一. 什么是Lambda
mII8jyg*c 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
$'a]lR 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
* _,yK-et TUp%Cx zFwO( k5)IBO class filler
')fIa2dO/ {
d;r,?/C public :
cZt5;"xgr] void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
) I.uqG } ;
9*?YES'6 GL&rT& .e S* F 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
W;,RU8\f H[r6 4~Sth <2+FE/3L LyNur8 Zi for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
V F"c} _p+q)#.W I]d?F:cdX 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
6y@o[=m -dUXd<=ue V Z60 Pv8AWQQJ 二. 战前分析
E{}eYU 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
[rhK2fr:i 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
>P ygUY
d 4-xg+*() K5d>{c for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
OgyHX>}bH /* --------------------------------------------- */
o6:p2W vector < int *> vp( 10 );
jATN):8W transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
?vP}#N!=d /* --------------------------------------------- */
W4AFa>h sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
bEzy KrN\ /* --------------------------------------------- */
C5#$NV99p int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
*>Zq79TG /* --------------------------------------------- */
of.=n for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
oVnHbvP1X /* --------------------------------------------- */
HG})VPBa for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
_5768G`P Gh{vExH@5( r6`KZ TU EF'U`\gX 看了之后,我们可以思考一些问题:
()@+QE$ 1._1, _2是什么?
:WN*wd 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。
y8O<_VOO}" 2._1 = 1是在做什么?
:U#4H;kk~j 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。
EXbhyg 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。
80O[pf*?
]4oF!S%F ,O"zz7 三. 动工
Y!nE65 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
?bK^IHh z4c{W~}` UR.l*+<W7 'd=B{7k@ template < typename T >
=wX(a class assignment
D&#ph%U,P {
Gcu?xG{ T value;
i!EN/Bd public :
?e!mv}B_ assignment( const T & v) : value(v) {}
4P}<86xk template < typename T2 >
q:ZF6o`Z83 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
dJd(m&.|N } ;
WMd5Y`y '0>w_ge4 ibskce{H 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
'\.fG\xD 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
~!a~ -:#
^iaG>rvA Aaq!i*y elf2! class holder
p+bT{: {
I='S). public :
k~ZE4^dM template < typename T >
@'{m-?* assignment < T > operator = ( const T & t) const
p$
%D {
A~Ov( return assignment < T > (t);
?4,e?S6,[ }
nv^nq]4'Dq } ;
eE/E#W8 <Sx-Ca7 Jx8?x#} 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:
*CtOQ CPCjY|w7 static holder _1;
Lx:O Dd Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
+ 5:oW~
; !yQ# E2/A for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
0"_FQv 而不用手动写一个函数对象。
Eh&et0&=g nT.2HQ((Xg .Bu?=+O~ H_<X\( 四. 问题分析
gE>_:s 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。
b+.P4+ 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。
5[_|+ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
q;p:)Q" 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
[80L|?, * 下面我们可以对这几个问题进行分析。
3~7X2}qU 5P'<X p 五. 问题1:一致性
2O^7zW 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?|
Q^qdm5}UkW 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
`$*cW1 451TTqc struct holder
:eIu<_,} {
V]V~q ]
//
\/Z?QBFvz template < typename T >
6 ZutU ~HS T & operator ()( const T & r) const
%,G&By&, {
k/&~8l.$ return (T & )r;
y()7m/ }
1d4?+[)gUv } ;
yaiw|j`A Ydw04WEJ 这样的话assignment也必须相应改动:
u!FX 0Ip HD1+0< template < typename Left, typename Right >
lC8DhRd0_ class assignment
1 Z5:DE< {
s%K9;(RWI Left l;
|]tIE{d Right r;
z3V[
Vi public :
p,hDZea assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
&QaFX,N" template < typename T2 >
Bw]Y71 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
biJ"@dm
4 } ;
w^e5" og] UE2!,Z, 同时,holder的operator=也需要改动:
sOegR5?; 0=3Av8 template < typename T >
Oq-O|qJj assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
9"5J-a' {
"enGWIH return assignment < holder, T > ( * this , t);
!Nu ~4 }
n*UD0U}` K+=cNC4B 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。
u|v2J/_5Y 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
]!JUiFj"uD 8reis1]2S return l(rhs) = r;
\uT2)X( N 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。
9~
[Sio~ 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
X,)`<
>=O 'jr\F2 template < typename Tp >
MN wMF class constant_t
u@V|13p< {
tVB9kxtE const Tp t;
yfq Vx$YL public :
6Qo
YX] .
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
P4&3jQ[o template < typename T >
cZ6Zx] const Tp & operator ()( const T & r) const
4CUzp.S`h {
qD@]FEw!O return t;
N:"S/G>r ; }
LHQ$0LVt>T } ;
!fwMkws G?p !*7N 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
avJ%J"j8z 下面就可以修改holder的operator=了
4 f)B@A- k0@b"y* template < typename T >
4=BIYC"Lu assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
Ez\TwK {
3sh}( return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
[{}Hk%wlX }
6ol*$Q"z Ol%KXq[ 同时也要修改assignment的operator()
v:$Ka@v6 Y(a0*fh template < typename T2 >
O)bc8DyI T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
Y@jO#6R 现在代码看起来就很一致了。
F(!9;O5J] SauX C 六. 问题2:链式操作
8h,>f#)0c 现在让我们来看看如何处理链式操作。
0Yzm\"Ggv 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
`#/0q*$ 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。
l2Gtw*i_I 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。
0bl?dOV{ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
%<^IAMkp uWtj?Q+M| template < typename T >
#N?VbDK9_ struct result_1
hDn?R}^l{ {
)#(6J typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
4p}?QR>tZ } ;
>/BMA;` iE6?Px9] 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:
4r+@7hnK IBT1If3 template < typename T >
%0y_WIjz struct ref
H.Q648A"PF {
k_o$ Ci typedef T & reference;
bjO?k54I } ;
QWncKE,O$ template < typename T >
4#^E$N: struct ref < T &>
HQy:,_f@ {
P]~apMi: typedef T & reference;
(D<_
iV } ;
TJO?BX_9 }zO>y%eI 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
^uV=|1<% H(QbH)S$6 template < typename T >
>z"\l
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
2FE13{+f {
)8Q;u8jm1 return l(t) = r(t);
L2Vj2o"x? }
=$wQA 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。
2+oS'nL 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
ja-,6*"k Q2)CbHSz 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
p=d,kY _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
zMg(\8 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
)Y](Mj!D +5 调用divide的对象返回一个add对象。
!>8/Xz~- 最后的布局是:
3nbTK3, Add
`'vNHY / \
sJ>JHv Divide 5
'}N4SrU$ / \
4;|@eN _1 3
O'~>AC5{ 似乎一切都解决了?不。
M/abd 7q 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
= e"RE/q2 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。
&-c{ 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:
KlGmO;k mD_sf_2> template < typename Right >
UfNcI[xr assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
q&nEodv>+ Right & rt) const
rUW/d3y {
"MPr'3 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
XEL~y }
3n)\D<f]# 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
hcT5> w[ 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。
Da)H/3ii 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。
(Rs|"];?Z 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。
<Em|0hth 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。
S^:7V[=EgI 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?
G2s2i2&6E 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:
k fY0u !E~czC\p6 template < class Action >
y6P-:f/&* class picker : public Action
Ro.br:'Bw {
vduh5. public :
u):Nq<X picker( const Action & act) : Action(act) {}
(r-8*)Qh8 // all the operator overloaded
,CP&o } ;
~93#L_V_O _ YcIGOL 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。
e8U6D+jY 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:
o9+fAH`D +(m*??TAV template < typename Right >
CPLsSv5 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
jJK@i\bU_ {
ZJ%iiY return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
2!nz>K }
-cB>; f)5r /&o<kY Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
2SXy)m
! 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。
O6b.oS'- 4v#A#5+O E template < typename T > struct picker_maker
}_h2:^n {
VX'G\Zz@h| typedef picker < constant_t < T > > result;
5iZ;7
?( } ;
4Ep6vm X template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
"rcV?5?v~ {
w^)_Fk3 typedef picker < T > result;
wT&P].5n } ;
xF`O ehVA +|.6xC7U 下面总的结构就有了:
$c];&)7q functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
kp8kp`S7 picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
xX\A&9m picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
SV i{B* 至此链式操作完美实现。
ngl8) B _MzdbUb5, I7{
Q\C4 七. 问题3
AxiCpAS;J 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
AfJ .SNE ZWy,NN1 template < typename T1, typename T2 >
Rqun}v} ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
%P`|kPW1 {
f4+}k GJN return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
d^G5Pq }
%s#`Z [8, j)lgF: 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
csms8J 1l+j^Dt'[ template < typename T1, typename T2 >
v$EgVcK struct result_2
`l<pH<F {
Wfj*)j
Q typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
.ot[_*A.FD } ;
S3Sn_zqG K&%YTA 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?
k4BiH5\hA 这个差事就留给了holder自己。
d>jRw ~w}Zv0 AGgL`sP template < int Order >
_|KeB(W class holder;
nISfRXU; template <>
?KXgG'!! class holder < 1 >
ARa9Ia{@ {
#{Gojg`5O public :
P:tl)ob template < typename T >
I cz)Qtg| struct result_1
z9P;HGuZ {
4P$#m<;t typedef T & result;
'/K-i.8F } ;
5ofsJ!b' template < typename T1, typename T2 >
e!|T Tap struct result_2
.LEn~ 8 {
*XSHzoT* typedef T1 & result;
^f bw0 } ;
1F58 2 l template < typename T >
SBqx_4} typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
T0Zv. {
B:QAG return (T & )r;
0G"I}Jp{ }
"N4rh<< template < typename T1, typename T2 >
4?F7% ^vr typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
<j$n7#qk {
p?+*R@O return (T1 & )r1;
czHbdEh }
_'47yq^O } ;
84$#!=v 8I*WVa$l template <>
*1fZcw'C. class holder < 2 >
7L\kna< {
rlIDym9nY~ public :
.ko}m{ template < typename T >
9x0Ao*D<t struct result_1
;p}X]e l} {
WSPlM"h typedef T & result;
G>fJ)A } ;
_N-JRM m< template < typename T1, typename T2 >
PgY q=|]` struct result_2
zHsWj^m" {
eTp}*'$p typedef T2 & result;
[$b\#{shtP } ;
7JI&tlR4\c template < typename T >
7iJ=~po:o typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
7>Oa, \ {
,wvzY7% return (T & )r;
)FfJ%oT} }
47c` ) *Hc template < typename T1, typename T2 >
p&%M=SzN typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
ird
q51{G {
ORo +=2 return (T2 & )r2;
cPgz?,hE }
4&c7^ 4w~ } ;
v9[[T6t/' K(M@#t1_& '"=Mw;p 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> >。
jGtoc,\X 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
m8|&z{ 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
.RNr^*AQ 6jIW)C return l(i, j) = r(i, j);
@fH?y Z=> 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
3 #zwY G
39 return ( int & )i;
LK^t](F return ( int & )j;
lilKYrUmG 最后执行i = j;
: Jh 可见,参数被正确的选择了。
vh~:{akR 7Lr}Y/1= ms%Ot:uA Wkk=x& 3??*G8Yp 八. 中期总结
[akyCb 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:
OudD1( )W 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
h%Nbx:vKk 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
psg}sl/ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
pEjA*6v|, ?`hk0q X3 >o\[?QvP J jCzCA:K_ }xl
@:Qo Z' 0Gd@/ 九. 简化
c0Tda 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。
/#PEEN 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
&\\iD :J 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:
7^bO` 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
^ftZ{uA +-*/&|^等
f.gkGwNk 2. 返回引用。
4ifWNL^) =,各种复合赋值等
:;u~M(R 3. 返回固定类型。
urHQb5|T} 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
Fc;)p88[ 4. 原样返回。
;X u&['
operator,
saH +C@_, 5. 返回解引用的类型。
/tno`su; operator*(单目)
.Lrdw3( 6. 返回地址。
w+cI0lj operator&(单目)
Ms*;?qtrR 7. 下表访问返回类型。
=>6Z"LD( operator[]
'M\ou}P 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
$S$%avRX operator<<和operator>>
zxCxGT\; V#W(c_g 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。
3\FiQ/? 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
,vQkvuz uU`zbh}]L. template < typename Left >
/^v4[] struct value_return
J#CF S G {
5I{YsM template < typename T >
.1MXQLy struct result_1
\z8TYx@ {
AKM\1H3U typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
=5_8f } ;
il-v>GJU7{ aO'$}rDf$ template < typename T1, typename T2 >
7,|-%!p[ struct result_2
VLtb16| {
4;|&}Ij typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
m%q#x8Fp } ;
P/t$xqAL } ;
^zqz$G# 2P9h x5PiV z@&_3 Gl 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
xYRL4 hvGb9 下面我们来剥离functor中的operator()
dW!T.S 首先operator里面的代码全是下面的形式:
eUqsvF}l! @8@cpm return l(t) op r(t)
sJ?Fque return l(t1, t2) op r(t1, t2)
&e[/F@\% return op l(t)
z-(dT return op l(t1, t2)
1h]Dc(Oc#= return l(t) op
R^dAwt`.D return l(t1, t2) op
LtH;#Q return l(t)[r(t)]
W32mAz; return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
(q*T. ~oT0h[< 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:
4jis\W}%L3 单目: return f(l(t), r(t));
:?jOts>uP return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
\8Fe56 双目: return f(l(t));
!=cW+=1 return f(l(t1, t2));
Vjj30f 下面就是f的实现,以operator/为例
&hd+x5 <JYV
G9s} struct meta_divide
q(!191@C( {
u;~/B[ template < typename T1, typename T2 >
qN+ ngk,: static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
tB}&-U|t[~ {
hV'JTU]H return t1 / t2;
wC <!,tB(8 }
A#2Fd7& } ;
K-k;`s# eNu`\ 这个工作可以让宏来做:
~2V|]Y;s lXW.G #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
FB6`2E%o template < typename T1, typename T2 > \
Jan73AOX static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
cl1h;w9s 以后可以直接用
XLg6?Nu DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
1/6 G&RB 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%Obrk (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。。。)
*8,]fBUq h+CTi6-p ga6M8eOI 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
%@kmuz?? 5RI"gf template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
@aY 8VL7C0 class unary_op : public Rettype
~WehG<p v[ {
hqD]^P>l1 Left l;
vM1f-I- public :
zg0)9br unary_op( const Left & l) : l(l) {}
29 Yg>R!/ <i%.bfQ/- template < typename T >
Z-*L[ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
6i(nyA
2! {
"^Tb8! return FuncType::execute(l(t));
R4]t D| }
E
Rqr0>x ,N?~je. template < typename T1, typename T2 >
JN$v=Ox{ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
f,k'gM{K {
]j~V01p/e return FuncType::execute(l(t1, t2));
+(` }
>|/NDF=\s } ;
#dtYa bezT\F/\ ;Bat!K7W 同样还可以申明一个binary_op
Jj8z ~3XnJ K;sH0* template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
_ohZTT%l class binary_op : public Rettype
YRfs8I^rg {
8G6PcTqv" Left l;
J;Xh{3[vO Right r;
"<Dn%r public :
]Vln5U
binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Tu?+pz`h qb]n{b2 template < typename T >
{W)Kz_ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
D}>pl8ke~g {
N&]v\MjI62 return FuncType::execute(l(t), r(t));
lQ<2Vw#Yl }
{Uz@`QO3 j#f+0 template < typename T1, typename T2 >
+?w 7Nm` typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0~iC#lHO {
hq6B
pE return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
r`qMif' }
.0:BgM } ;
GvF8S MO[x Hzcy' [ >O4hifq 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
<Bn^+u \ 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
*p`0dvXG2 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
AON";&dLq- 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。
w},' 1 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
@zL)R b%P$ 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。。。
I= G%r/3 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
^VK-[Sz& 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)
w,bILv) 下面是修改过的unary_op
{>H#/I8si ;5:g%Dt template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
>@KQ )p' ` class unary_op
([R}s/)$ {
Q&]
}`Rp= Left l;
x|d Xa0=N_ 7!+kyA\}r^ public :
+0rMv VUC unary_op( const Left & l) : l(l) {}
XKp.]c wP O#
.^} template < typename T >
gcqcY struct result_1
7}OzTup {
a/;u:" typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
'(mJ*Eb } ;
2.ud P 9!b,!#= template < typename T1, typename T2 >
f{xR
s-u] struct result_2
L+LxS|S+M {
* t6XU typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
+Mc kR } ;
nr*~R-,\ ] as_7 template < typename T1, typename T2 >
Y:[WwX| typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
xB_F?d40T5 {
1|bu0d\] return OpClass::execute(lt(t1, t2));
;j])h!8X }
#qXE[% &,4]XT template < typename T >
q$z#+2u typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
oEbgyT gB {
#u~s,F$De return OpClass::execute(lt(t));
Ug_5INK }
u3vBMe0v[ CnruaN@ } ;
}$!bD
Yr@_X @/*{8UBP 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
:LBG6J 好啦,现在才真正完美了。
ez=$ ]cln 现在在picker里面就可以这么添加了:
Yr5A,-s [Av#Z)R template < typename Right >
x7K picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
^0"NcOzzxl {
O&l(`*P return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
TJ[C,ic=D }
t5mI)u 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。
9 +"D8J7 {MdxIp[ [tsi8r=T
RR!(,j^M -QjdL9\[c7 十. bind
6eE%x?# 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。
KY
H*5 先来分析一下一段例子
A`<#}~A Cj%SW <v| B3K!>lz int foo( int x, int y) { return x - y;}
pg~vteq5 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
au7%K5 bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
>JwdVy^ 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。
u':-DgK 我们来写个简单的。
\o ! 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
yjs5=\@ 对于函数对象类的版本:
R 5 47 eO;i1 > template < typename Func >
6~zR(HzV{ struct functor_trait
c_c]0Tm {
kf\n
typedef typename Func::result_type result_type;
-cs
4< } ;
/_y%b.f^ 对于无参数函数的版本:
]\5@N7h I2kqA5>)j template < typename Ret >
yLCqlK struct functor_trait < Ret ( * )() >
*6 -;iT8 {
\DBoe:0~ typedef Ret result_type;
^_6%dKLK } ;
!Sr^4R +Z 对于单参数函数的版本:
ha iz]Vb{5n% template < typename Ret, typename V1 >
QwXM<qG* struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
Oh6_Bci {
`q* 0^} typedef Ret result_type;
J7$1+|" } ;
!e@G[%k 对于双参数函数的版本:
~ z4T
aGVzg$
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
xn)FE4 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
zOYkkQE3mJ {
2+"=i/8 typedef Ret result_type;
}u
cqzdk#2 } ;
7Z5,(dH> 等等。。。
Gir_.yc/ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
(y|{^@ xP*9UXZ4P template < typename Func >
Hb'fEo r struct func_return
i,rP/A^q {
*cCr0\Z` template < typename T >
X@Eq5s struct result_1
hKtOh {
8=gr F typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
x={t}qDS8 } ;
]W<E#^ wOE_2k template < typename T1, typename T2 >
A>+5~u struct result_2
TFbCJ@X {
-aG( Yx typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
dgd&ymRm
: } ;
Djx9TBZ5 } ;
Lv,~M f1| gJi11^PK S1uW`zQ!+_ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
G+4a%?JH ar+mj=m template < typename Func, typename aPicker >
^T'+dGU` class binder_1
oV?tp4& {
X^% I 3 Func fn;
i051qpj aPicker pk;
Oz^+;P1 public :
8>j+xbw H(Mlf template < typename T >
NF0IF#;a struct result_1
.
)Fn]x"< {
mDipP typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
q "bpI8j } ;
d|on
y Bp^>R`, template < typename T1, typename T2 >
'\1%%F7 struct result_2
,!kyrk6 {
9L%&4V}BIS typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
5gF}7D@ } ;
_kH#{4`Hw r-]R4#z> binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
|:!#kA wX#\\Jgi template < typename T >
:L:;~t K typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\'E _ {
Q
C~~ return fn(pk(t));
G D[~4G }
rorzxp{ template < typename T1, typename T2 >
v8*ZwF typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
NXeo&+F {
HxZ4t return fn(pk(t1, t2));
1b6gTfU }
2: pq|eiF } ;
XF^c(*5 @GnsW;$*~. h^hEyrJw
一目了然不是么?
nkhM1y 最后实现bind
2d.I3z:[ MM'<uy bs+KcY:N] template < typename Func, typename aPicker >
"45BOw&72G picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
d_5h6Cz4 {
M?nnpO return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Pv1psKu }
KL5rF,DME S^x9 2&! 2个以上参数的bind可以同理实现。
[&{"1Z 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
n1sH`C[c ew`R=<mZ,7 十一. phoenix
>wMsZ+@m Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
saRB~[6I Do_L for_each(v.begin(), v.end(),
(Nik(Oyj" (
3ZZJYf= do_
yaX,s4p [
c,D'Hl6(% cout << _1 << " , "
H}U&=w' ]
b7>;UX .while_( -- _1),
]iz5VI@ cout << var( " \n " )
Fa/i./V2 )
DV%tby );
v>nJy~O] %pwm34 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
}`_2fJ6 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
Q'|cOQX operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
[j!0R'T 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Y7{|EI+@ {M%"z,GL7J RK'( {1 template < typename Cond, typename Actor >
(K?[gI class do_while
9J|YP}% {
N%?o-IY Cond cd;
g{D&|qWj Actor act;
A?7%q^;E public :
\7C >4 template < typename T >
qC6Q5F struct result_1
C$(t`G {
*e8V4P typedef int result_type;
}40/GWp<f } ;
XsR%_eT i#-Jl7V[a do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
m+u>%Ys` 3]
@<. template < typename T >
vj_oMmjKw typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
=~arj {
{?jdPh do
FVD}9ia {
\hq8/6=4s act(t);
.(hb8 rCM }
IB?A]oN1{ while (cd(t));
B!N8 07 return 0 ;
C )I"yeS. }
b1&{%.3[ } ;
wM yPR_ AnyFg)a< XWvs~Xw@ 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Ey n3Vv?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。
.*f;v4! 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。
Sx ~_p3_5U 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。
6d.m@T6~ 下面就是产生这个functor的类:
Z8 # I y,r`8 JZY=2q& template < typename Actor >
,yqzk. class do_while_actor
feopO
j6~+ {
FvNO*'xP Actor act;
|l?ALP_g public :
lxmS.C do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
BJq}1mn* %1<p1u'r?# template < typename Cond >
sogbD9Jc picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
@uE=)mP@ } ;
j(BS;J$i `kv$B3 \|pAn 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
R] [M_ r 最后,是那个do_
F@*lR(4C 6^aYW#O<Ua ^kD?0Fm class do_while_invoker
Y-Ku2m {
^(\Gonf< public :
StDmJ] template < typename Actor >
ygW@[^g do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
A{J 1 n {
:fYwFD( 9 return do_while_actor < Actor > (act);
'=~y'nPG7 }
pjCWg4ya } do_;
Gh|!FRK[$ h]MVFn{ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
g"&bX4uD) 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
&+j^{a 最后来说说怎么处理break和continue
u/[]g+ 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。
._&lG3' 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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