一. 什么是Lambda
gP:H_nVh 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
31k2X81;a 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,
5.zv0tJku 8)51p+a 8$V:+u T6fm`uL&L class filler
OVa38Aucr3 {
!OL[1_-4|K public :
J0O wzO void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
ud:5_* } ;
Z@QJ5F1y xdkC>o4> #Zt(g( T 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
s 8iB>-dk Gsa~zGN Uy5G,! #jd&f,Tt for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Y]])Tq;h5 uo[W|Q IAzi:ct 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
;kb);iT : XaBCF* c%vtg.A w 二. 战前分析
^M~Z_CQL2 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
mq6TwM 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
y)GH=@b y,cz;2 s?~lMm' ! for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
]x:>!y /* --------------------------------------------- */
3T84f[CFJ vector < int *> vp( 10 );
br4?_, transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
1XPYI /* --------------------------------------------- */
}\3jcnn sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
cPbAR' /* --------------------------------------------- */
?3Y~q;I]O int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
EEdU\9DH( /* --------------------------------------------- */
SKeX~uLz for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
qEajT"? /* --------------------------------------------- */
~x6<A\ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
"#G`F -cP7`.a crl"Ec r%412# 看了之后,我们可以思考一些问题:
ViYfK7Z 1._1, _2是什么?
Vh'H =J 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
dBNx2T}_0 2._1 = 1是在做什么?
L5 Q^cY]p 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
,Aw
Z% Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
RAB'%CY4 p4^&G/' `Y_G*b.Rm 三. 动工
8Ai\T_l 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
7-A/2/G< nR`)kORc >vKOG@I #bwGDF template < typename T >
#$ooV1E class assignment
gnN"6r1 {
rBUWzpE" T value;
z=yE- I{ public :
i)th] 1K% assignment( const T & v) : value(v) {}
*~0U4kw+ template < typename T2 >
7Xf52\7n T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Kn,td:( } ;
9>9, yV?qX\~* 2uLBk<m5c 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
O
b'Br 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
w9TE E,t;5 Znd ,FqHk zyP9
n[eZ %WlTx&jSgE class holder
+=K =B {
\-8S" public :
_o7t| pl~ template < typename T >
@UQ421Z` assignment < T > operator = ( const T & t) const
]\m>N]P] {
qPoN 8>. return assignment < T > (t);
bCqTubbx!t }
L30$ } ;
$8WWN} OC \>[k0< b} FhC"'i 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:
%ty`Oa2 7KL@[ static holder _1;
WS//0 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
6uIgyO*;k +E-CsNAZ*" for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
$:RR1.Tv 而不用手动写一个函数对象。
:}z`4S@b JFFluL=- >Og| *g 1YNw= 四. 问题分析
@Yn+ir0>O 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
V5' (op / 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
mgMa)yc!dp 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
otX/sg.B* 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
|u]IOw&1 下面我们可以对这几个问题进行分析。
3JEg3|M(
JKV&c=I 五. 问题1:一致性
`BVXF#sb 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
K[yP{01 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
0.)q5B` )H(i)$I struct holder
iDWM-Ytx {
CaC \\5wl //
$,zW0</P*l template < typename T >
V1haAP[# T & operator ()( const T & r) const
z(Z7[#. {
RM;Uq>l return (T & )r;
RsYMw3)G }
S)?N6sz% } ;
E0AbVa. vXm'ARj
这样的话assignment也必须相应改动:
ne:
'aq vi28u xc template < typename Left, typename Right >
+)LCYDRV7 class assignment
}U ' {
mLx=Zes:. Left l;
QBh*x/J Right r;
@C%6Wo4l3 public :
ST2:&xH( assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
OG9 '[o`8 template < typename T2 >
!yd]~t
5Q T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
(D:-p:q. } ;
`hdN 6PgK }?o4MiLB 同时,holder的operator=也需要改动:
'{-Ic?F<P !_FTy^@c2 template < typename T >
cyo[HI?WM assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
XFYa+]B2q {
C^;>HAK|F return assignment < holder, T > ( * this , t);
H+Aidsn }
=X9fn m/"([Y_ 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
-y>~ :. 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
<<b]v I +#\7
#Y return l(rhs) = r;
ex
BLj
*] 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
a?yU;IKJ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
r.lHlHl wX$|(Y} template < typename Tp >
KY}H- class constant_t
=?Ui(?tI {
3-&~jm~" const Tp t;
uq;yR[w" public :
@]]&^ 7 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
S}a]Bt template < typename T >
@meT8S9t const Tp & operator ()( const T & r) const
ANNVE}, {
I$MlIz$l v return t;
yM7Iq)o6u }
/!MVpi'6& } ;
``eam8Az_U jijwHL 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
YWs?2I 下面就可以修改holder的operator=了
:Nv7Wt! `a!9_%|8 template < typename T >
Rj4C-X4= assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
vQ]d?Tp {
+g kJrw return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
[uK{``" }
M>[
A R7U%v"F>` 同时也要修改assignment的operator()
jJ-C\
v (^(l=EN-< template < typename T2 >
>:4`y"0 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
}i,r{Y]s] 现在代码看起来就很一致了。
V[uSo$k+> nmts% u 六. 问题2:链式操作
%<x!mE x 现在让我们来看看如何处理链式操作。
-jy0Kl/p 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
,wM4X']HR 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
&x[7?Y L 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
0#DEh|? 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
Ix}6%2\ /Q3\6DCl template < typename T >
0Sz[u\w struct result_1
s5rD+g]E` {
@"MQ6u G> typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
[8^q3o7n } ;
hl7 z1h M2N8?Ycv3 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
HFI0\*xn( g&85L$
template < typename T >
KN[;z2i struct ref
S<-nlBs. {
%T\hL\L? typedef T & reference;
'5 ~cd } ;
as|w} $ template < typename T >
pA8As struct ref < T &>
`:;q4zij; {
E_aBDiyDf typedef T & reference;
Y*PfU+y~ } ;
g_`a_0v 9$Z0mz k 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
/1v9U|j KMz!4N template < typename T >
)S(Ly. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
XC)9aC@s {
e1LIk1`p return l(t) = r(t);
i/%lB }
y/c3x*l.xL 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
Hj|&P/jY]* 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
4&;iORw&E4 BhzD V 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
<y] 67:"<v _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
QcW8A ,\q _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
3_Xu3hNH! +5 调用divide的对象返回一个add对象。
>>,G3/Zd* 最后的布局是:
F{!pii5O9 Add
CpmT* / \
`H6~<9r Divide 5
3>-h-
cpMX / \
%Qlc?Wl: _1 3
xBA"w:< 似乎一切都解决了?不。
ESIP+ 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
]FZPgO'G 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
y'`/^>. OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
(pd$?vRy &<]f- template < typename Right >
B(++*#T!^m assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
P .m@|w&.K Right & rt) const
.Mb[j1L^ {
ur\6~'l4 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
dY S(}U }
!T][c~l 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
`.@sux!lu 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。
0DmA3 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。
xBVOIc[4( 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。
z6C(?R 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。
AtG~!)hG 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?
_(F-(X| 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:
< ,*\t z{
:;Rb template < class Action >
'R79,)|;[ class picker : public Action
:xPo*#[Z(A {
*uhQP47B public :
)*;Tt @'y picker( const Action & act) : Action(act) {}
5'I+%66?h$ // all the operator overloaded
>bh+!5Y0 } ;
],pB:= ^w\22 Q 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。
w}>%E6UY 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:
gmRc4o }q.D)'g_ template < typename Right >
5]N0p,f picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
|(3y09 {
:rVR{,pL return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
0% rDDB }
Q+T#J9Y q`'f
/CS Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
OuTV74 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。
M?eP1v:<+G qY#*LqV template < typename T > struct picker_maker
rMDvnF {
PN
l/}' typedef picker < constant_t < T > > result;
0\tac/ } ;
AygdAg'\ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
Ayw_LCUD {
't5ufAT typedef picker < T > result;
#cfiN b}GX } ;
;\mX=S|a $v;WmYTJ 下面总的结构就有了:
#c^]p/ functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
x|rc[e%k picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
lmzHE8MUNu picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
Q"XDxa'7" 至此链式操作完美实现。
gu(:'5cX Sv n7.Ivep |q*yuK/ 七. 问题3
L1SKOM$ 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。
.KA-=$~J1 [`\VgKeu template < typename T1, typename T2 >
L@S\ rImw ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
L7C ;l,ot {
s|Mo3_> return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
|u>(~6 }
,<rC,4-F< .`OU\LA 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
F}_b7|^ ;'n%\*+fHH template < typename T1, typename T2 >
=GX5T(P8k struct result_2
+#FqC/`l {
7 m{lOR typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
OX7=g$S 1 } ;
hu}$ \ e"S?qpJK 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?
P51M?3&=l 这个差事就留给了holder自己。
R5uG.Oj-2 bw P=f. ,>a!CnK= template < int Order >
90Ki.K 0 class holder;
k:Pn.< template <>
gXdMGO> class holder < 1 >
0~qc,-)3 {
/mex{+p>tO public :
F06o-xH= template < typename T >
#DUfEZ struct result_1
{v|!];i {
^1S{:: typedef T & result;
ks#3
o+ } ;
)UKX\nD"0 template < typename T1, typename T2 >
-#|;qFD] struct result_2
l)%PvLbL {
DhyR typedef T1 & result;
Z3S+")^ } ;
>O-KJZ'GV template < typename T >
[H}>
2Q typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
NU=ru/ {
r].n=455[ return (T & )r;
~7PD/dre }
#f2Ot<#- template < typename T1, typename T2 >
xe!bfzU typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
MGR:IOTa {
>WSh)(Cg return (T1 & )r1;
>C|pY6 }
2RkW/)A9 } ;
&: Q'X a^R?w|zCX template <>
Bh3F4k2bg7 class holder < 2 >
}>@\I^Xm, {
!Km[Qw
k- public :
k*$WAOJEW template < typename T >
iOk;o= struct result_1
8o~
NJ 6 {
<mn[- typedef T & result;
Z`S#> o } ;
|MwV4^ template < typename T1, typename T2 >
I1<WHq
struct result_2
6'# 5Dqw"r {
NrqJf-ldo typedef T2 & result;
<s9{o
uZ } ;
N:lfKI template < typename T >
(;{X-c}? typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
_SBbd9 {
Z 1HH0{q-A return (T & )r;
LikcW# }
9;@p2t*v template < typename T1, typename T2 >
%O\@rws typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
^&>B,;Wu {
7ch9Pf return (T2 & )r2;
W"NI^OX }
K[z)ts- } ;
V
0Bl6 &,&+p0CSI! <z<>E1ZLI 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
eAy,T<# 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
mwAN9<o 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
)~U1sW&t o "VKAP return l(i, j) = r(i, j);
d[a(uWEl 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
meX2Y; J2z/XHS return ( int & )i;
%qc_kQ5% return ( int & )j;
6 s=VU\ 最后执行i = j;
9!( 8o 可见,参数被正确的选择了。
T\l`Y-vu *tXyd<_Hd bZ`v1d
(r K\K& K~Z T fLqxioqZ 八. 中期总结
[IYVrT&C' 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
V^_A{\GK 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
@Xo*TJB 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
#mQ@4k9i 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
UoT`/. QH'*MY a"jE\OZ{+s q`<vY'&1 Z[?n{vD7 i'ap8Dr 九. 简化
]C \+b< 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
3xyrWl 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
&S >{9y% 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
g>/Y}{sL- 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
h@%Xy(/m' +-*/&|^等
a'VQegP(f\ 2. 返回引用。
D+7xMT8pqH =,各种复合赋值等
d( v"{N} 3. 返回固定类型。
a/J<(sak~X 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
digc7;8L 4. 原样返回。
rq%]CsRY5 operator,
@)Vpj\jM-C 5. 返回解引用的类型。
w#.3na operator*(单目)
x3O%W?5 6. 返回地址。
3ahriZe operator&(单目)
[mtp-4* 7. 下表访问返回类型。
{ZeY:\G~ operator[]
65LtCQ} 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
't<iB&wgF operator<<和operator>>
|1@O>GG ]Uv,}W OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
6"-$WUlg 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
rL5=8l pCKP{c=6Q template < typename Left >
!f~a3 {;j struct value_return
I\)`,w {
\+o\wTW template < typename T >
A?YYR%o%' struct result_1
m212
gc0u {
>G`p T# typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
#cY[c1cNv } ;
:C5w5
Vnj O nXo0PV/( template < typename T1, typename T2 >
//@6w;P struct result_2
j7!u;K^c {
S`-I-VS=L typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
?m)<kY } ;
<'\Nv._2a } ;
U%vTmdOY F,_L}
vobC/m 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
n.+*_c8 k %H\b5&
_y 下面我们来剥离functor中的operator()
1H-Wk 首先operator里面的代码全是下面的形式:
BK!Yl\I< vQ<
~-E return l(t) op r(t)
>LPb>t5%p return l(t1, t2) op r(t1, t2)
Pe:)zt0 return op l(t)
k+_>`Gre} return op l(t1, t2)
;+75"=[YT return l(t) op
?+}Su'pv} return l(t1, t2) op
"leSQ return l(t)[r(t)]
9R=avfI return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
rmg\Pa8W> I"&cr>\ 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:
Z}O]pm>=G 单目: return f(l(t), r(t));
YdD; Qx#O return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
$:s@nKgnD~ 双目: return f(l(t));
-mJs0E*g return f(l(t1, t2));
a8xvK;` 下面就是f的实现,以operator/为例
i9 aR# JE O$v|X struct meta_divide
JpXv+V {
89d%P
J0 template < typename T1, typename T2 >
NVzo)C8kb static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
!oyo_h {
yu_PZ"l return t1 / t2;
;Tbo \Wp9 }
!$Uo$?gC } ;
U)dcemQY e"866vc, 这个工作可以让宏来做:
2*snMA inW7t2p<s #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
n1\$|[^6 template < typename T1, typename T2 > \
hT%fM3|,e static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
C2<TR PT 以后可以直接用
4`?PtRX DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
LB@<Q.b,U 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
r
(m3"Xu6O (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。。。)
1tbA-+ !$n@:W/ p7\LLJ y 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
<HnJD/g ,OlS>>, template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
{
{?-&
yA class unary_op : public Rettype
\(LD<-a {
Kjbk
zc1 Left l;
=.s0"[% public :
n]6'!Eo unary_op( const Left & l) : l(l) {}
+1#oVl! 8`S1E0s template < typename T >
3^KR{N p typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
I{w(`[Nxw* {
r?)1)?JnHe return FuncType::execute(l(t));
4!14:mq }
& *tL)qKDc 2lfEJw($ template < typename T1, typename T2 >
(P E.v1T typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Y;Nq ( {
:PV3J0pB~ return FuncType::execute(l(t1, t2));
_#M4zO7 }
Gt{%O>P8t } ;
b81^756 Yv=L'0K& 2r2: 同样还可以申明一个binary_op
Dlz0*eHD q-CgXwU template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
,#N}Ni: class binary_op : public Rettype
$@s-OQ} {
O-.G(" Left l;
qJ5b;= Right r;
# [i3cn
public :
U;kNo3= binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
2v(Y'f. %>/&&(BE template < typename T >
c)Ng9p typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
HJb^l 4Q {
$$Tf1hIg return FuncType::execute(l(t), r(t));
"%Ief4 }
qYoU\y7 KCpq<A% template < typename T1, typename T2 >
zA?AX1%Wa typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
jHob{3 {
zk1]? return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
8 # BR\ }
;>/Mal } ;
<k3KCt $ r-rIW5\ cSv;HN: 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
uEhPO 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
3-AOB3]( DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
uzb|yV'B 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。
8LF=l1=~ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
:RDk{^b) 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。。。
D'%M#S0 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
CXuMNa 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)
3xRn 下面是修改过的unary_op
|F\fdB}?S: #zgO_H template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
)b%zYD9p class unary_op
H>D? {
./zzuKO8XK Left l;
?.-+U~ mm*nXJ public :
w87$p821 X%og}Cfi unary_op( const Left & l) : l(l) {}
kZ6:=l Rxr?T- template < typename T >
GBBp1i
struct result_1
3&"uf9d {
,y-!h@( typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
UHk)!P> } ;
xFIzq s^.tj41Gx} template < typename T1, typename T2 >
.qf~t/o struct result_2
`WMU'ezF {
-glGOTk typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
"E4CQL'U } ;
}Q\+w,pJgN y\CxdTs template < typename T1, typename T2 >
Gr}NgyT<!D typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"
o3Hd {
<Voct return OpClass::execute(lt(t1, t2));
+BhJske }
*5XOYb?'v. CbxWK#aMmB template < typename T >
g-ZXj4Ph! typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
b>#=7; {
>o3R~ [ return OpClass::execute(lt(t));
iv],:|Mbd }
~>_UTI oxUBlye } ;
n{{"+;oR ^qVBg BPb &sYxe:H 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
!I&,!$ 好啦,现在才真正完美了。
=\MAz[IDj 现在在picker里面就可以这么添加了:
k=d0%}
`M( \hEIQjfi template < typename Right >
1U^KN~! picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
_7qa~7?f {
<R~;|&o,$ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
n0EW
U,1 }
'qG-)2
t 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。
<5#2^ ( v046 Z( "-7_ oSjYp(h: 3Of!Ykf= 十. bind
i]4n YYS 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。
(J%>{?"ij 先来分析一下一段例子
g>gf-2%Uo rQ2TPX<?a S,avvY.U\ int foo( int x, int y) { return x - y;}
gNDMJ^` bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
p=kt+H&; bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
F~7TE91C 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。
PRFl%M.H` 我们来写个简单的。
\[)SK`cwd 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
jP2#w{xq 对于函数对象类的版本:
D,lY_6= Gxxz4
template < typename Func >
.!i`YT*jF struct functor_trait
^|hVFM2 {
SkCux typedef typename Func::result_type result_type;
pp7
$Q>6 } ;
!;d>}iE 对于无参数函数的版本:
rO{?.#~ 8Z"f" template < typename Ret >
v9KsE2Ei struct functor_trait < Ret ( * )() >
P&@,Z#\ {
7xux%:BN typedef Ret result_type;
]|=`-)AP3 } ;
yx*<c#Uf 对于单参数函数的版本:
ty4R2LnC bGy|T*@ template < typename Ret, typename V1 >
@de0)AJG6 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
9HlWoHuC {
j+q) typedef Ret result_type;
oe3=QE } ;
EwuRIe;D 对于双参数函数的版本:
/& c2y=/'C $<&_9T#&w template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
BSJS4+,E struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
^SsnCn-e {
x
ju*zmu typedef Ret result_type;
gX(Xj@=(& } ;
0M&~;`W} 等等。。。
n6M #Xc'JA 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
s_+.xIZ F;kKn:X L template < typename Func >
)`ixT) struct func_return
C@zG(?X {
N^PkSf[)h5 template < typename T >
@$;8k } struct result_1
s16, *;Z {
;O{bF8U typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
>ke.ZZV? } ;
oR,zr |-S+ x]9 template < typename T1, typename T2 >
'O.f}m SS struct result_2
&
BY\h: {
%4V$')rek typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
"9" } ;
%B1)m A; } ;
"M\rO!f: \7#w@3* ^e;9_( 最后一个单参数binder就很容易写出来了
V8&'dhuG Qb55q`'z template < typename Func, typename aPicker >
~{-Ka>A class binder_1
FKL@,>!<e {
wPu.hVz Func fn;
v ;Q*0%~ aPicker pk;
;(;~yB|NZ5 public :
J|^z>gP( mh`uvqY template < typename T >
ur=:Ha struct result_1
mW+5I-~ {
qN9 ?$\ typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
F7nwVDc* } ;
$/5\Hg1 eOkiB!G. template < typename T1, typename T2 >
nHQ*#&$ struct result_2
.XRe:\8mc {
i_l{#*t typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
%|^,Q -i, } ;
?9!9lSH6% H+]h+K9\7 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
3/uvw>$ LHu template < typename T >
eH!V%dX typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$<C",& {
iQT0%WaHl return fn(pk(t));
}~ N\A }
Ea'jAIFPpO template < typename T1, typename T2 >
Y
9z*xS typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
05\0g9 {
.a(G=fk return fn(pk(t1, t2));
}$qrNbLJ }
skTaIGRL } ;
r$'.$k\ ]@Z
nP,8 &(l.jgqg& 一目了然不是么?
in,0(I&I 最后实现bind
)'e1@CR O@W/s!&lFa ZWzr8oY) template < typename Func, typename aPicker >
yV(9@lj3; picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
-"a(<JC^NI {
+ZiYl[_| return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
m .(\u?J }
1OMaY5F N#)Klq87z 2个以上参数的bind可以同理实现。
3O1Lv2)_ 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。
2EN}"Du]mj Ui9;rh$1eU 十一. phoenix
gd#?rc*f<3 Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
M8 \/[R\ v@8SMOe% for_each(v.begin(), v.end(),
8'bZR] (
JC~4B3! do_
F9r/
M"5 [
tq@)J_7| cout << _1 << " , "
e Y^zs0 ]
x?u@
j7[ .while_( -- _1),
S?a4IK cout << var( " \n " )
iC^91!< )
w`+-xT% );
Hg8
4\fA bj 8pqw|; 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:
z7L+wNYwg 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
!wfUD2K1 operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
.f;@OqU 那么我们就照着这个思路来实现吧:
u*uHdV5 ydY 7 :D $UK m[:7 template < typename Cond, typename Actor >
?$tD class do_while
L]"$dF {
b\o>4T Cond cd;
< .e4 Actor act;
f#!nj]}# public :
1q5S"=+W[ template < typename T >
Q8QB{*4 struct result_1
+oO7UWs>6 {
$]}K ; typedef int result_type;
;#IrHR*Bk } ;
K7(k_4 >hq{:m do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
O'#;Ge/, j%Z5[{!/,X template < typename T >
C2=PGq typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
iQG]v[$ {
h"Wpb}FT do
*<SXzJ( {
yM9>)SE5` act(t);
~UQ<8`@a }
5!$sQ@#}D while (cd(t));
+opym!\ return 0 ;
hJSWh5] }
C"0
VOb } ;
)D'#>!Y be]/ROP>H 3&{6+ A 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
'W54 T 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
F`(;@LO 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
"cly99t 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
ZF#n(Y? 下面就是产生这个functor的类:
Cc`-34/% K^tc]ZQ kRb JK template < typename Actor >
p}/D{|xO class do_while_actor
D8PC;@m
{
L\c3D| Actor act;
I5g|)Y Q public :
3="vOSJ6& do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
4!xRA '' b2[U3)|oO template < typename Cond >
OkISRj'!U picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
IuAu_`,Ndi } ;
\pTC[Ry1 PU1YR;[Fe KC2Z@ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
c'Ibgfx%m 最后,是那个do_
7^M$u\a)U eX}aa0 t:P]bp^# class do_while_invoker
L2}<2 {
7 H:y=?X6 public :
F]>+pU
template < typename Actor >
u(f;4` do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
+|pYu<OY {
gae=+@z return do_while_actor < Actor > (act);
5T( cy }
7,Z<PE } do_;
]>k8v6*= ycOnPTh 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
#<sK3 PT 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
!T
,=kh 最后来说说怎么处理break和continue
@.}Y'`9L 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。
/%p
~ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
[ 此贴被ヾ1.嗰rёn在2006-06-11 23:23重新编辑 ]