一. 什么是Lambda
v83@J~ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
re)7h$f} 在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象,
H{4_,2h=m
:SD#>eD0 =eyPo(B mfx-Ja_a class filler
5q;c=oRUj {
TXS{= public :
^jE8
"G* void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
O~#A )d6 } ;
KsSIX -nQ(.#-n x8o/m$[,=u 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:
?3y>K!D(A ]NyN@9u@( Ke^9R-jP #+ Y%Bxf for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Jbn^G7vH<6 D!V~g72j `4-N@h
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
RpwDOG eX$RD9
H T,9pd;k AD~_n^ 二. 战前分析
B8~bx%)3T 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。
zyB>peAp6j 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
INEE
37% pnTz.)'46 'Ll'8 ps for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
S.; ahce /* --------------------------------------------- */
Z.b?Jzj vector < int *> vp( 10 );
W1JvLU5L*r transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
@:}l a /* --------------------------------------------- */
?=,7'@e sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
3Mq%3jX /* --------------------------------------------- */
'iU+mRLp int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
-_M': /* --------------------------------------------- */
73l,PJ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
~t<uX "K /* --------------------------------------------- */
Fh4Exl@6 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Z^c\M\`7 c-* *~tb( >c$3@$ @D$ogU,# 看了之后,我们可以思考一些问题:
?_d3|]N 1._1, _2是什么?
hd W7Qck " 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。
6a704l%#hb 2._1 = 1是在做什么?
:Bi 4z( 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。
nG%<n 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。
)4RSo&9p` p2
!w86 F >*EJ6FPO 三. 动工
$ I
J^ 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
j8+>E?nm KMx
'( uNca@xl' -^JPY)\R template < typename T >
A{Qo}F<* class assignment
a-lF}P\ {
kDG?/j90D T value;
XUA%3Xr public :
Ya}}a assignment( const T & v) : value(v) {}
a@-bw4SD template < typename T2 >
T^ - - :1 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
,<$rSvMfg } ;
IP^1ca#< 5cb8=W- b3ys"Vyn 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Z>~7|vl 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
,/"0tP&_; p!EG:B4 Z=
=c3~ yZ)-=H class holder
l=L(pS3 ~ {
2Vs+8/ public :
o1k+dJUd template < typename T >
.hjN*4RY
assignment < T > operator = ( const T & t) const
K1w:JA6( {
L)
UCVm return assignment < T > (t);
$h[Q}uW }
>-y}t9[/ } ;
Rq`5ff3, `Ue5;<K-/ j
Y(|z*| 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
]MC5 uKn [#fz[U static holder _1;
zYM0?O8pJ~ Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
-XnOj2 4?]s%2U6 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
-wVuM.n(Z 而不用手动写一个函数对象。
eh8lPTKil Lj/ sq@c?!' (w vU;u 四. 问题分析
Z*IW*f&0>1 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
a`zHx3Yg 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
%r&36d' 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
39d$B'"<1 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
6n;? :./ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
4 %4Yqx ) D~M*]& 五. 问题1:一致性
^>^h|$ 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?|
"N)InPR- 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
cqT%6Si RY1-Zjlb< struct holder
|v<4=/. {
_w2KUvG-8 //
1kD1$5 template < typename T >
pktnX-Slt T & operator ()( const T & r) const
N36B*9m&p {
79I"F' return (T & )r;
NErvX/qK }
+??pej]Rp } ;
?O"zp65d( ^gkKk&~A5? 这样的话assignment也必须相应改动:
Ec^2tx"= b}*q*Bq template < typename Left, typename Right >
5=Y(.}6 class assignment
E(&zH;?_ {
pD }b $ Left l;
TmK8z Right r;
?A04qk public :
qE8Di\? assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
$ab{GxmX'4 template < typename T2 >
SwaMpNXL T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
phB d+zQc } ;
m_FTg)_= 93ggCOaYA 同时,holder的operator=也需要改动:
c[$i )\0 )|#ExyRO template < typename T >
cQsSJBZ[v5 assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
]:m4~0^#-( {
MP.ye|i4Q return assignment < holder, T > ( * this , t);
Kjpsz] ; }
lTVz'ys D_G]WW8 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。
gZ-:4G|J 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
0.c96& Sy<io@df return l(rhs) = r;
rbs&A{i 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
uo*lW2&U 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Q.\vN-(
"!uS!BI? template < typename Tp >
T5}5uk9 class constant_t
g|h;* {
Z_7TD) const Tp t;
Fq`@sM$ public :
%NfH`%` constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
02)Ybp6y template < typename T >
+UX}
"m~W const Tp & operator ()( const T & r) const
vl?fCO {
54/ZGaonz return t;
j^eMi }
kBY#=e). } ;
|tz{Es<`B _X@ Q`d 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
88 ca 下面就可以修改holder的operator=了
L(X}37 lQ"t#b+ template < typename T >
P ?96; assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
7HL23Vrk {
L X #. return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
9*Fc+/ }
Y&y<WN}Q F!2VTPm9z 同时也要修改assignment的operator()
YG)7+94 ,u!_mV template < typename T2 >
\`%#SmQF T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
uC6e2py<[ 现在代码看起来就很一致了。
2z1r|?l Ik@MIxLK 六. 问题2:链式操作
KXUJ*l-5 现在让我们来看看如何处理链式操作。
ju4wU;Nu 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。
{UF|-VaG 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。
RB;2 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。
75A60Uw 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
pK'D(t Ye^xV,U@ template < typename T >
Q8h=2YL struct result_1
9WHarv2 @ {
]eX(K5 A typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
[|YJg]i- } ;
H>"P]Y)oX wy:euKB~
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:
?ZkVk =t? q^~w:$^U template < typename T >
o[S
Mt struct ref
$N|Spp0 {
%WYveY typedef T & reference;
FY]Et=p } ;
Hl8\*#;C&> template < typename T >
GB>T3l" struct ref < T &>
N'|9rB2e {
/)rv Ndn typedef T & reference;
$]?M[sL\N7 } ;
^Nysx ~6 H{_6e6`e. 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
zCu+Oi6 ?:F Jc[J template < typename T >
0.1?hb|p5T typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
6*I=%
H| {
t3!~=U return l(t) = r(t);
~$7YEs) }
0f;|0siTAm 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
u0$}VO5/a 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
wqyF"^It" s##XC^;p[ 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
T'N/A9{q _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
gpCWXz')i _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
&@qB6!^ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
V~t;
J 最后的布局是:
c{jTCkzq Add
t /lU* / \
pz.fZV Divide 5
B""=&(Yu / \
^n\g, _1 3
#Q|ACNpYM 似乎一切都解决了?不。
<,9rXjeRl 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。
ETfoL.d$( 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
kQrby\F(< OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
.;&4'ga4 ,@Elw>^ template < typename Right >
!ed0 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
<_4'So> Right & rt) const
_ n4C~ {
xB}B1H% return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
YH-W{]. }
4>]B8ZxH 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
Qaiqx"x3 XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
=DI/|^j{; 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
;]2d%Qt 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
Nh6!h% 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
a3:1`c/~\ 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
D5!I{hp" 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
dAjm4F- Q*/jQC template < class Action >
5"Y:^_8 class picker : public Action
hP
jL {
~e+pa|lO public :
EsLtC5] picker( const Action & act) : Action(act) {}
VJtRL') // all the operator overloaded
<"LA70Hkk } ;
B>
zQ[e@t kO,vHg$ 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。
<ol?9tm 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:
+^%0/0e @$?*UI6y template < typename Right >
F4g3l picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
~JOC8dO {
8`q"] BQN return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
'^.3}N{Fo }
oCB#i~|>a w5a;ts_x Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
<@qJsRbhK 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
h9 +76 <{.pYrn template < typename T > struct picker_maker
H`T}k+e2-N {
JiiYl typedef picker < constant_t < T > > result;
qn `
\g } ;
TZ PUVOtL_ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
WhDNt+uk) {
uHyc7^X> typedef picker < T > result;
6H|&HV(!R } ;
OC`Mzf%. CrX1qyR 下面总的结构就有了:
qkq^oHI functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
<;dFiI-GO# picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
Kj|\ALI': picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
* YTv" 至此链式操作完美实现。
Qy) -gax:, 0Y*Ag,S v0+$d\mP4< 七. 问题3
[<#`@Kr 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。
<rNz&;m} 8{p#Nl?U1 template < typename T1, typename T2 >
0JLQ.%_ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+kOXa^K {
)'`@rq! return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
+<c(;Ucl? }
7T=:dv g|)yM^Vqr6 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:
?;p45y~n% s%)>O{{) template < typename T1, typename T2 >
4zf( struct result_2
n*N`].r#{= {
\p J<@ typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
6am<V]Hw0F } ;
`w%Qs)2 FdMTc(> 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?
e:= +~F(f 这个差事就留给了holder自己。
.OD{^Kq2 4% 2MY\ dxF)) Z template < int Order >
ImI,q:[67 class holder;
i7xBi:Si template <>
Bet?]4\_ class holder < 1 >
EBplr , {
5f#]dgBe public :
DbK-3F_ template < typename T >
);V.le}%( struct result_1
5<|X++y}8) {
w'P!<JaZ typedef T & result;
h7>`:~ } ;
~01Fp;L/ template < typename T1, typename T2 >
(Bu-o((N@0 struct result_2
7 gT^ZL {
stlkt>9 typedef T1 & result;
DX8pd5U } ;
@%$<,$= template < typename T >
h, P#)^" typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
{8J+Y} {
,+E"s3NW return (T & )r;
-2*Pm1\Z }
qbQH1<yS< template < typename T1, typename T2 >
~*ll,<L: typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
]llvG\ {
jftf]n&Z(q return (T1 & )r1;
u/X1v-2 }
{us"=JJVN } ;
lNqF@eCT9 CWM_J9f template <>
7bx!A+, t class holder < 2 >
%x|0<@b7- {
mO^vKq4r. public :
~Z
x_" template < typename T >
P:v|JER
struct result_1
zgA/B{DaC; {
bJ9K!6s??` typedef T & result;
3 3b 3v\N } ;
BW&)Zz template < typename T1, typename T2 >
_.3O(? p, struct result_2
3X}>_tj {
g;G.uF& typedef T2 & result;
,$;pLjo6 } ;
:HDU\|{^ template < typename T >
2< Q3-|/i typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
0]`%iG| {
Y`
tB5P return (T & )r;
x8E!Ko]( }
^Euqy,8} template < typename T1, typename T2 >
h$q=NTV typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
$qh?$a {
"A,-/~cBV return (T2 & )r2;
F<A[S" }
H6]z9 8 } ;
wdTjJfr Ce_ES. $${9 %qPzb 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> >。
44(l1xEN+ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
*9xv0hRQ%? 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
j_HwR9^fd, 8K0@*0 return l(i, j) = r(i, j);
5$L=l 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
W&8)yog. cAc>p-y% return ( int & )i;
<46fk* return ( int & )j;
V<G=pPC'H 最后执行i = j;
$&[}+?? 可见,参数被正确的选择了。
k\wI^D @EzO
bE{ 2/V9Or52
uj9IK u}I\!-EX!v 八. 中期总结
$oU40HA)W] 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
fI1,L" 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
!_My]>S 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
b6A]/290x 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
*&lNzz5&
%vFoTu)2 i$!-mYi+Q! Kn+m9 \w\{x0u a}MSA/K( 九. 简化
^+zhzfJ 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。
6+Wkcrh 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
]Sgc42hk 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:
Y1Qg|U o 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
_0(Bx?[h +-*/&|^等
Pf?y!dK< 2. 返回引用。
rkz_h =,各种复合赋值等
V[T`I a\ 3. 返回固定类型。
Auz.wes 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
p?,: 4. 原样返回。
R#UcwX}o operator,
fd}
Ul 5. 返回解引用的类型。
|T@\-8Ok operator*(单目)
(:2,Rr1" 6. 返回地址。
`cBV+00YS operator&(单目)
m?Qr)F_M 7. 下表访问返回类型。
3>t^Xu~ operator[]
ME%W,B.|"s 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
WYklS<B[ operator<<和operator>>
]5}C@W@_ 46cd5SLK 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。
_mJnhT3 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
DHlCus=ic i-`n5, template < typename Left >
s9'lw' struct value_return
Mk~]0d {
"]M]pR/j template < typename T >
PA(XdT{ struct result_1
ZW0gd7Wh {
43 h0i-%1 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
xVn"xk } ;
-$js5Gx1 0+P<1ui template < typename T1, typename T2 >
>u:t2DxE struct result_2
mgxoM|n6 {
ufekhj typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
7jL3mI;n%; } ;
3j
iSvrfI } ;
xF4>G0 lSzLR~=Au `Z:5 E 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
<cn{S` b=Y:`&o=[ 下面我们来剥离functor中的operator()
=6sL}$ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Pgg\(D#X` ub0uxvz return l(t) op r(t)
gI SP . return l(t1, t2) op r(t1, t2)
>5Rcj(-&l return op l(t)
XJG"Zr9 return op l(t1, t2)
RN3-:Zd_X return l(t) op
XH?}0D( return l(t1, t2) op
4G4[IAu_ return l(t)[r(t)]
LK1 r@ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
VdZmrq;?/ 8>
-3G 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:
o"a~ 单目: return f(l(t), r(t));
[o0Z;}fU return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
y,D4b6 双目: return f(l(t));
6:v$g return f(l(t1, t2));
i,Q{Z@, 下面就是f的实现,以operator/为例
ymxYE#q m.}Yn, struct meta_divide
5g{F- {
K2u$1OKv template < typename T1, typename T2 >
e /4{pe+, static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
c3>#.NP_ {
B4 cm_YGE return t1 / t2;
"|6#n34 }
U?}>A5H } ;
Gs% cod =&J7
'nDP 这个工作可以让宏来做:
!e}LB%zf .1[[Y} #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
;;2Yfn'`9 template < typename T1, typename T2 > \
RvQl{aL static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
2$g3ABfV 以后可以直接用
i8\&J. DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
KfO$bmwmx 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
LyRU2A (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
4nfpPNt pa6.Tp> MMZdF{5@G 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
sMq*X^z
)? ;!JI$_-\ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
S-^RZ" class unary_op : public Rettype
Ez*9*]O*+ {
>0W:snNK Left l;
o<hT/ P public :
u7oHqo` unary_op( const Left & l) : l(l) {}
dsx'l0q 'i VZ`L-P$AF template < typename T >
I?l%RdGW typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Jv|uI1V {
F3aOKV^ return FuncType::execute(l(t));
f:_\S }
{g:I5
A# ndIf1} template < typename T1, typename T2 >
3 9|4)1e typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
-\b$5oa( {
|]dA`e&y return FuncType::execute(l(t1, t2));
x2|YrkGv }
D{]t50a. } ;
&vf%E@< +wAH?q8f v[r5!,F 同样还可以申明一个binary_op
Kd?TIeF E G\y: O9( template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
qH3|x08 class binary_op : public Rettype
]"jJgO^ {
r+}5;fQJ Left l;
n(|~z Right r;
8| 6: public :
#bqc}h9 binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
l Ikh4T6i G d".zsn template < typename T >
1^*M*>&d< typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
`h>a2 {
Q -!,yCu return FuncType::execute(l(t), r(t));
@A_bZQ@ }
DriJn`vtzq mG?g template < typename T1, typename T2 >
w"Q6'/P typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
JMMT886 {
Z'P>sV return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
{&2aH>V/ }
Q-3o k7 } ;
h}X^ ? 1OZEzA! /B$9B 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
`aj;FrF 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
7X
h'VOljB DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
Op&i6V}<s 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。
h&$7^P 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
4,8=0[eRG 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
N3D{t\hg 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
)jM'
x&Vg 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
=l % 下面是修改过的unary_op
As$:V<Z 0w0\TWz* template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
*o}LI6_u class unary_op
EJM6TI" {
gWxpGW^eZ~ Left l;
MZyzc{c, ,t`u3ykh public :
Y:GSjq 7oPLO(0L unary_op( const Left & l) : l(l) {}
Y#>'.$(Az C@{#OOa template < typename T >
|i)7jG< struct result_1
Lci SQ
R! {
3ErW3Ac Ou typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
I<v1S } ;
mE`OG8 C+,JLK template < typename T1, typename T2 >
=J2\"6BnzA struct result_2
:ET05MFs\# {
cR/-FR typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
K,uTO7Mk[ } ;
wT;3>%Mtr 3?x4+b template < typename T1, typename T2 >
6}Se$XMl typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
::k>V\; {
ra="4T$va return OpClass::execute(lt(t1, t2));
WE_jT1^/ }
Q9-o$4#R[ Xz,-' template < typename T >
>zYO1.~ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!H,_*u. {
IO,ddVO return OpClass::execute(lt(t));
^
:%"Z& }
-Wp69DP6q (zW;&A } ;
^Z?X\t v9<7= D&x 8db 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
'z'q)vcr 好啦,现在才真正完美了。
$$UMc-Pq 现在在picker里面就可以这么添加了:
Who7{|M\' \E9Hk{V:6 template < typename Right >
+Dg%ec picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
c6IFt4)g {
h5+qP"n!?q return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
K"p$ga{ }
>Oary 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
c,ccavv{I t`PA85.|d ~i`@ u"rK5'
tCT-cs 十. bind
W/z\j/Rgc 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
?\_N*NEtK 先来分析一下一段例子
'ZyHp=RN) q4].C|7 tTWeOAF int foo( int x, int y) { return x - y;}
ya!RiHj bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
%Pr
PCT bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
s[{L.9Y 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
=5NM
=K 我们来写个简单的。
R|7yhsJq, 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
1J}i :i& 对于函数对象类的版本:
a&>Tk% Vb${Oy+ template < typename Func >
PQla- struct functor_trait
Mx?{[zT" {
Yzr RnVr typedef typename Func::result_type result_type;
PUMh#^g} } ;
5k0r{^#M 对于无参数函数的版本:
W$&kOdD!$ Au+SCj template < typename Ret >
g[VVxp!C< struct functor_trait < Ret ( * )() >
R<}WNZl {
U) tqo_ typedef Ret result_type;
g+5{&YD } ;
zzf;3S? 对于单参数函数的版本:
k+X=8()k =[wVRQ? template < typename Ret, typename V1 >
)@-v6;7b0 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
_%g}d/v}pO {
Ka[@-XH typedef Ret result_type;
(TufvHC } ;
\Y)pm9! 对于双参数函数的版本:
oY!nM%z/ 44H#8kV template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
13oR-Stj| struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
*? /9lAm {
^i3~i?\,P typedef Ret result_type;
K".\QF,: } ;
GF6c6TXF@ 等等。。。
2?3D`
` 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
;^5d^-T yNY *Fl! template < typename Func >
K6#9HF'2I struct func_return
Yjv[rH5v {
f
wN template < typename T >
ahagt9[,:F struct result_1
~#X,)L{y7v {
iI_ad7,u typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
l3Vw?f } ;
8 *@knkJ s1,kTde template < typename T1, typename T2 >
<8UqV.& struct result_2
"%O,*t {
w(w%~;\kLP typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
d4"KM+EP? } ;
3kxI'0&T } ;
GarPnb 0qXkWGB LOY+^ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
U#oe8(?# R} nY8zE template < typename Func, typename aPicker >
qXPT1%+)y class binder_1
zz ^2/l {
"0pH@_8o{ Func fn;
+PC<# aPicker pk;
K&(}5`H0= public :
"yR56`= jr@u template < typename T >
)|>LSKTEl struct result_1
Ndj9B|s_ {
7g(,$5 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
;6N@raP7 } ;
6d~[M y /1X0h template < typename T1, typename T2 >
i2or/(u` struct result_2
q7}$F]UM" {
"hRw_< typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
vkmTd4g } ;
.lMIJN&/ zh5{t0E}C binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
76[O3% r!eCfV7 template < typename T >
'L#qR)t typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
*wW/nr=\; {
&gc8"B@V return fn(pk(t));
l6b3i
v, }
VFN\
Ryd template < typename T1, typename T2 >
`r"euO
r\ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
846j<fE {
fo])=KM return fn(pk(t1, t2));
g`KVF"8 }
Lu&2^USTO } ;
&wj;: f ,RFcR[ak lhm=(7Y 一目了然不是么?
bK `'zi 最后实现bind
]a|3"DP5 V}732?Jy G!~[+B template < typename Func, typename aPicker >
<wwcPe} picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
3 wVN:g7 {
zGFo-C return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
}a@ZFk_> }
[ V`j@dV qX{m7 2个以上参数的bind可以同理实现。
ehEXC 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。
Ou IoO 6,'v
/A- 十一. phoenix
ehO@3%z30c Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
O~F/pJN` T:Dp+m!\{ for_each(v.begin(), v.end(),
]saf<?fzr (
mLM$dk3 do_
7*5$=z4,1 [
-d\O{{%>.z cout << _1 << " , "
_5Q?]-M ]
>8;Co]::kx .while_( -- _1),
2BOe,giy cout << var( " \n " )
F,#)8>O )
Yo:l@( );
8:,E=swe -A}*Aa'\ 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:
gP.Q_/V 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
T{M~*5$ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
DB'pRo+U 那么我们就照着这个思路来实现吧:
}Jt( H 4cK6B)X UJkg|eu template < typename Cond, typename Actor >
#3maT*JY class do_while
(x9d7$2 {
$NP5Z0v7 Cond cd;
D/hQ{T Actor act;
za7h.yK } public :
IWN:GFH( template < typename T >
42LlR
0 struct result_1
VAf~,T]Ww {
l)E
\mo
8 typedef int result_type;
bL5z%bV } ;
Sv.z9@S K^AX=B do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
XtfO;` 9&5\L template < typename T >
@YmD 79 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ann!"s_ {
y'4H8M2? do
Iw~3y{\ {
Y?hC/6$7 act(t);
p2|c8n== }
B?c9cS5Mj while (cd(t));
ITh1|yP return 0 ;
haW8zb0z }
:qy`!QPUm } ;
}gL9G l5S(xQ _)Uw-vhQiT 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
/zn|?Y[ 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
fXMVl\ < 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
QOIi/flK 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
9@C3jZ+9`H 下面就是产生这个functor的类:
,LZ6Wu$P L1*P<Cb ^pMjii8IZ template < typename Actor >
_GK^ 7}u class do_while_actor
Q17"hO>kC {
ZC3b9:tk Actor act;
Fa^5.p public :
i](,s. do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
Ojp)OeF\ DR/qe0D template < typename Cond >
u3kK!2cdP picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
UC^&&
2maI } ;
a_I!2w<I a8aEZ724 qVC_K/w
7 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
boo,KhW'Y 最后,是那个do_
eA&hiAP/ 49}yw3- "s2?cQv{# class do_while_invoker
i^sK+v {
zvL&V
.> public :
'n I2RX template < typename Actor >
!*u5HVn do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
@lAOi1m,, {
b].:2 return do_while_actor < Actor > (act);
H[V^wyi'z }
I#@iA! } do_;
#(h~l> r )eGGA6G 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
}GsZ)\!$4 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
-h*Yd) 最后来说说怎么处理break和continue
r9@O`i 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。
([UuO}m- 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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