6c?Xi& 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
uPT2ga ] :*=fGwIWS `!udU,|N @A5'vf|2;. _VUG!?_D$5 ){nOM$W 九. 简化
^xyU*A}D 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。
afw`Heaa2( 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
mn].8F 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:
-wsoJh
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
7C&J88|\ +-*/&|^等
o7r7HmA@ 2. 返回引用。
%`_Rl>@K= =,各种复合赋值等
khc1<BBsT 3. 返回固定类型。
n5DS 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
fN_qJm#:$y 4. 原样返回。
P=[_W;->} operator,
#n7F7X 5. 返回解引用的类型。
2zV{I* operator*(单目)
=*5< w 6. 返回地址。
[n2+`A operator&(单目)
~Ydm"G 7. 下表访问返回类型。
f:K>o. operator[]
`pYyr/ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
?u?Nhf
%b operator<<和operator>>
3'7] jj 8.!+Hm4 OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
Ud_7>P$a 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
I}jem ~.<QC<dN template < typename Left >
kSpy-bVn struct value_return
h6Q~Di {
AI^!?nJ%' template < typename T >
cBD#F$K2 struct result_1
'ti ~TG {
7BS5Eq B= typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
`53S[8 } ;
q$;j1X^ sXi~cfFaE template < typename T1, typename T2 >
dC<2%y struct result_2
#z1/VZ {
r j.X" typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
k\TP3*fD } ;
yW)r`xpY } ;
h"y~!NWn l$&dTI<# Y3\EX 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
s&4&\Aq}x# #`ZBA>FLaQ 下面我们来剥离functor中的operator()
AxfQ{>)0 首先operator里面的代码全是下面的形式:
<}p]0iA WfXwI 'y return l(t) op r(t)
G=F _{z\} return l(t1, t2) op r(t1, t2)
`Frr?.3&- return op l(t)
+lX Iv return op l(t1, t2)
TVM19)9 return l(t) op
.0rTk$B
return l(t1, t2) op
0j!xv(1 return l(t)[r(t)]
A"O\u=! return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
K))P
2ss mKqXB\< 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:
^;9<7h[l 单目: return f(l(t), r(t));
%L|xmx!c return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
6)PnzeYW 双目: return f(l(t));
R/xT.EQ(N return f(l(t1, t2));
js9^~:Tw 下面就是f的实现,以operator/为例
PfsUe,* @6
a'p struct meta_divide
:}R,a=N {
y=aWSb2y' template < typename T1, typename T2 >
)<f4F!?,A static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
gN2oUbf8 {
@uz(h'~ return t1 / t2;
s f.z(o }
lNsdbyV' } ;
Qr_0
L sPMICIv| 这个工作可以让宏来做:
'5b0 K1$" EOZ 6F-': #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
~Zn|( template < typename T1, typename T2 > \
AmZW=n2^ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
{;|pcx\L6~ 以后可以直接用
3B='f"G DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
BIS ., 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
Fi'ZId (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
ilXKJJda D~bx'Wr+ ,c-*/{3 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
psse^rFg J(K/z,4h template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
764eXh class unary_op : public Rettype
/1p5KVTKv {
6<9}>Wkf Left l;
<5"&]!
. public :
^We}i unary_op( const Left & l) : l(l) {}
+_{cq@c }.pqV
X{d template < typename T >
PhPe7^ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
cs7^#/3< {
2$MoKOx8$ return FuncType::execute(l(t));
bIlNA )g }
&uF~t
|!c 1KY0hAx template < typename T1, typename T2 >
5
1N/XEk typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0y t36Du {
omGzyuPF return FuncType::execute(l(t1, t2));
Qv`: E }
S?6-I,]h } ;
s)fahc(@E Hj(K*z c|(J%@B) 同样还可以申明一个binary_op
Caz5q|Oo d#XgO5eyO template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
<.Pt%Kg^BS class binary_op : public Rettype
$P#x>#+[A {
i=*H|) Left l;
>tPf.xI|l Right r;
"]uPke@ public :
.vctuy& binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
>kxRsiKV U?d
I template < typename T >
_VRxI4q typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*N4/M%1P {
UmvnVmnv return FuncType::execute(l(t), r(t));
J<0d"' }
B=;kC#Emtf Dkb`_HI template < typename T1, typename T2 >
kYWnaY ^F typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
zc=G4F01 {
{]cr.y]\ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
C7G,M }
G3`9'-2q@c } ;
';Q8x?BS iqdU?&.; hJ]Oa7r 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
|/H?\]7 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
=4'V}p DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
3!\h'5{ 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。
|OAM;@jH 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
qjh k#\y 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。。。
Woj5
yr 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
& !ds#- 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)
iNfAn& 下面是修改过的unary_op
=+K?@;? kW2DKr-[ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
RD"-(T class unary_op
}:{9!RMO {
j{r@>g;3 Left l;
@MVul_@6 N&p0Emg public :
(&Jo.
< (CRx'R
unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Bm,Vu 1]t $OdBuJA template < typename T >
1<1+nGO struct result_1
GS=E6 {
x>B\2; typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
^\Z+Xq1~/ } ;
[T,^l#S1 eUZk|be template < typename T1, typename T2 >
#) :.1Z? struct result_2
%cg| KB"l {
d{Jk:@.1 typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
GC7 WRA } ;
"^6Fh"] $A9Pi"/*z template < typename T1, typename T2 >
(E)hEQ@8 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`7w-_o
% {
+a^gC
return OpClass::execute(lt(t1, t2));
y]+5Y.Cw$ }
k9OGnCW\ "FA.T7G template < typename T >
>h\u[I$7 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Lo_+W1+ {
fn,hP_ return OpClass::execute(lt(t));
C
'MR=/sd }
'nGUm[vh ,lA@C2c } ;
d8vf
kVB eK
l;T 3m!tb) 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
5v)bs\x6 好啦,现在才真正完美了。
o
?vGI= 现在在picker里面就可以这么添加了:
Q17dcgd |@'O3KA template < typename Right >
a{r"$>0 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
L?ht^ H {
~`QoBZ.O& return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
<fG\J }
S}VS@KDO 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。
3~tu\TH6d i(;`x Lu.+J]Rz 96<oX:# t!3N|`x 十. bind
u-,}ug| 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。
lTqlQ<`V 先来分析一下一段例子
DbH;DcV7 eIalcBY [Cv./hEQi int foo( int x, int y) { return x - y;}
uOLShNo bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
<C&|8@A0 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
O7VEyQqf5 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。
F""9O6u 我们来写个简单的。
$~.YB\3 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
KH;~VR8"/ 对于函数对象类的版本:
O6G'!h\F 9;U?_ template < typename Func >
t kj struct functor_trait
Y /_CPY {
LZe)_9$ typedef typename Func::result_type result_type;
Na/Y1RW } ;
iOURS 对于无参数函数的版本:
w'(/dr Xj/z), template < typename Ret >
4($"4>BA struct functor_trait < Ret ( * )() >
n_km]~ {
? /z[Jx. typedef Ret result_type;
vHpw?(] } ;
(?\+ 对于单参数函数的版本:
5\b GCf g) oOravV template < typename Ret, typename V1 >
Mz6(M,hkq struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
6EyPZ{ {
dJ6fPB|k typedef Ret result_type;
0,t%us/q } ;
X>o9mW 对于双参数函数的版本:
PtbaC6"\ X n!mdR template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
O[ird`/ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
j
%gd:-tA {
+,>%Yb=EA typedef Ret result_type;
F,p0OL. } ;
lfcGi3 等等。。。
w7?fJ")
然后我们就可以仿照value_return写一个policy
$C\ETQ@ P+hcj
p* template < typename Func >
~/`/r%1/J struct func_return
&su'znLV {
TSP%5v;Dh template < typename T >
0Xh_.PF struct result_1
edp
I? {
VjM3M<!g>M typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
\s5Uvws } ;
h.>SVQzU E:pk'G0bZ template < typename T1, typename T2 >
:9UgERjra struct result_2
J/4T =:\ {
%Gh5!e:$SI typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
6*9wGLE } ;
tf~B,? } ;
w_56y8Pd4 Kt_oo[ey{ b]4dmc*N+ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
W%g*sc*+ I1E9E$m5\< template < typename Func, typename aPicker >
.Az36wD class binder_1
E?XaU~cpc {
QPx5`{nN Func fn;
%vJHr!x aPicker pk;
46 A sD public :
f)/Z7*Z OT])t<TF6 template < typename T >
+{I_%SsG struct result_1
`uMEK>b {
k
<oB9J typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
|NfFe*q0;8 } ;
^Q s}2% '9V/w[mI template < typename T1, typename T2 >
Q4"\k.
? struct result_2
n(F!t,S1i {
r.H`3m.0q typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
)r9 9zdUk } ;
!uEEuD# BY6#dlDi binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
o{s2T)2 ,5n!a.T template < typename T >
C$y6^/7) typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;?2)[a {
hC:'L9Y return fn(pk(t));
p`Pa;=L }
~$HB}/ template < typename T1, typename T2 >
Y_'ERqQ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
n N<N~ {
t/iI!} return fn(pk(t1, t2));
b&z#ZY }
lYx_8x2 } ;
Zo3!Hs ZA a$My6Qa# bBjr hi 一目了然不是么?
A>@#eyB 最后实现bind
@YI{ E*?S >
{*cW cfLF@LW!]) template < typename Func, typename aPicker >
aDbqh~7 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
i
9)
Gt {
3B&A)&pEO return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Xul`>8y| }
x%B_v^^^ ?Z#N9Z~\ 2个以上参数的bind可以同理实现。
O sgPNy0 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。
!Z!)$3bB Z,).)y#B 十一. phoenix
Ma^jy. Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
_\WR3Q!V Dh
I{&$O/ for_each(v.begin(), v.end(),
.G8`Ut Z (
.<hHK|HF do_
O*xx63%jR [
@j46Ig4~b cout << _1 << " , "
Y=mr=]q ]
oPSPb(. .while_( -- _1),
H%wB8Y
] cout << var( " \n " )
Mg2+H+C~: )
sfM"!{7 );
FZe/3sY
=z.j{% 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:
G]K1X"W? 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
#I/P9)4 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Qa{5]+E 那么我们就照着这个思路来实现吧:
VdHT3r iGW|j>N U%q)T61 template < typename Cond, typename Actor >
R|st<P class do_while
0@ `]m {
k%.v`H! Cond cd;
\]ib%,:YU Actor act;
2.q Zs8& public :
|a(KVo template < typename T >
LE\*33k_ struct result_1
(Z),gxt {
/UCBoQ$/] typedef int result_type;
?JrUZXY } ;
~MG6evm & 42Z:J 0 do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
O=0p}{3l 5GsmBf$RUb template < typename T >
TDh)}Ms typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
+IdM|4$\1 {
q)q3p do
xWLvx'8W {
"- 4|HA act(t);
_}l(i1o,/ }
|+cz\+ while (cd(t));
t~+M>Fjm?d return 0 ;
<y6`8J7: }
PQHztS" } ;
V6g*"e/8 T^A(v(^D *lfjsrPu 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
S^QEc tXU 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
q\fbrv%I4 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
JX59n%$@ 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。
K9<8FSn 下面就是产生这个functor的类:
a5a
;Fp r:QLU]
;z:Rj}l template < typename Actor >
v{" nyW6# class do_while_actor
SoIK<*J {
$fb%?n{ Actor act;
jFSR+mP! public :
]cRvdUGv do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
zEQ]5>mG ?^&ih:" template < typename Cond >
A c_P^ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
-laH^<jm5 } ;
HhbBt'fH |_53So:g )~'UJPK 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
:5kDc"
=Z| 最后,是那个do_
!?,,
ZD 7K"3[. zteu{0 class do_while_invoker
]3,'U(!+ {
d6i}xnmC public :
?eJ' $ template < typename Actor >
*bK=<{d1P do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
Y>$5j}K {
e~vO return do_while_actor < Actor > (act);
<&eJIz= }
`,O7S9]R+ } do_;
{z o GwB 6#=Iv X4 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
"im5Fnu 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
|~9jO/&r 最后来说说怎么处理break和continue
eaRa+ <#u 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
HNZ$CaJh 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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