一. 什么是Lambda
sn>2dRW{ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
8s+9PE 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,
w8(8n&5 jg)+]r/hS 3:H[S_q Mk=M)d` class filler
r1pj-
{
>]/RlW[ public :
w^BF.Nu void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
C_5o&O8Bc } ;
Ufw_GYxan kh7RQbNY<I ([g[\c,H 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:
Sm7O%V8{p E}qW' d1[;~) 3rdrNc for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
;,WI_iP(w O%Hc%EfG MP
LgE.n 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
?**9hu\BG Jam&Rj, ^Kbq.4 u)X]]6YJ 二. 战前分析
0gevn 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。
-!bfxbP 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
?R!?}7 ;#)vw;XR ZBY*C;[)*P for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
dp|VQWCq /* --------------------------------------------- */
]cmq vector < int *> vp( 10 );
" z8iuF transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
y"I8^CA /* --------------------------------------------- */
`<#Ufi*c sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
xU6rZCqE /* --------------------------------------------- */
" J4?Sb < int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
d~QZcR /* --------------------------------------------- */
fK
4,k:YC for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
+<})`(8 /* --------------------------------------------- */
gl$}t H for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
9M]%h 6&,{"N0T , tEd> eV5
e:9
看了之后,我们可以思考一些问题:
>LAhc 7I 1._1, _2是什么?
t3l-] 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
S!Bnz(z 2._1 = 1是在做什么?
lWyg_YO@ 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
n1Z*wMwC Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
8V?*Bz-4` H~1o^
gU &Hj1jM' 三. 动工
lj US-6 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
\D5_g8m:
)k~{p;Ke 1m{c8Z.h/d SHA6;y+U/~ template < typename T >
6uu49x_^L4 class assignment
p=T6Ix'_2e {
BD_"w]bqD T value;
IW>\\&pJ public :
8ioxb`U assignment( const T & v) : value(v) {}
Ib}~Q@?2 template < typename T2 >
IM(=j T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
S-7ryHH*0 } ;
_(_U= By;{Y[@rS .
g8WMm 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
{P7 I<^, 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
k:yrh:JhB C"cBlru8B QUb#84 3E$h
W class holder
y,F|L?dIq {
;\],R.! public :
(L
8V)1N template < typename T >
gk^`-`P assignment < T > operator = ( const T & t) const
3d;w\#?L; {
1,Uf-i return assignment < T > (t);
C'&t@@: }
_08y; _S } ;
b/g~;| < XTKAy;'5 f1wwx|b%. 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:
O|e/(s?$ 3FQXp static holder _1;
N
6t `45 Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
A4IPd @~j--L for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
_s~F/G`iT 而不用手动写一个函数对象。
+*=?0 \ dz"HO!9 #+SdX[N 5X}OUn8 四. 问题分析
Dy|DQ> ?} 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。
Q3 9;bz 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。
w<me(!-' 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
b l]YPx8 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
<;q)V%IUz 下面我们可以对这几个问题进行分析。
gMB/ ~g5b0 2O+fjs 五. 问题1:一致性
Y}hz UKJ 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?|
$E35W=~) 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
;Ebpf J ,&aD
U struct holder
VCCG_K9' {
f'& //
lFc4| _c g template < typename T >
pWN5 >HV T & operator ()( const T & r) const
L.$+W} {
kT,2eel return (T & )r;
-z?O^:e#x }
_/RP3" # } ;
e*/ya 8p? G}0fk]%\: 这样的话assignment也必须相应改动:
c
6$n: kOLS<>. template < typename Left, typename Right >
0qk.NPMB0 class assignment
>YP]IQ {
gt:Ot0\7 Left l;
(IIOVv
1J Right r;
P#x]3j] public :
%q5iy0~P assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
5%%A2FrB.S template < typename T2 >
OJ4-p&1 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
5c+7c@. } ;
v}^
f8nVR !Z`xwk"! 同时,holder的operator=也需要改动:
>a5avSn K0\Wty0 template < typename T >
o](nK5? assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
i \u"+:j {
d$*SVd: return assignment < holder, T > ( * this , t);
}RY&f4&GV, }
J6*B=PX=( Ykt(%2L 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。
n+;PfQ| 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
Bl8&g]dk ~zA{=|I2 return l(rhs) = r;
+H8;*uZ|k, 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。
;WpPdR2 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
!Knv/:+ Co^a$K template < typename Tp >
D[iIj_CKQ class constant_t
"G m:M {
fP
5!`8 const Tp t;
?.&?4*u public :
p!w}hB598 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
k.CHMl] template < typename T >
oO)KhA?y const Tp & operator ()( const T & r) const
k%v/&ojI {
DozC> return t;
2\1\Jn#q }
4!r>
^a } ;
q'p>__Ox %D:5 S?{ 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
4uUR2J 下面就可以修改holder的operator=了
q{t"=@lX01 `O/RNMaC template < typename T >
-!p-nk@9| assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
,9;d"ce {
&5u[q return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
e{x|d?)8 }
3((53@s98 Y)X58_En 同时也要修改assignment的operator()
)iG+pP@.@ K\GIh8L template < typename T2 >
^. i;, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
MB,P#7| 现在代码看起来就很一致了。
f3]u-e'b PX1Scvi 六. 问题2:链式操作
dLek4q
`l 现在让我们来看看如何处理链式操作。
vDAv/l9 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。
pY9>z;qD 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。
o )
FjWf; 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。
FE/2.!]&o 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
y|+ltA K Y;eJo template < typename T >
v1j]&3O struct result_1
xR,;^R|C {
'D4KaM.d typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
SEXLi8;/ } ;
i#~1|2 ~Zd n#z\ 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:
r,4V SyZF\ tK|hC[ template < typename T >
cMEM}Qh
T struct ref
TIa`cU` {
(u
>:G6K typedef T & reference;
].2it{gF?b } ;
= *A_{u;E template < typename T >
D{,B[5 struct ref < T &>
" lf_`4 {
\[+\JWJj typedef T & reference;
"Rp ]2'? } ;
dkQA[/k nA]dQ+5sT 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
BVC{Zq6hi Fq5);sX= template < typename T >
cF[[_ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
B|O/h!H. {
qt}[M|Q^r return l(t) = r(t);
1LjYV }
s geP`O% 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。
<>JDA(F" 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
>gr6H1 !P!|U/|c 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
GSW{h[Op _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
'}5}wCLA _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
MQ>vHapr +5 调用divide的对象返回一个add对象。
#U&G$E`7 最后的布局是:
t@/r1u|iq Add
5Wi5`8m / \
]~(Ipz2NP Divide 5
g-% uw[pf / \
t
MB;GIb# _1 3
8}Y(
@
%4 似乎一切都解决了?不。
*qG=p` 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
m[{*an\ 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
qgca4VV|z OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
y( MF_'l CFZ=!s)B template < typename Right >
jq["z<V)x assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
@/JGC%! Right & rt) const
PSHs<Z47 {
A}\Rms2 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
!@/?pXt| }
S&]:=He 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
hpXu3o7e XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
EW4XFP4
c 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
:7Vm]xd}do 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
4:<0i0)5 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
9~,eu 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
2.&v{gq 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
igz:ek` Sjr(e}* template < class Action >
`bT{E.(T class picker : public Action
TL7-uH {
^@)/VfVg public :
VUF7-C* picker( const Action & act) : Action(act) {}
~N'KIP[W // all the operator overloaded
XE$eHx3; } ;
h)wR[N]n ~:)$~g7>b Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
:M3l#`4Q 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
o-O/M S XtfL{Fy|T template < typename Right >
u'K<-U8H picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
>/bl
r}5
H {
wKY6[ vvF return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
|x< }
\0 WMb (I[o;0w Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
t41cl 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
_i8$!b2Mr =,@SZsM*B template < typename T > struct picker_maker
jQ`"Op 3 {
Op%^dwVG(v typedef picker < constant_t < T > > result;
u khI#:[ } ;
@/0aj template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
6xFZv
t {
(tq)64XVz typedef picker < T > result;
9D#PO">| } ;
yl'~H;su RycEM|51V 下面总的结构就有了:
WejY
b;KS 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。
W&!Yprr 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。
>uuX<\cW picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
N'`*#UI+ 至此链式操作完美实现。
n1ED _9 6:EO 7GP?;P 七. 问题3
pb{P[-f 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。
5e2mEQU> [
objdQU` template < typename T1, typename T2 >
t'Q48QAb? ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_ _)Z Q {
IeU.T@ $ return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
akqXh 9g }
`a6;*r y X2e|[MWkp 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:
s{q2C}=$?D 2#!$f_ template < typename T1, typename T2 >
ADBw" ? > struct result_2
S,8zh/1y {
FD@! z
: typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
d=5D 9'+ } ;
Zh(f2urKV QHM39Eu] 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?
./g0T{& 这个差事就留给了holder自己。
kv5Qxj} ?APzx@$D. Qp=uiXs template < int Order >
s=q+3NTv class holder;
-xcz+pHQ template <>
1OGlD+f class holder < 1 >
NfO0^^" {
FFQF0.@EBi public :
2)8lJXM$L template < typename T >
WWe.1A, struct result_1
d)G-K+&B {
N4Lk3] typedef T & result;
bR6bS7$ } ;
w}1)am&pD template < typename T1, typename T2 >
I&xRK' struct result_2
53T2w,? {
|-|BM'Y typedef T1 & result;
l1:j/[B= } ;
zyR pHM$E template < typename T >
{0LdLRNZ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
@E)XT\;3 {
soohyK8 return (T & )r;
)5t_tPv }
cnc$^[c template < typename T1, typename T2 >
H{XW?O^@ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
@<PL {
4Oy
c D return (T1 & )r1;
_YJw F1e+M }
vLke,MKW } ;
fU}w81oe kp$ILZ template <>
#X8[g _d/ class holder < 2 >
TXa XJIp {
4|e#b(! public :
B';Ob template < typename T >
]@P*&FRcZ struct result_1
DEs?xl]zO {
/{U{smtdFl typedef T & result;
` WB|h)Y } ;
@$*c0.
|z template < typename T1, typename T2 >
96.Wfx struct result_2
<#Lw.;(U;k {
h>/ViB@"W| typedef T2 & result;
/7#&qx8 } ;
?4Lo"igAA template < typename T >
1=X=jPwO C typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
G](K2= {
mOB\ `&h5 return (T & )r;
tWiV0PTI }
bDo'hDmW template < typename T1, typename T2 >
_"bx#B* typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
d5\1-d_uz {
op*+fJHD return (T2 & )r2;
'YG`/@n; }
^\?9W } ;
-^5R51 >guQY I@4, uM}O8N 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> >。
H6O\U2+ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
zaZ}:N/w(z 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
@}gdOaw fUXp)0O return l(i, j) = r(i, j);
kUt9'|9! 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
m&q;.|W hF~B&^dd. return ( int & )i;
]| yH8 m return ( int & )j;
rA`\we) 最后执行i = j;
$ZU(bEUOG 可见,参数被正确的选择了。
H1[aNwLr zi
,Rk. ,7(/Il9 `O{Uz?#*x $-RhCnE 八. 中期总结
9zyN8v2 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
*K(xES!b 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
1I`D$Xq~: 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
07|NPS 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
B<LavX>F %&XX*&
q D$cMPFa2Nt *ls6#j@ bwJi[xF
n@Ag`} 九. 简化
CnH
R&` 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
o
FLrSmY)E 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
Bkc-iC}F 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
co3 ,8\N0 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
)9r%% # +-*/&|^等
1Q5<6*QL" 2. 返回引用。
dx}/#jMa =,各种复合赋值等
ry
?2 o! 3. 返回固定类型。
\bOjb\ w$ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
|^Es6 .~ 4. 原样返回。
}gW/heUE operator,
w8
$Qh%J'< 5. 返回解引用的类型。
6iG<"{/U5 operator*(单目)
ib_Gy77Os 6. 返回地址。
X6 ,9D[Nw operator&(单目)
^wa9zs2s;/ 7. 下表访问返回类型。
<k](s operator[]
0EOX@;} 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
s%oAsQ_y operator<<和operator>>
#P#R~b] $:[BB,$ 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。
0*?XQV@ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
yV/ J( s8[9YfuW template < typename Left >
4C%>/*%8> struct value_return
^-u HdafP {
w<Cmzkf template < typename T >
iyYY)roB struct result_1
h50StZ8Yr {
nZCpT
|M5 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
`M ygDG+u } ;
&8_;: zD^f%p ["# template < typename T1, typename T2 >
nq f<NH3i struct result_2
k8e"5 he {
C..2y4bA} typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
OLNn3
J } ;
"t:.mA<v } ;
fVUBCu k6'# 1fW4=pF-K 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
uV_)JZW,L i*R:WTw# 下面我们来剥离functor中的operator()
|OZ>/l { 首先operator里面的代码全是下面的形式:
O'-Zn]@.] #0g#W return l(t) op r(t)
'c0'P%[5A return l(t1, t2) op r(t1, t2)
YeC,@d[ return op l(t)
Y@H,Lk return op l(t1, t2)
I`W-RWZ return l(t) op
D?}m
h1# return l(t1, t2) op
yvWzc
uL# return l(t)[r(t)]
0DB<hpC:5 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
BhW]Oq& i @9Qb 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:
I"sobZ` 单目: return f(l(t), r(t));
W}k?gg= return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
P}9Y8$Y>U 双目: return f(l(t));
&JhIn%=- return f(l(t1, t2));
0ITA3v8{ 下面就是f的实现,以operator/为例
E#$_uZ4 pq?[ wp" struct meta_divide
rtL9cw5 {
f=_?<I{ template < typename T1, typename T2 >
IHbo w0' static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
~hz@9E]O {
7e4tUAiuU return t1 / t2;
SKSAriS~ }
A
Ok7G?Y } ;
#/t>}lc 92aDHECo 这个工作可以让宏来做:
4 uy @ { 9Ir~X|}\iL #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
y-<PsP-I template < typename T1, typename T2 > \
t+!gzZ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
<]Pix) 以后可以直接用
?PE1aB+{: DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
IEoR7: 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
;}eEG{`Y (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。。。)
A,lw-(.z4Z ss`q{ARb
|:=b9kv 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
2x`xyR_Q.R -{8Q= N template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
im\YL< class unary_op : public Rettype
_X%6 +0M
{
H"FflmUO Left l;
I"cQ5gF?A public :
x-V' 0-#U> unary_op( const Left & l) : l(l) {}
/ik)4]> jO&f*rxN template < typename T >
E8iadf49 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Gp ^ owr {
;h-G3>Il return FuncType::execute(l(t));
DtF![0w/ }
=o{: -EKQF }`9fZK{. @ template < typename T1, typename T2 >
e(n2+S#N typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
RM^?&PM85 {
or!D return FuncType::execute(l(t1, t2));
GrLM${G }
c(Uj'uLc } ;
U)`3[fo +A'q#~yILa Jl}!CE@- 同样还可以申明一个binary_op
|,a%z-l LTYuxZ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
D)*_{
class binary_op : public Rettype
F`;TU"pDf {
g~Nij~/ Left l;
1FD7~S| Right r;
f`u5\!}=! public :
XgiI6-B~ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
^;)SFmjg% ]m/@wW9 template < typename T >
A|
gs Uh typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
!8
wid& {
SA`J.4yn return FuncType::execute(l(t), r(t));
} `>J6y9 }
,WO%L~db S&
, Ju% template < typename T1, typename T2 >
=p,4=wo{ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
=0s`4Y"+ {
&v3D" J return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
f#;ubfi"z }
L_
Xn, } ;
$LxG>db ,NaV
["9$ n~"g'Y 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
EbBv}9g 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
xS
H6n DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
nj~$%vmA 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
pu2 wEQ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
,);=
(r9 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
u-%r~ } 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Qe @A5# 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
=e-a&Ep-z 下面是修改过的unary_op
Ersr\ZB (sV]UGrZ template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
j#LV7@H.e? class unary_op
.fLiX x {
vy{rwZ$ Left l;
x%IXwP0 5A2Y'ms,/ public :
oN&rq6eN o7c%\v[ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
@H3 s2| }{#;;5KrB template < typename T >
E !Oz|q struct result_1
Z9J =vzsHE {
~zE 1' typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
.*RB~c
t } ;
Q>}eIQ Y A=v lC?&Z template < typename T1, typename T2 >
d$"G1u~% struct result_2
jpYw#]Q {
f H#F"^A typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
g)Vq5en* } ;
ny!lja5[ SQdzEF template < typename T1, typename T2 >
z`86-Ov typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
X\b}jo^96 {
f"ZqA'KB# return OpClass::execute(lt(t1, t2));
zx\.2<K }
;uM34^ ,-cpsN template < typename T >
J+/}K>2# typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
vCy.CN$ {
XJ
f+Eh return OpClass::execute(lt(t));
1V*8,YiC< }
hb /8Q h"VpQhi } ;
hV3,^#9o 'WKu0Yi^' "B|nh d 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
dxzvPgi? 好啦,现在才真正完美了。
S F&M
(=w< 现在在picker里面就可以这么添加了:
p<of<YU) ESC template < typename Right >
ql{^"8x picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
=R8f)UQYx {
(ZE%tbm2 return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
$Q`yNEc }
-,K*~z.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。
,GdxUld E<D+)A oJlN.Q#u& a-T*'F O tXw/ 十. bind
[ E$$nNs 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。
!XgQJ7y_Z 先来分析一下一段例子
FSW3' _/8_,9H |Q5H9<* int foo( int x, int y) { return x - y;}
k9*J*7l-m bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
ax-=n ( bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
^;V}l?J_s 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。
QE7+rBa 我们来写个简单的。
0=N4O!X9 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
vbr~<JT= 对于函数对象类的版本:
3gxf~$)?
~hS .\h template < typename Func >
K:}h\ In struct functor_trait
(A7T}znG {
M*g2VyZ typedef typename Func::result_type result_type;
$x;tSJ)m~ } ;
Nf=C?`L 对于无参数函数的版本:
)x$!K[= y-E1]4?}) template < typename Ret >
z7'n, [ struct functor_trait < Ret ( * )() >
]sX7%3P {
&M0o&C-1/ typedef Ret result_type;
pd=7^"[}; } ;
UlK/x"JDv 对于单参数函数的版本:
Nhjle@J< C$KaT3I template < typename Ret, typename V1 >
N+*(Y5TU struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
G[|3^O>P {
=ied}a
:[ typedef Ret result_type;
I?f"<5[0 } ;
TZ^{pvBy 对于双参数函数的版本:
(P2[5d| NJ
>I%u* template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
D"`%|`O struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
{@Blj3 ;w} {
X }m7@r@ typedef Ret result_type;
'9^E8+=| } ;
}R`8h&J 等等。。。
! a86iHU 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
=L:[cIRrT; <2n'}&F template < typename Func >
Wl,%&H2S< struct func_return
I'x$,s {
*}+R{ template < typename T >
FpP\-+Sl struct result_1
,)Yao;Cvd {
5?^]1P_ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
0w^jls } ;
'"Bex` V%i<;C template < typename T1, typename T2 >
Zkw J.SuU struct result_2
B#J{ F {
b OW}" typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
uEBQoP2 } ;
YavfjS:2 } ;
ri_P;#lz +nU' ,E Xfj)gPt} 最后一个单参数binder就很容易写出来了
kBrvl^D{5 `2pO5B50 template < typename Func, typename aPicker >
#o"tMh!f class binder_1
J09*v)L {
w(aUEWYL Func fn;
wUbmzP. aPicker pk;
wh9L(0 public :
H(MB5 #X4LLS]VV template < typename T >
a a4$'8s struct result_1
!&Z*yH {
uRP
Ff77 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
2q12yY f } ;
N0]z/}hd@ B<A:_'g template < typename T1, typename T2 >
X>2?
`8M struct result_2
4\v~HFsv {
Z&TD+fT< typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
i"/ r)>"b } ;
HS7R lU^ 8^i[j\Y;6 binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
5@K\c6 bC6X?m= template < typename T >
KUbJe)}g typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
$,!hD\a {
"pYe-_"@ return fn(pk(t));
,bxz]S1W }
VcP:}a< B\ template < typename T1, typename T2 >
fQxSMPWB typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
&Y{F?
c^ {
x 96}#0' return fn(pk(t1, t2));
l+oDq'[q" }
*<w3" iq } ;
o.v2z~V $\+"qs) \Ph]*% 一目了然不是么?
@sN^BX`z 最后实现bind
E{<?l 7t "=FIFf anLbl#UV template < typename Func, typename aPicker >
FWIih5 3` picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
wI*Y{J {
!`Le`c return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
CK=ARh#|
}
Vfb<o"BQk @?m+Z"o|z 2个以上参数的bind可以同理实现。
o94PI*. 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
D$ ej+s7 OqtQA#uL 十一. phoenix
_<XgC\4O| Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
k/U>N|5 R !9qQn? for_each(v.begin(), v.end(),
3zbXAR* (
v C^>p5F do_
9g96 d- [
ci;&CHa cout << _1 << " , "
R^uc%onP ]
\`
&ej{ .while_( -- _1),
Rw/Ciw2@? cout << var( " \n " )
!1("(Eb )
_$!`VA% );
pVY4q0@ SGQDro=l 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
Jlz9E|*qV 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
]/a
g*F operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
,?I(/jI 那么我们就照着这个思路来实现吧:
("b*? : B %Or2iuO%-, _nP)uU$ template < typename Cond, typename Actor >
3\]~!;dI class do_while
Y^yG/F {
|ebvx?\ Cond cd;
ghX:"vV{n Actor act;
$:(z}sYQ7 public :
0Lx3]"v template < typename T >
?H<~ac2e struct result_1
\d:h$ {
PF m\[2 typedef int result_type;
}Iip+URG } ;
,2,W^HJ j|k@MfA do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
O hi D +3)[>{~1Z template < typename T >
QsM*wT&aa typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
IEc>.J|T& {
4aA9\\hfGY do
*N`;I@Q"[ {
a/:]"`) act(t);
1c/
X }
K|Om5
p while (cd(t));
tR5tPPw return 0 ;
oikxg!0S }
Et.j1M|g } ;
~oo'ky*H! q#jEv- j. /e .D/;] 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
%/Bvy*X& 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。
0lBat_<8 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。
^g[J*{+!W 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。
i2`# 下面就是产生这个functor的类:
}DbE4"^K7 tq0;^L i0iez9B
template < typename Actor >
Y|:YrZSC class do_while_actor
xFU5\Zuw {
[1Uz_HY["3 Actor act;
i_NJ -K public :
uS&LG#a do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
0`6),R'x rtus`A5p template < typename Cond >
 const
s%^o*LQ|9 {
aiJnfU]W return do_while_actor < Actor > (act);
R5gado }
Fe5jdV< } do_;
%Lyz_2q A TW2Z=ks= 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
,z G(u 1 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
VyY.r#@ 最后来说说怎么处理break和continue
O)1E$#~ 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。
!!*;4FK"q 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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