一. 什么是Lambda
nd`1m[7MNu 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
%6t:(z 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,
av(6wht8 3RUy,s fQ7V/x! 7kC^
30@T3 class filler
+Z,;,5'5G {
2/U.|*mH public :
#QZe,"C9` void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
5f rX } ;
9v#CE! k<z)WNBf b8H{8{wi| 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:
5G}?fSQ> Q1lyj7c#x V~qNyOtA] ~\r* for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
HGl|-nW> o]odxr \a<wKTkn 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
O4 w(T |o7[|3:M xKbXt;l2 SA:Zc^aV 二. 战前分析
(xycJ`N 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。
?C]vS_jAh 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
>:SHV W PhLn8jNti pt?bWyKG for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
^"E^zHM( /* --------------------------------------------- */
L]7=?vN=8 vector < int *> vp( 10 );
)w em|:H transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
rDtY[ /* --------------------------------------------- */
K&u_R
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
Z<oaK /* --------------------------------------------- */
*9
{PEx int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
MyOd,vU /* --------------------------------------------- */
DmK57V4L^ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
Nd4f^Y /* --------------------------------------------- */
]dVGUG8 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
4>YR{ ]U?^hZ_ <(#(hDwy 0J*??g-n 看了之后,我们可以思考一些问题:
*YI98 1._1, _2是什么?
yHYsZ,GE 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。
#Bze,?@ 2._1 = 1是在做什么?
UhF-K#Z9 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。
5{TsiZh4 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。
3l]lwV 'B$yo] SZ7:u895E 三. 动工
?9vuuIE 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
m<G,[Yc Lpkyoh v t
mntp hwuiu* template < typename T >
VO5#Qg en class assignment
^^u5*n+5 {
y
G~?MEh{ T value;
_{ue8kGt public :
,O5NLg- assignment( const T & v) : value(v) {}
~i= _J3' template < typename T2 >
I@\lN&HC T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
B^=-Z8 } ;
pp?D7S m[osg< CR_ ;._
l0Jw 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
DDQx
g 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
E,Z$pKL? XTs8s12 _~m5^Q& ux-/>enc class holder
evJ4C#Pr {
k?yoQL* public :
HdI8f!X'TG template < typename T >
-:^U_FL8un assignment < T > operator = ( const T & t) const
NSMyliM1Y {
BU)U/A8iS return assignment < T > (t);
wVXS%4|v }
&<g|gsG` } ;
Jumgb uh_RGM& *tFHM &a 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:
`cn#B
BV a~`eQ_ND static holder _1;
k8yEdi` Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Eh`7X=Z7E Ufj`euY for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
,^r9n[M4M 而不用手动写一个函数对象。
.~db4d] KM0ru 'c&Ed qArM|\l1 四. 问题分析
*U- 4Sy 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。
~Gp[_ %K 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。
.<?GS{6
N 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
CT@ jZtg0 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Mexk~zA^ 下面我们可以对这几个问题进行分析。
;a!S!%.h Rh2+=N<X 五. 问题1:一致性
OKZV{Gja 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?|
fm%t^)E 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
A|[?#S((] @u+]aI!`- struct holder
eeg)N1\ {
fb7; |LF
//
G>_*djUf template < typename T >
]#<4vl\ T & operator ()( const T & r) const
]EbM9Fo-U {
7Die
FZ? return (T & )r;
eIF5ZPSZi }
?,Xw[pR } ;
je-!4r, tFn)aa~L 这样的话assignment也必须相应改动:
+ 480 l} gaxsv[W>^ template < typename Left, typename Right >
P8
c`fbkX2 class assignment
q_8+HEvo {
9=M$AB Left l;
;+_:,_ Right r;
Q} JOU public :
^e5=hH-% assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
|i*37r6]= template < typename T2 >
u#fM_>ML T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
/62!cp/F/D } ;
,KZ~?3$yj !n!*/[}X 同时,holder的operator=也需要改动:
/HEw-M9z s[*rzoA template < typename T >
.sW|Id ) assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
g =hg%gRy" {
Paq4 return assignment < holder, T > ( * this , t);
2qNt,;DQ }
$Wol?)z MY)O^I X$ 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。
r6Dz;uz 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
rKc9b<Ir s^TZXCyF o return l(rhs) = r;
n6>#/eUH 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。
xu%k~4cB, 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
i"FtcP^ uZYF(Yu template < typename Tp >
@bLy,Xr& class constant_t
B@))8.h] {
XJB)rP const Tp t;
gg/-k;@ Rf public :
iVr J Q constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
^CH=O|8j template < typename T >
8d{0rqwNE const Tp & operator ()( const T & r) const
L{\8!51L {
Hio0HL- return t;
S+6.ZZ9c }
z6P$pqyF } ;
*a^(vo B mb0cFQ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
"{xrL4BtC 下面就可以修改holder的operator=了
m7V/zne ~=LE0. 3[ template < typename T >
W
i.&e assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
VGN5<?PrN {
B-Hrex] return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
e>OoyDZ@R }
UDFDJm$ R w\gTo 同时也要修改assignment的operator()
I@N8gn h"W,WxL8 template < typename T2 >
]N]!o#q}L T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
gVuFHHeUz 现在代码看起来就很一致了。
2pCaX\t %2{ye
六. 问题2:链式操作
Yh7t"=o 现在让我们来看看如何处理链式操作。
KF}hV9IU 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。
= svN#q5s 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。
q<<v,ihh 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。
wJqMa9| 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
{Xy5pfW
Q JR|ck=tq template < typename T >
>y>5#[M! struct result_1
r;2^#6/Z {
.Hm>i typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
>:!5*E5? } ;
/N.b%M]! M_f:A 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:
r5/0u(\LB T>Z<]s template < typename T >
0mVNQxHI struct ref
\@zHON( {
gJ{)-\ typedef T & reference;
Fo_sgv8O< } ;
~?}Emn;t template < typename T >
!<";cw(q struct ref < T &>
kTB0b*V {
C )
s5D typedef T & reference;
'LC1(V!_j } ;
}<r)~{UV $PPi5f}HD 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Zi
i 7]bGc
\ template < typename T >
b|DdG/O typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
(t|Zn@uY {
w9imKVry return l(t) = r(t);
*^4"5X@ }
33q}CzK 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
^
@5QP$. 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
V!=,0zy~Z q;CiV 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
`wVyb>T _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
`h\j99 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
J@'wf8Ub +5 调用divide的对象返回一个add对象。
"S]TP$O D 最后的布局是:
)&O
%*@F Add
CRE3icXbQ / \
'H!Uh]! Divide 5
BU_nh+dF / \
am'7uy!ka~ _1 3
kzLsoZ!I 似乎一切都解决了?不。
X_h}J=33Q 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
cT,sh~-x, 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
m(!FHPvN OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
4$<JHo
@. cq]6XK-W template < typename Right >
~
7s!VR assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
q9_OGd|P Right & rt) const
* u>\57W {
y)@wjH{6 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
,zjv7$L }
":ue-=&M 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
MTn{d XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
(<9u-HF# 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
?caSb=f 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
[W&T(%(W- 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
4r}51 N\ 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
?@86P|19 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
;Y, y 4{H3 ~DwpoeYX template < class Action >
XL^GZ class picker : public Action
<5051UEu {
2+XAX:YD public :
})%{AfDRF picker( const Action & act) : Action(act) {}
h_'*XWd@ // all the operator overloaded
AwR=]W;j } ;
5H^(2w o]V^};B Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
F^:3?JA_ 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
75lA%|
*X N!}f}oF template < typename Right >
g_bLl)g< picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
]-#DB^EQ {
uY To9A return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
W>r+h-kR }
J&_n9$ Pq$n5fZC! Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
1% ` Rs
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。
?r4>" [ =3P)q" template < typename T > struct picker_maker
|G<|F`Cj {
ccxNbU typedef picker < constant_t < T > > result;
0y\Z9+G: } ;
i%?* @uj template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
YmG("z {
$`8wJf9@w typedef picker < T > result;
{qVZNXDn } ;
z1a7*)8P h(DTa 下面总的结构就有了:
QT}tvm@PMq 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。
<P<z N~i9j 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。
.%-8 t{dt picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
c+ie8Q! 至此链式操作完美实现。
o8MZiU1Xf 8Zdn, }Z pxi3PY? 七. 问题3
#'}*dy/ 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。
:`sUt1Fw. h68 xet; template < typename T1, typename T2 >
&p,]w~d,U ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
MdF2Gk-9 {
(9)Q ' 'S return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
]:n,RO6 }
['D]>Ot68 <_+X 88 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:
BA.uw_^4 XjBD{m( template < typename T1, typename T2 >
7_t'( /yu struct result_2
zQ PQ {
E{(;@PzE typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
xIn:ZKJ' } ;
i.#:zU%o I/N *gy?* 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?
k5)om;.w 这个差事就留给了holder自己。
`]aeI'[}R O6Y0XL j<$2hiI/?& template < int Order >
eS!/(#T class holder;
2<3K3uz template <>
!R$`+wZ62 class holder < 1 >
\)e'`29; {
6LhTBV public :
wIgS3K template < typename T >
Bw.i}3UT6 struct result_1
4p wH>1 {
73-p*o(pt typedef T & result;
q(w(Sd)#L } ;
X>^fEQq" template < typename T1, typename T2 >
"N#Y gSr struct result_2
^zr`;cJ+c {
Dv6}bx( typedef T1 & result;
Y:`&=wjP~ } ;
Gw` L" template < typename T >
UF|p';oom typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
gGuO {
05R@7[GWq return (T & )r;
HOi`$vX}N }
y`Z\N
template < typename T1, typename T2 >
1;iUWU1@ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
ry]l.@o; {
{8etv:y return (T1 & )r1;
HZOMlOZ }
=">NQ)98u } ;
g .\[o@H 1eKT^bgM template <>
"5
A!jq class holder < 2 >
r
:dTz {
/O9EQ Pm( public :
KmF]\:sMD template < typename T >
> P)w?:k struct result_1
r=4eP(w= {
@WB@]-+J
T typedef T & result;
nP$9CA } ;
ElXFeJ%[G template < typename T1, typename T2 >
s @C}P struct result_2
IK]d3owA {
y}H!c; typedef T2 & result;
\Cj B1]I } ;
7d vnupLh template < typename T >
)X!,3Ca{43 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
O@P"MXEG {
9B4&m|g return (T & )r;
g+lCMW\ }
Z{R> template < typename T1, typename T2 >
U6VKMxSJ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
BuwY3F\-O {
Xeajxcop# return (T2 & )r2;
4R*,VR.K }
#b`ke/P } ;
fZ. ONq *](iS 7Ix973^ 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> >。
~m |BC*) 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
nrb Ok4Dz 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
M_8{]uo {8OCXus3m return l(i, j) = r(i, j);
|^aKs#va 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
"oD[v 36NpfTW return ( int & )i;
v:U-6W_)| return ( int & )j;
4Up/p&1@ 最后执行i = j;
}'.m*#Y 可见,参数被正确的选择了。
4z? l ;aBG,dr}i C]#,+q* PM+[,H B3BN`mdn> 八. 中期总结
G2Zer=rC 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:
6 r"<jh # 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
]oxZ77ciL 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
"fI6Cpc 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
'%D7C=;^ c:0L+OF}xY JO;Uus{? w@b)g pGZ8F E3i4=!Y 九. 简化
Zh,71Umz 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。
g ?k=^C 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
eIlva? 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:
<N)oS-m> 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
>bxS3FCX +-*/&|^等
`g,..Ns-r 2. 返回引用。
[~
fraK,) =,各种复合赋值等
R@0R`Zs 3. 返回固定类型。
p[-O( 3Y 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
G"6 !{4g 4. 原样返回。
O}P`P'Y|' operator,
OPi0~s 5. 返回解引用的类型。
$Y;RKe9 operator*(单目)
+%&yJ4- 6. 返回地址。
G3 m Z($y operator&(单目)
P3%5?.S 7. 下表访问返回类型。
Kgv T"s. operator[]
%;/P&d/ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
?(PKeq6 operator<<和operator>>
g\U-VZ6;p -12U4h<e 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。
a}d@
T 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
>0gW4!7Y pJ=#zsE0 template < typename Left >
;*N5Y}?j' struct value_return
),)lzN%! {
!W\+#ez template < typename T >
7
&\yj9 struct result_1
cR{#V1Z {
u!s2BC0}N typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
.6> w'F{> } ;
R/_&m$ZB %C0Dw\A*: template < typename T1, typename T2 >
B[}6-2<>?C struct result_2
H.;Q+A,8^ {
\!(zrfP{( typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
E@\e$?*X } ;
LscGTs, } ;
GB^B r6 9$Y=orpWxr 83m3OD_y 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
~>G^=0LT pdMc}=K 下面我们来剥离functor中的operator()
@d_M@\r=j 首先operator里面的代码全是下面的形式:
KXrjqqXs Z,=1buSz_ return l(t) op r(t)
k!^{eOM return l(t1, t2) op r(t1, t2)
K@2),(z return op l(t)
Fcx&hj1gQ return op l(t1, t2)
^pS~Z~[d/ return l(t) op
jo7\`#(Q return l(t1, t2) op
LP-o8c return l(t)[r(t)]
=AT."$r>
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
So6x"1B IgzQr > 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:
3R/bz0 V> 单目: return f(l(t), r(t));
'R)Tn!6 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
KoRV%@I 双目: return f(l(t));
\*da6Am return f(l(t1, t2));
0_/[k*Re 下面就是f的实现,以operator/为例
y}
'@R$ l}h!B_P' struct meta_divide
DDZ@$L! {
0]L"H<W template < typename T1, typename T2 >
m'U0'}Ld}; static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
N+|d3X! {
m~|40) return t1 / t2;
0J|3kY-n> }
cK@wsA^4 } ;
<v2;p}A )+^+sd 这个工作可以让宏来做:
~Ei<Z`3}7" + 3gp%`c4 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
TpaInXR template < typename T1, typename T2 > \
CITc2v3a static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
<aw[ XFg 以后可以直接用
!Cs_F&l"j DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
qK+5NF| 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
Sdo-nt (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
UG^q9 :t mDWG7 Asp i%/+5gq 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
x;S @bY S/ *E,))m template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
=I<R! ZSN class unary_op : public Rettype
aXVFc5C\ {
Qrv<lE1V; Left l;
t1".0 public :
.}t
e>]A* unary_op( const Left & l) : l(l) {}
ks tIgcI
?< />Z) template < typename T >
x2EUr,7 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
F
[M,]? {
K9[UB return FuncType::execute(l(t));
"Q0@/bYq }
EnR}IY&sI 7pd$\$ template < typename T1, typename T2 >
txpgO1 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
K'bP@y_cq {
Z;i:]( return FuncType::execute(l(t1, t2));
Dv"9qk }
sK{e*[I>W } ;
9x8fhAy}4 5R-6ji b
6p|q_e 同样还可以申明一个binary_op
0[`^\Mv4y Y73C5.dNcE template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
uH]OEz\H' class binary_op : public Rettype
_w{Qtj~s| {
KXy6Eno Left l;
$`c:& Right r;
9Na$W:P
c public :
@FeTz[ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
"[k3kAm #R"*c
hLV template < typename T >
p ?!/+ typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Z r8*et {
-@s#uA
h return FuncType::execute(l(t), r(t));
7r!x1 }
M7T5
~/4 s*[bFJwN template < typename T1, typename T2 >
Sf'CN8 typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
I0-MRU~[K {
%{|p j
+ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
\<' ?8ri# }
L#J1b!D&<6 } ;
fl(wV.Je| \Z/@C lCm uph(V 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
*T/']t 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
Wc#24:OKe3 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
+2{Lh7Ks 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。
6t$8M[0-U 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
khe}*y 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
u[YGm:} 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
L_T5nD^D 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
)2.Si# 下面是修改过的unary_op
UfGkTwoo= #] QZ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
wj,=$RX class unary_op
+whDU2 " {
q1,~ Left l;
<YY 14p #a6iuO0I public :
$mI Loy
B, SU0
hma8 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
! mHO$bQ" CrLrw T template < typename T >
3S{/>1Y struct result_1
$Yq9P0Ya {
wT@og|M typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
icgfB-1|i } ;
S'" Df5 6Oq7#3] template < typename T1, typename T2 >
UNYqft4 struct result_2
CTb%(<r {
(zk"~Ud typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
oU8q o-J1H } ;
s AkdMo A"]YM'. template < typename T1, typename T2 >
rp$'L7lrX typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
V`- 9m$ {
!g[Zfo2r" return OpClass::execute(lt(t1, t2));
V88p;K$+ }
Ac@VGT:9 *w&e\i|7 template < typename T >
x:Y1P: typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
4dlGxat {
9w"*y#_ return OpClass::execute(lt(t));
zPO9!?7| }
V!Uc( 6m93puY`7 } ;
K1KreYlF ]kSG R L0,'mS 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
2G7Wi!J 好啦,现在才真正完美了。
COlqcq'qAu 现在在picker里面就可以这么添加了:
*@5 @,=d 9;{CIMg& template < typename Right >
<I?Zk80 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
-RwE%cr {
1zv'.uu., return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
:;}P*T*PU }
?}oFg#m-<L 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
`?]k{ l1R 9{l}bu/u dPlV>IM$z T)/eeZ$ FPz9N@M%Q 十. bind
o/E >f_k[ 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。
@"A4$`Xi3 先来分析一下一段例子
K?;DMUSY\ afVT~Sf{ +(Ae4{z"1+ int foo( int x, int y) { return x - y;}
/v{I bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
)nkY_'BV bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
4(+PD&_J 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
%b$>qW\*& 我们来写个简单的。
_6Sp QW 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
B\~}3!j 对于函数对象类的版本:
/uflpV| Z.,MVcd template < typename Func >
oA
1yIp struct functor_trait
p K*TE5] {
1EK*g;H typedef typename Func::result_type result_type;
dO'(2J8 } ;
7Q 3 k7 对于无参数函数的版本:
Txu/{M, BGSw~6 template < typename Ret >
y29m/i: struct functor_trait < Ret ( * )() >
kiEa<-] {
{7[Ox<Ho typedef Ret result_type;
N2G{<>= } ;
$'v U2L 对于单参数函数的版本:
F9PxSk_\9 V~GDPJ+ template < typename Ret, typename V1 >
/~1+i'7V., struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
MgZ/(X E {
dysS9a, typedef Ret result_type;
%9"H } ;
[Xkx_B 对于双参数函数的版本:
_a, s
) \bXa&Lq template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
=;L|gtH" struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
UQsN'r\tS {
#!=tDc
& typedef Ret result_type;
VbYdZCC } ;
)%TmAaj9d 等等。。。
F ,kZU$ 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
8*X4\3:*N zLQx%Yg! template < typename Func >
}MySaL> struct func_return
w0.
u\ {
+ {]j]OP template < typename T >
k$Vl fQ'+ struct result_1
]Ljf?tk {
%d@z39-; typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
[),ige } ;
C!gZN9- F|8& template < typename T1, typename T2 >
Py<}S-: struct result_2
gGYKEq{j( {
+`4A$#$+y typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
T{"(\X$ } ;
4+n\k } ;
kZ~~/?B 9r9NxKuAO Z+SRXKQ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
/
{%%"j y =@N|f! template < typename Func, typename aPicker >
ZSw.U:ep$s class binder_1
6)J#OKZ {
Om&Dw|xG8 Func fn;
/Oono6j aPicker pk;
Ri'n public :
]~-r}`] @EAbF>> template < typename T >
ZCw]m#lS struct result_1
NK+o1 {
ooGM$U typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
Gj*9~*xm( } ;
Cx"sw
} xno\s.H%] template < typename T1, typename T2 >
=1!
'QUc struct result_2
_F{C\} {
~&O%N typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
reVgqYp{{- } ;
PF2nLb2- G$PE}%X binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
k)u[0} =Qq+4F)MD template < typename T >
=a!=2VN9y typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Vl]>u+YqE {
:&Nbw return fn(pk(t));
p_ =z# }
AW .F3hN) template < typename T1, typename T2 >
0:+E-^X typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
DI vHvFss {
i4Jc.8^9$ return fn(pk(t1, t2));
oU|c.mYe }
|qLh5Ty } ;
=41xkAMnk 8MBAtVmy l6B@qYLZ 一目了然不是么?
3$w65= 最后实现bind
^aQ"E9 g}i61( PH"%kCI: template < typename Func, typename aPicker >
$(
)>g>% picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
?"FbsMk.d {
_@g;8CA return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
b-y }
!wNO8;( l2d{ 73h 2个以上参数的bind可以同理实现。
l0]
EX>"E 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
4 :=]<sc, DlT{` 十一. phoenix
2:R+tn(F Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
hph4 `{T h![#;>( for_each(v.begin(), v.end(),
f?b"i A(6 (
P2!C|SLK do_
zX~MC?,W1 [
l,:F cout << _1 << " , "
Q&&@v4L ]
m*;ERK .while_( -- _1),
v:p} B$ cout << var( " \n " )
g>sSS8RO )
z2c6T.1M );
DJir { \F zzz3Bq~ 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:
07)yG:q*x 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
mq[ug> operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
BHw, 4#F1; 那么我们就照着这个思路来实现吧:
*H122njH+T F/Pep?' D0Cy^_ template < typename Cond, typename Actor >
IB<d class do_while
t
Pf40`@ {
fh{`Mz,o Cond cd;
q;U,s)Uz^ Actor act;
p7Cs.2>M>S public :
yNc2@ template < typename T >
KG@8RtHsQ struct result_1
&{RDM~ {
G
j1_!.T typedef int result_type;
;]fs'LH } ;
C7vxw-o|&p !c-*O<Y do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
fV:83|eQ .o8t+X'G template < typename T >
@6d[=!9 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
iUwzs&frd {
m4& /s do
nie% eC&U {
Wf<LR3 act(t);
fLVAKn }
^GX)Z~ while (cd(t));
`kr?j:g return 0 ;
a>)f=uS }
w:l"\Tm } ;
<or2 nd(S3rct& .KC++\{HE 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
yBRC*0+Vy 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。
m3ff;, 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。
{^'HL 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。
4~=l}H>& 下面就是产生这个functor的类:
J=L5=G7( ?}7p"3j'z -F92 -jBM4 template < typename Actor >
66 Tpi const
s{" 2L{,$ {
VD :/PL return do_while_actor < Actor > (act);
qCO/?kW }
0;ji65 } do_;
`XB
9Mi= g1o8._f. 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
3,=6@U 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
$g7<Y*t[ 最后来说说怎么处理break和continue
]~nKK@Rw 显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。
'{`$#@a. 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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