一. 什么是Lambda
t-e:f0iz 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
m;k' j@: 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,
I@e{>} 5yuR[VU njX!Ez 6*Rz}RQ class filler
Jva&"}Cb {
]hc.cj`\W& public :
3}2'PC void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
.(`#q@73 } ;
J1hc :I<; LsoP >vJG l\JoWL 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:
}"E?#&^ gCW.;|2 ',v
-&1R V\Cu|m&HI for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
[PdatL2 )lE]DG! `#E1FB2M 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
z1*8 5?
*q\Ve)E} FlttqQQdf /V^Gn; 二. 战前分析
b~z1%? 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。
,aU_bve 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
^3^n|T7le "oz qfh c\065#f! for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
>iDV8y /* --------------------------------------------- */
`a*[@a# vector < int *> vp( 10 );
Tm
6<^5t transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
S)T~vK(n /* --------------------------------------------- */
iG!tRNQ{y sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
q]DV49UK /* --------------------------------------------- */
C5c@@ch : int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
c=0S]_ /* --------------------------------------------- */
mR)Xq= for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
VE`5bD+%e /* --------------------------------------------- */
Ys|tGU for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
eF823cH2x_ *0^!%Y'/4 R%=u<O 1kEXTs=, 看了之后,我们可以思考一些问题:
IVjH.BzH9 1._1, _2是什么?
x* ?-KS| 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。
!?,7Cu.5#6 2._1 = 1是在做什么?
|@`F!bnLr 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。
d,tGW 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。
C4Z}WBS( 9nN$%(EO5; _0Qp[l-
三. 动工
9w9[0BX# 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
wM9HZraB< @GNNi?EY &Op_!]8`U 9~/k25P template < typename T >
>hHjDYjbf class assignment
>4b:`L {
1qp<Fz[ T value;
d"`/P?nx public :
c07'mgsU assignment( const T & v) : value(v) {}
pnl7a$z template < typename T2 >
Uus%1hC%a T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Z?ZiK1) K } ;
P MV;A{T Xn@\p5< [#hpWNez(> 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
"%ou'\} 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
@-qS[bV O9?t,1 A/ZZ[B- Vb yGr~t class holder
+GqK$B(x7 {
AqnDsr! public :
b&BkT%aA(G template < typename T >
6Lj=%& assignment < T > operator = ( const T & t) const
\]uD"Jqv# {
#}Y$+FtO return assignment < T > (t);
&\),V 1" }
BPs|qb- } ;
zW.I7Z0^ N1/)Fk-z Gmi ^2?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:
R!{^qHb Zq1ZrwPF static holder _1;
B?n
6o|8 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
{| ~ v%a)nv for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
utOATjB.z 而不用手动写一个函数对象。
pn"TFapJA Sp/t[\,' r{2V`h1/| \vwsRT 1 四. 问题分析
5^lFksZ 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。
6bPoC$<Z 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
w1U2cbCr/ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
wzX(]BG 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
w(Jf;[o 下面我们可以对这几个问题进行分析。
pV:;!+ X?'Sh XI 五. 问题1:一致性
m-T@Og 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
E&>3 {uZI 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
tV.qdy/]} ^V6cx2M struct holder
7 6 nrDE {
\EI<1B //
4f~ c#0? template < typename T >
WX~:Y,l+u T & operator ()( const T & r) const
]]Bqte {
l$_q#Kd return (T & )r;
OeMI }
vX?MB } ;
c?(;6$ A fG dT2}gd 这样的话assignment也必须相应改动:
mv1g2f+ JJC YM template < typename Left, typename Right >
xD.Uh}:J class assignment
+|0f7RB+R {
IkWV|E Left l;
oyw*Z_ 9~ Right r;
a%nksuP3 public :
n1XJuc~ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
mH`K~8pRg template < typename T2 >
l 7T@<V T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
j(xVbUa } ;
Budo9z_w mM#[XKOC< 同时,holder的operator=也需要改动:
6&9}M Oc [d dKC)tA template < typename T >
;D8175px; assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
&[yW}uV<7 {
7=3'PfS return assignment < holder, T > ( * this , t);
|-)2 D=P }
3[{RH*nHD *C~$<VYI 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
mv,p*0 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
sh#hDU/</ \:mZ)f3K= return l(rhs) = r;
TKH!,Ow9A 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
%>io$ o 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
npCiqO ,vcg%~- template < typename Tp >
y,/Arl}yc class constant_t
W^e"()d/Z
{
PP*',D3 const Tp t;
0%(.$c>:f public :
Qr.SPNUFK constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
Uf,fd template < typename T >
l@W1bS const Tp & operator ()( const T & r) const
*DDqa?gQb {
b}APD))*H! return t;
HpKF7oJ'N }
7jS`4, } ;
HuI?kLfj\ faIHmU 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
/ biB*Z 下面就可以修改holder的operator=了
N+N98~Y`P Dve+ #H6N template < typename T >
"L9yG: assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
xfzGixA {
< C1Jim return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
[,a2A }
uN;]Fv@Z O~*`YsL9 同时也要修改assignment的operator()
P->.eo#VG hU|TP3* template < typename T2 >
bC h T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
']&rPvkL 现在代码看起来就很一致了。
zz m[sX} dbsD\\,2%N 六. 问题2:链式操作
<|=^[' vi 现在让我们来看看如何处理链式操作。
w7E7r?)Wl| 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
lKSd]:3Xm 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
S_ER^Pkg 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
z)_h"y?H{% 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
/^pPT6 #?_8 *? template < typename T >
V44M=c7E struct result_1
DG-XX.:z {
]jRaR~[UN typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
B:]%Iu| } ;
PZ.q &:?2IAe 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
A(@VjXl `#3FvP@& template < typename T >
"o}}[hRP struct ref
=}K"@5J {
;oM7H*WC typedef T & reference;
""W*) rR
} ;
1yd}F`{8UF template < typename T >
"CTK%be{q/ struct ref < T &>
ym*oCfu= {
xH4Qv[k
Q7 typedef T & reference;
aovw'O\Q } ;
L ]Y6/Q SL$ bV2T 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
H"vkp~u]I a,ZmDkzuv template < typename T >
%1Nank!Zj typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
7 (kC|q\4M {
_O;2.M%@ return l(t) = r(t);
MO%kUq|pg }
231,v,X[ 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。
;7*R ;/ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
G?dxLRy.do nXJG4$G 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
We)l_>G _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
a+=.(g _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
DFM~jlH +5 调用divide的对象返回一个add对象。
(N^tg8 Z< 最后的布局是:
6d{&1-@> Add
(iJ9ekB / \
3aUWQP2 Divide 5
J.Fy0W@+k4 / \
[4
y7tjar^ _1 3
$2/v8 似乎一切都解决了?不。
]L/AW 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
krMO<(x+ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
Ba#wW
E OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
chakp!S= Vk:] aveW template < typename Right >
.8dlf7* , assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
"pMx( Right & rt) const
hF^y4v|5 {
tl"?AQcBR return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
yOswqhz }
Yaix\*II 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
LK:J kjp^ XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
C
)J@`E 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
2>*b.$g 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。
|))O3]- 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。
nh]}KFO h 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?
-$sVqR>_ 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:
:d=:>_[ O48*"Z1 template < class Action >
%CIRN} class picker : public Action
3%L@=q {
><wYk)0E public :
O6"S=o& picker( const Action & act) : Action(act) {}
6%a:^f] // all the operator overloaded
@8eQ|.q]Q } ;
*?3c2Jg=E gGE&}EoLU 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。
"ph<V,lg 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:
+)ba9bJ| ;ZoEqMv template < typename Right >
wfQ^3HL picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
b Od<x
>@ {
FH)_L1n return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
>K n7A }
&>A<{J@VL i_f\dkol Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
!hjA 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。
czg9tG8 v%@)I_6[P template < typename T > struct picker_maker
KdXqW0nm {
wV^c@.ga typedef picker < constant_t < T > > result;
?np3*;lw } ;
0vZ49}mb) template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
v2jpao<K {
2(AuhZ> typedef picker < T > result;
XiO~^=J } ;
+SNjU"x g\]~H%2 , 下面总的结构就有了:
Vrn+"2pdJ 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。
ib- H
jJ8 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。
!2F X l; picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
%R^*MUTx 至此链式操作完美实现。
+3[8EM#g b?K`DUju{0 a.2Xl}2o5 七. 问题3
=/Ph]f9 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。
IXv9mr?H} A)_HSIVi template < typename T1, typename T2 >
K~6u5 a9s ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
RXRoMg!-P {
T# .pi@PF> return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
.$]-::& }
:nS$cC0x* u{Gci 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:
2EiE5@ $X,dQ]M template < typename T1, typename T2 >
TW6F9}'f& struct result_2
+~$pkxD" {
G^Va$ike typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
Mp?L9 } ;
GK=b Xp[x O 0 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?
Z;y(D_;_ 这个差事就留给了holder自己。
HCw,bRxm h+ <Jv ckYT69U template < int Order >
L+8{%\UPd class holder;
*WfQi8 template <>
dh_c`{9 class holder < 1 >
^[6el_mj {
..7"<"uH public :
^^B~v<uK template < typename T >
ly#jl5wmT struct result_1
I-^C6~ {
$!$,cKPl5 typedef T & result;
&dG^ M2g-F } ;
a}Z+"D template < typename T1, typename T2 >
]0XlI;ah struct result_2
b|-S;cw {
m*.+9 6 typedef T1 & result;
_:]g:F[
# } ;
tb4^+&.GS template < typename T >
ERy=lP~gV typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
<HnpI {
r{KQ3j9O return (T & )r;
IGOEqUw* }
82iFk`)T template < typename T1, typename T2 >
sYbmL`{ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
SBI*[ {
nS](d2 return (T1 & )r1;
i5aY{3! }
zpjE_| } ;
]$=#:uf x4K A8 template <>
@N]]Cf>x class holder < 2 >
Lg~ll$
U {
G6dUm_iB public :
d(yTz&u) template < typename T >
6Yl+IP];i struct result_1
oL~?^`cGZ {
Sm{> 8e}UE typedef T & result;
2 w6iqLr? } ;
&->ngzg template < typename T1, typename T2 >
#{?~XS struct result_2
fejC,H4I {
9Dbbk/j| typedef T2 & result;
}3_> } ;
7"F29\ template < typename T >
[{`2FR:Cd typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
Q'Tg0,,S {
'50}QY_R. return (T & )r;
,q;?zcC7 }
<_c8F!K)T template < typename T1, typename T2 >
bObsj] typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Nz}PcWF/ {
d^f rKPB return (T2 & )r2;
LmytO$?2( }
fm L8n<1 } ;
d8iq9AP\o 6bPl(.(3 0U~*uDU 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
Mi;Pv* 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
o{hX?,4i 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
B$n 1k45 SgYMPBh return l(i, j) = r(i, j);
}'*6 A 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
}m'n1tm;
i\O^s ] return ( int & )i;
)*`h)`\y return ( int & )j;
x[0O*ty-*< 最后执行i = j;
RD46@Q` 可见,参数被正确的选择了。
{xH?b0> xP,b/T#a X`1R&K;z^ uaz!ze+ 3)OQgeKU 八. 中期总结
',c~8U#q 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:
gJCZ9{Nl 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
}8POm# 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
NJ]3qH 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
0)M8Tm0$ ~d].<Be i(_A;TT6 8NiR3*1 uovv">Uw xH&hs$= 九. 简化
wJNm}Wf 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。
!-.GfI:q 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
OQ-
Hn-H 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:
hf^<lJh~= 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
:m(DRD +-*/&|^等
;1s+1G}_z 2. 返回引用。
#n}~u@,o_ =,各种复合赋值等
kY @(- 3. 返回固定类型。
U2l3E*O 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
,uAp;"YJeV 4. 原样返回。
Bp3E)l operator,
zh|9\lf 5. 返回解引用的类型。
B]@25 operator*(单目)
FJ-H
; 6. 返回地址。
XbqMWQN* operator&(单目)
]8}51y8 7. 下表访问返回类型。
o<G#%9j operator[]
"VZXi_P 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
o8Gygi5 operator<<和operator>>
Dnl<w<}ZU: Pc_aEBq 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。
D}q"^"#T 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
"4;nnq 8!rdqI template < typename Left >
ICvV}%d struct value_return
pF4Z4?W {
K)BQ0v.:[ template < typename T >
0/b
_T struct result_1
h%krA<G9 {
o6d x\ typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
t*=[RS* } ;
ATl?./T u @p
L9a1PJv template < typename T1, typename T2 >
>WIc"y. struct result_2
m3gv %h {
G[A3H>
> typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
o87kF!x } ;
W3:Fw6v } ;
nuXL{tg6 0]kKF<s sl `jovT[Y 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
p,goYF?? lQ-<T<g 下面我们来剥离functor中的operator()
Jsysk $R 首先operator里面的代码全是下面的形式:
L23}{P w?8SQI,~X return l(t) op r(t)
;~EQS.Qp return l(t1, t2) op r(t1, t2)
5$:
toL return op l(t)
EU %,tp return op l(t1, t2)
1|(Q| return l(t) op
3o%vV* return l(t1, t2) op
I70c,4_G return l(t)[r(t)]
6e%@uB}$ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
}=5>h' < eHuJFM 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:
M'PZ{6; 单目: return f(l(t), r(t));
njF$1? )sq return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
Lr:Qc#2 双目: return f(l(t));
?: yz/9( return f(l(t1, t2));
{ aUnOyX_ 下面就是f的实现,以operator/为例
x}yl Rg`[ A^>@6d $2 struct meta_divide
qcS.=Cj?) {
N)H "'#- template < typename T1, typename T2 >
4b`E/L}2 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
lL:a}#qxU {
N2v/< return t1 / t2;
7C|!Wno[; }
IT1YF.i } ;
}/F$73Xd AJ bCC 这个工作可以让宏来做:
c3^!S0U YV<y-,Io #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
,U z8 _r template < typename T1, typename T2 > \
]>t~Bcnm static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
LE\=Y;% 以后可以直接用
->8Kd1^F DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
l1)~WqhE} 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
X0VSa{ (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。。。)
>u?.gJm ~ GtVT^u_ m&:&z7^p 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
mG jB{Q+ tWIs
|n template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
9 {&g.+ class unary_op : public Rettype
HIXAA?_eh= {
JWixY/ Left l;
^#HaH public :
#ES[),+|mB unary_op( const Left & l) : l(l) {}
H<(F$7Q!\ p~ b4TRvA6 template < typename T >
%S`&R5 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
0%ul6LvM {
<RY =y?%z return FuncType::execute(l(t));
;
oyV8P$ }
eDJnzh83 X0G,tl template < typename T1, typename T2 >
;6W ]f([ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&h-_|N {
MJ|tfQwhx return FuncType::execute(l(t1, t2));
c*;oR$VW }
m,k0 h% } ;
IZ=Z=k{ ipu!{kJ S,c{LTL 同样还可以申明一个binary_op
42NfD/"g+s L ;L: template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
c/|{yp$Ga> class binary_op : public Rettype
*;fTiL {
IT| h;NUG Left l;
L4>14D\ Right r;
9>)b6)J D public :
^kKLi binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
9/k2zXY >)kKP8l7 template < typename T >
(Q*q#U typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
1l,fK)z {
)|~&(+Q?] return FuncType::execute(l(t), r(t));
qyz%9 9 }
B\J[O5}, j&8YE7 template < typename T1, typename T2 >
6}^x#9\ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
sL$sj|" S {
p&(0e,`z/ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
-9b=-K.y }
1bFZyD" } ;
\p4*Q}t cNWmaCLN$ $*C
}iJsF 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
w2s`9 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
WLUgiW(0$ DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
U%h.l 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/Mt<5 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
TO6F 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。。。
=XfvPBA 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
o?baiOkH 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)
\.i7(J] 下面是修改过的unary_op
:3D8rqi: JHxcHh template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
:Awwt0 class unary_op
)s!A\a`vEd {
,U{dqw8E{ Left l;
+^AdD8U F*k
=JL public :
/TMVPnvz. F5*-HR unary_op( const Left & l) : l(l) {}
]46h!@~aC v;(cJ,l template < typename T >
] &8em1 struct result_1
3r~8:F"g {
(JbRhcg typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
+6WjOcu } ;
dn h qg3Y .\b.l@O<Z template < typename T1, typename T2 >
NS[ Z@@ struct result_2
7!M; ?Y {
gq('8*S typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
?p{-Yp*h } ;
{]IY;cL rmjuNy=( template < typename T1, typename T2 >
=oSD)z1c?x typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
+L 09^I {
Ftyxz&-4$p return OpClass::execute(lt(t1, t2));
zZ[kU1Fyv }
`{#""I^_ AF:_&gF template < typename T >
3o rSk typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Hcf"u&% {
gW~YB2 $ return OpClass::execute(lt(t));
a!o%x }
rCo}^M4Pb JAxzXAsAR } ;
qjRbsD> g0 Q,]\~ iZ]^JPU} 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
rO}1E<g
( 好啦,现在才真正完美了。
%p\~ 现在在picker里面就可以这么添加了:
Aw7N'0K9UN $?ss5:
S template < typename Right >
?8753{wk picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
%g?M?D8Ud3 {
v}!lx)# return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
%RW*gUvc] }
(\qf>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。
`@y~ JNf! TFHYB9vV @kSfF[4H .nY}_& K-'uE) 十. bind
D&fOZVuqZ 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。
>FeCa
hFn 先来分析一下一段例子
56Lxr{+X !~zn*Hm O
C;~ H{ int foo( int x, int y) { return x - y;}
92j[b_P bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
(%6fZ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
O}C*weU 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。
6EY\ 我们来写个简单的。
tO&n$$ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
"y8W5R5kL4 对于函数对象类的版本:
TTO8tT3[6} -[*y{K@dh template < typename Func >
3_RdzW}f struct functor_trait
!}}
)f/ {
K7s[Fa6J typedef typename Func::result_type result_type;
W
/v
&V# } ;
jct=Nee| 对于无参数函数的版本:
odL*_<Z E|-oUzt template < typename Ret >
=Fe4-B?I struct functor_trait < Ret ( * )() >
P:Q&lnC {
dOaOWMrfdf typedef Ret result_type;
[m! P(o } ;
e>_a
( 对于单参数函数的版本:
sC"w{_D@*4 6# bTlmcg template < typename Ret, typename V1 >
x'-gvbj! struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
;~1xhpTk {
Ho#nM_ q typedef Ret result_type;
zjH8S } ;
D_(NLC 对于双参数函数的版本:
`)$G}7cRUH 8i^
./P template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
n+
H2cl } struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
n3?
msY(* {
uju'Bs7 typedef Ret result_type;
SDbkPx } ;
P\@kqf~pC 等等。。。
uNEl]Q]<e] 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
mY=sh{ir *|q{(KX template < typename Func >
B3yTN6- struct func_return
GsO(\hR6^ {
Z6b]EcP)# template < typename T >
pcIS}+L struct result_1
}x#e.}hf& {
JS03BItt typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
XlX t, } ;
Pc?"H!Hkn t!xdKX& } template < typename T1, typename T2 >
W$7H "tg struct result_2
g3Q;]8Y& {
y<HNAGj typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
o;DK]o>kH } ;
By9CliOy: } ;
+mft q`8
5- x4 4V
9-o 最后一个单参数binder就很容易写出来了
7z{N} Cj }H'k<B template < typename Func, typename aPicker >
(:]+IjnE class binder_1
*"OlO}o {
*N: $,xf Func fn;
:^paI aPicker pk;
qHheF%[\5 public :
#""T>+ d=D#cs;\ template < typename T >
+tt!xfy struct result_1
: &nF> {
VcsMDa typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
\-Xtbm } ;
}l} _'FmQ
LB({,0mcX template < typename T1, typename T2 >
LRaO}-<b struct result_2
{2Ew^Li {
:
Wtpg
typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
MGK?FJn_? } ;
%TAS4hnu% ,o0Kev z binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
kVCWyZh4 T12Zak4.= template < typename T >
LPs5LE[Pm typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
L%3Bp/`S {
2~QJ]qo = return fn(pk(t));
db_}][;.c }
eB_r.R{ template < typename T1, typename T2 >
F/1m&1t typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
K;Hgq4 {
1R yE8DdP return fn(pk(t1, t2));
gH,Pz }
h 2JmRO } ;
=z"8#_3A t_16icF9U PJ&L7 一目了然不是么?
$0OOH4 最后实现bind
b>i5r$S8G S[hyN7sI +e.w]\} template < typename Func, typename aPicker >
8QL=%Pv picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
HCkfw+gaV {
FG!hb?_1 return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
z`$c4p6G6 }
;ThFB 4Z=`; 2个以上参数的bind可以同理实现。
{98e_z w 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。
O0
Uh k'
Fu&r 十一. phoenix
bYpeI(zK Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
^~vM*.j~j 2 A";oE for_each(v.begin(), v.end(),
T%FW|jKw (
Z]tQmV8e do_
79}jK"Gc [
MwQ4&z#wh cout << _1 << " , "
bWlYQ
]
_!vy|,w@e .while_( -- _1),
=-r); d cout << var( " \n " )
y3j"vKG )
|*b-m k );
Q@PDhISa ]xoG{%vgb 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:
C4gES"T 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
34"PtWbV> operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
.9r85 那么我们就照着这个思路来实现吧:
%{3q=9ii 7{w}0PMx %\|{_]h}y template < typename Cond, typename Actor >
QY<5o;m` class do_while
'+vmC*-I( {
Rrl Cond cd;
ZQ*Us*9I Actor act;
;PMh>ZE` public :
{,*vMQ<^ template < typename T >
3iX\):4 struct result_1
`$6~QLUf {
o[WDPIG typedef int result_type;
IoK/ 2Gp } ;
<-N2<sl uifVSf* do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
,LSiQmV5 4$ihnb`DQN template < typename T >
v2:i'j6 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
wYV>Qd
Z {
ZMiOKVl do
< FO=PM {
1kUlQ*[<| act(t);
UuF(n$B }
y:Of~
]9@ while (cd(t));
FINHO058^Y return 0 ;
PXJ7Ek*/ }
0WSZhzNyY } ;
E'Ux2sh g3{UP]Z71 gVR]z9 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
k 9z9{ 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
kcg\f@d$ 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。
`=,emP&(H& 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。
Kdp($L9r 下面就是产生这个functor的类:
_'L16@q idX''%" GPL%8 YY template < typename Actor >
RB% y($ class do_while_actor
LGZa
l&9AY {
NV9JMB{q Actor act;
K5XW&|tY! public :
Av5:/c.B do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
x{<l8vL=-c E!mv} template < typename Cond >
'x"(OdM:[ picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
2=0HQXXrq } ;
8=joVbs w=rD8@ u-4@[*^T$ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
DC-d@N+ 最后,是那个do_
CAs:>s
'8 a\}MJ5]
xz5A[)N class do_while_invoker
zUv#%Q8vw {
3T
gX]J@ public :
n;N79`mZC template < typename Actor >
^w.]1x do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
G\;6n {
xb9+- {<J return do_while_actor < Actor > (act);
i-5,*0e6m }
,R<9yEWm } do_;
IVxZ.5:L$ 1TGRIe) 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
*0eU_*A^zO 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
ty pbwfM] 最后来说说怎么处理break和continue
>X05f#c"v/ 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。
pe+h8 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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