一. 什么是Lambda
.3:s4=(f 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
2&KM&NX~ 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,
a<Ksas'5S %O02xr= jImw_Q K['Gp>l class filler
b6ui&Y8z {
jrLV \(p public :
K;P<c,9X/ void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
WP ~]pduT } ;
BQF7S<O+ ;Vlt4,s) mgI 7zJX 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:
7Ug^aA dW} m44X
y8/+kn + g>;u} +lO for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
Nny#}k
Bt i_ z4;%#? 2e*"<>aeq 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
oQ/ Dg+Xp 7CV}QV}G U#' WP 0;n}{26a 二. 战前分析
"S^""5 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。
g$9EI\a 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
%Z!3[.%F Rw]lW;EN< A#x_>fV for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
6<
@F /* --------------------------------------------- */
MwO`DrV vector < int *> vp( 10 );
~X<Ie9m1x transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Cs?[
/* --------------------------------------------- */
Lf0Wc'9{ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
fiZq C?( /* --------------------------------------------- */
a@s@E int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
M)Z3q /* --------------------------------------------- */
#@8JYzMq% for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
q-R'5p\C?| /* --------------------------------------------- */
(^9dp[2 for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
YAJr@v+Ls uraT$Q} ,); -v4$ F_z1ey`t 看了之后,我们可以思考一些问题:
*di}rQHm 1._1, _2是什么?
rls\3R(jt 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。
kCvf-;b 2._1 = 1是在做什么?
"c*&~GSE4 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。
r"_SL!,^ 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。
(^mpb _}3NLAqg 3JXKpk? 三. 动工
Kp?j\67S 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
>A
?{cbJ &N:`Rler NhF<2[mt kcio]@# template < typename T >
,l7',@6Y class assignment
f,0,:) {
i;I!Jc_b' T value;
iJVm=0WS^ public :
+_v#V9? assignment( const T & v) : value(v) {}
mz?1J4rt template < typename T2 >
<EM'|IR? T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
T%[!m5
} ;
Z[G: (MnK
\^Y qfa[KD)!aB 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
o7 1f<&1 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
5KRI}f H`EsFKw\% $Fik]TbQp ,Uu#41ZOKL class holder
6):iu=/i/ {
q~G@S2=}0} public :
1rGi"kdf template < typename T >
= @n `5g assignment < T > operator = ( const T & t) const
1,Ji|&Pwf {
.j^=]3 return assignment < T > (t);
cC7&]2X +f }
w i=&W } ;
IW5N^J d6+{^v$# U~s-'-C/ 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:
+?bjP6w_g z,IUCNgM static holder _1;
WNWtQ2] Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
&LDA=B &7L g)PG for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
>%i]p 而不用手动写一个函数对象。
|tdsg H#FH'@J "HrZv+{ .qD=u1{p9 四. 问题分析
E0aJ~A(Hv 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。
v%!'vhf_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。
Ae|bAyAK 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
j,CVkA*DY 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
^Kfm(E 下面我们可以对这几个问题进行分析。
;b;Bl:%? Zil<*(kv{ 五. 问题1:一致性
vd#BT$d? 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?|
Rs;Y|W4' 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
-Ta|
qQa B
f"L;L struct holder
S7f"\[Aw {
j5V{,lf //
WdJJt2' template < typename T >
EJaGz\\ T & operator ()( const T & r) const
s]Qo'q2 {
Fd1jElt return (T & )r;
L]#b=Y }
<z
R
CT } ;
p n(y4we 4StoEgFS 这样的话assignment也必须相应改动:
9
gWqs' /j;HM[ template < typename Left, typename Right >
u?lbC9}$ class assignment
5 ]l8l+ {
z\+Ug9Of Left l;
(;cvLop Right r;
U]64HuL public :
h$$2(!G4 assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
H rI(uZ] template < typename T2 >
lCiRvh1K T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
e(Y5OTus } ;
'-M9v3itC 3fdqFJ O 同时,holder的operator=也需要改动:
w'zSV1 9Z
lfY1= template < typename T >
$3yn-'o'A assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
eh}I?:(a? {
cs7K^D;.V return assignment < holder, T > ( * this , t);
c%5Suu(J6 }
/[,0,B9!3 p%ZAVd*|#V 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.dcQQ_iS 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
,FWsgqL{l !T
RU return l(rhs) = r;
y[d>7fcf 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。
:@K~>^+U 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
$_Q]3"U Fb<fQIa template < typename Tp >
gRg8D{ class constant_t
Q1[EiM3 {
IA^*?,AZy const Tp t;
]@
N::!m public :
-v{LT=,O constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
=.2)wA"e' template < typename T >
NQIbav^5 const Tp & operator ()( const T & r) const
cn2SMa[@S {
(R-( return t;
h4N&Ybfo }
<Xb$YB-c } ;
*Z2#U?_ @H61^K< 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
L-VisZ-FK 下面就可以修改holder的operator=了
V* H7m'za UYvdzCUh template < typename T >
&Rt^G assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
'W*ODAz6 {
@f`s%o return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
,QPo%{:p }
ChRCsu~ O~D]C 同时也要修改assignment的operator()
grTwo y@9ifFr template < typename T2 >
1!&m1 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
u$ff %`E 现在代码看起来就很一致了。
,Y`TP4Ip w 3$9 六. 问题2:链式操作
J8?V1Ad{ 现在让我们来看看如何处理链式操作。
ie}?}s 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
!a^'Jbb 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
/kNSB; 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
Lv7$@|"H9 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
8B7~Nq' -~ H?R template < typename T >
/5m ~t.Z9M struct result_1
]BaK8mPl {
|SuN3B4e typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
9F2MCqvcm } ;
1-}M5]Y T~)R,OA7m 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:
l\HtP7] +%?\#E QJ template < typename T >
Y}
crE/ struct ref
y;=/S?L.: {
"GB493=v typedef T & reference;
U[|o!2$ } ;
'4,>#D8@O template < typename T >
!+_X q$9_ struct ref < T &>
~RRS{\, {
<b_?[%(u typedef T & reference;
lt& c/xi_ } ;
`2,F!kCt C^7M>i 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
+k\cmDcb jO}<W 1qy template < typename T >
A 1B_EX. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
s_cur- {
E^? 3P'%^ return l(t) = r(t);
L16">,5 }
vQmqYyOc2 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
RKb ( 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
8SoTABHV q+W*?a) 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
PH>`//D%n? _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
Qq3UC%Z1 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
sZI$t L<j +5 调用divide的对象返回一个add对象。
#]z_pp: 最后的布局是:
\CrWKBL Add
M?QX'fia / \
[U_ Divide 5
8y'.H21:; / \
VF:95F;@ _1 3
0X4I-xx# 似乎一切都解决了?不。
\-CL}Z}S 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。
H0-v^H>^ 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。
La
r9}nx0 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:
SHRn$< o "1X8v template < typename Right >
WT jy"p* assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
NE+
;<mW Right & rt) const
PG@6*E {
5G l:jRu return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
30{WGc@l# }
]K|td)1X 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
-`,Fe3 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。
B}^l'p_u 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。
*H~&hs>k 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。
y\ax?(z 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。
nx@,oC4 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?
LN`Y`G|op 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:
USzO):o 9](RZ6A+o template < class Action >
R})b%y`] class picker : public Action
3o`c`;H%p {
Zx)gLDd public :
[Nu py,v picker( const Action & act) : Action(act) {}
bVOJp% *s // all the operator overloaded
23/;W| } ;
a LJ
d1Q Or:P*l 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。
,M=s3D8C 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:
Q-Oj%w4e $^`@ lyr template < typename Right >
Lm*PHG picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
w+iIay {
W^)'rH return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
6mV^akapv }
_2w8S\ ei(S&u< Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
m(IyW734I 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。
kY{;(b3Q 6 tl#AJ- template < typename T > struct picker_maker
{_UOS8j7 {
sBLOrbo typedef picker < constant_t < T > > result;
+aN"*//i } ;
MzE1he1 template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
~W-5-Nl{s {
#'BPW<Ob typedef picker < T > result;
8wMwS6s: } ;
}J $\<ZT BT"n;L?[ 下面总的结构就有了:
]Rj?OSok functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
+#9 4X)* picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
E_\V^ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
+!)_[ zo 至此链式操作完美实现。
1AQy8n*
?{\h`+A i':a|#e> 七. 问题3
Mb-AzGsV 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
fWyXy%Qq Mk}*ze0% template < typename T1, typename T2 >
U04&z 91" ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
W0<2*7s {
{RI)I return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
MqRJ:x }
DB(!*6#? v^B2etiX_ 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
6[-[6%o#z ,n$NF0^l template < typename T1, typename T2 >
&Qq| struct result_2
Z29aRi {
#fb&51 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
"(Nt9K%P) } ;
K94bM5O 1 ij?Ww'p9> 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?
]q/USVj{ 这个差事就留给了holder自己。
k:URP`w[X= (*9-Fa ~-#Jcw$+n= template < int Order >
*t_Q5&3L+U class holder;
pA6A*~QE template <>
tac\Ki? class holder < 1 >
6G{ Q@ {
F
|aLF{ public :
gv1y%(`|n( template < typename T >
FM7`q7d struct result_1
}=|plz} {
Ey%KbvNv typedef T & result;
gux?P2f } ;
Re*_Dt=r template < typename T1, typename T2 >
d>V#?1$h struct result_2
%e:[[yq)G {
0~ o,^AW typedef T1 & result;
PJ\k| } ;
*,28@_EwY template < typename T >
\\;y W~ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
[_:
GQ {
/0Mt-8[ return (T & )r;
yW&ka3j\ }
Hwcm t!y template < typename T1, typename T2 >
J,\e@ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
g.\%jDM {
U+zntB return (T1 & )r1;
V[n,fEPBr }
ja6V*CWb } ;
;SX~u*`R !+]KxB template <>
eJeL{`NS class holder < 2 >
MG~bDM4 {
rQosI:$ public :
<v=s:^;C0 template < typename T >
p(nEcu struct result_1
y+KAL{AGK {
uW2 q\ typedef T & result;
fXh{_> } ;
^?*<.rsG template < typename T1, typename T2 >
1 J}ML}h) struct result_2
s+(@UUl {
vM50H typedef T2 & result;
[LO=k|&R } ;
i.\ e/9]f template < typename T >
iB` EJftI! typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
UuC-R) {
VfUHqdg- return (T & )r;
3gnO)"$ }
RC?vU template < typename T1, typename T2 >
>P]gjYN typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
xsiJI1/68 {
<@Vf:`a!P> return (T2 & )r2;
J4@-?xj=\q }
~+ 9vz } ;
*eX/ZCn Ubgn^+AI 7D1$cmtH 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
V7.g, 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
u:mndTpB6x 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
xP/q[7>#Q g@T}h[ return l(i, j) = r(i, j);
#2Iag'4T 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
Sp*4Z`^je e\O-5hp7 return ( int & )i;
R_\o`v5 return ( int & )j;
H8g%h}6h 最后执行i = j;
6P:fM Y 可见,参数被正确的选择了。
0a bQY BMdZd5!p& w)B?j {&UA60~6 Hp>L}5 y[ 八. 中期总结
`- (<Q;iO 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
pWq+`|l$ 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
o\]U;#YD 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
'.M4yif\g 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
43]y]/do v5@M 34 b%vIaP|]B Sc/$2gSG *")*w> R H5V>d 九. 简化
*C<;yPVc 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
lcy<taNu) 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
3zu6#3^ 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
3
^K#\*P 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Ga-cto1Y +-*/&|^等
,II3b(l 2. 返回引用。
LrT EF
j =,各种复合赋值等
/|<SD.: 3. 返回固定类型。
=,h'}(z_ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
[`s0 L# 4. 原样返回。
L`X5\D'X operator,
a(=lQ(v/? 5. 返回解引用的类型。
841 y"@*BY operator*(单目)
-
jCj_@n 6. 返回地址。
?$T ^L"~ operator&(单目)
B\e*-:pq> 7. 下表访问返回类型。
l#%7BGwzY operator[]
}WaZ+Mdg\ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
"qd|!:bE operator<<和operator>>
9x|`XAB C#^y{q 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。
m C`*#[ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
Y;%LwDC )Jdku}Pf template < typename Left >
\$*CXjh3G struct value_return
w;j<$<4=7 {
>TY;l3ew template < typename T >
_U-`/r o struct result_1
0y+^{@lU {
G"OP`OMDc typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
b9m`y*My } ;
d9BFeq8 '^>}
=f template < typename T1, typename T2 >
Z"%. struct result_2
?|+e*{4k {
2[HPU M2> typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
$#p5BQQ| } ;
6<$.Z-, } ;
q?dd5JzZy, 8V 4e\q )$bF* 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
BV:Ca34& y<6c*e1 下面我们来剥离functor中的operator()
cv-rEHT 首先operator里面的代码全是下面的形式:
x,.= VB Qrg- xu= return l(t) op r(t)
F8"J<VJ7 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
iw3\`,5
return op l(t)
=CJ`0yDQ> return op l(t1, t2)
@j_o CDS return l(t) op
h7^&: return l(t1, t2) op
P.C?/7$7Z+ return l(t)[r(t)]
R54ae:8 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
I;%1xdPt \X _}\_c,d 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
peBHZJ``RX 单目: return f(l(t), r(t));
#qYgQ<TM! return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
;Vs2e 双目: return f(l(t));
pu]U_Ll@ return f(l(t1, t2));
`bfUP s 下面就是f的实现,以operator/为例
wjwCs` hTzj{}w struct meta_divide
R[j? \# {
(${ #l template < typename T1, typename T2 >
&K[sb% static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
#~)A#~4O {
_.Hj:nFHz return t1 / t2;
5X=1a*2'] }
Zk((VZ(y } ;
R20 .dA_N gBv!E9~l 这个工作可以让宏来做:
yRyXlZC grzmW4Cw #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
<)wLxWalF template < typename T1, typename T2 > \
QK[^G6TI static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
\} v@!PQl 以后可以直接用
q
i yK DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
O>qlWPht 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
$cHU, (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
kY\faWuR DxNob-Fr 2Ax"X12{6 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
w01[oU$x= z+7V}aPM template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
bE.<vF& class unary_op : public Rettype
$q:l \ {
*3`R W<Z Left l;
jI7 x<= public :
'g)f5n a[ unary_op( const Left & l) : l(l) {}
rHB>jN@$ Y3DqsZ@ template < typename T >
SyVXXk 0 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#%@bZ f
{
gfj_] return FuncType::execute(l(t));
CLzF84@W= }
{l,&F+W$C LYECX template < typename T1, typename T2 >
EQ,`6UT> typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_>\33V-?b {
ElUFne= return FuncType::execute(l(t1, t2));
jH9PD8D\ }
@I?,!3`jS } ;
<Y7j' n /~u^@@. @3KSoA"^ 同样还可以申明一个binary_op
)VkVZf | S klnNBo! template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
94PI class binary_op : public Rettype
9)v]jk {
v)_c*+6u Left l;
jn|NrvrX Right r;
GqL&hbpi public :
:JG5)H}j+ binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
0.x+ H9z e8("G[P> template < typename T >
Ve%ua]qA typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Nuot[1kS {
;&=CZ6vH return FuncType::execute(l(t), r(t));
-%MXt }
S8dfe~ |7: r4/b~n+* template < typename T1, typename T2 >
kE'p=dXx typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
"[~yu*
S {
H"? 5]!p return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
Yq00<kIDJ }
wi7Br&bGi } ;
#~-Xt!I ;X+tCkzF e8> X5 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
{AD-p!6G 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
j[:70%X DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
]rj~3du\ 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
?%~p@ 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
`RSiZ%Al 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
;%2+Tc-7I 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
f\=
@jV 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
}EwE#sZ# 下面是修改过的unary_op
wE.jf.q 1gK^x^l*f template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
P_0X+Tz class unary_op
YQC.jnb2 {
w:%NEa,Z Left l;
WuY#Kx~2 O713'i public :
,jC~U s< m}?jU unary_op( const Left & l) : l(l) {}
#Y7iJPO L]z8'n, template < typename T >
YT!iI struct result_1
/]z#V' {
Fz(;Eo3 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
153*b^iDBh } ;
18%$Z$K, seK;TQ3/7 template < typename T1, typename T2 >
33lh~+C struct result_2
u->[y1JY {
V=+|]` typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
D.{vuftu } ;
==?wG!v2 h HLDv{G'7 template < typename T1, typename T2 >
\[{8E}_"^ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
;}Lf {
5,MM`:{{ return OpClass::execute(lt(t1, t2));
yO7H!}y_ }
:!Q(v(M JJ) template < typename T >
4K:Aqqhds typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
Cj~e` VRhk {
F~eYPaEKy! return OpClass::execute(lt(t));
>Vq07R }
U9`Co&Z2 4uO88[= } ;
>qy62:co `$1A;wg< TxQsi"0c 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
SHPDbBS 好啦,现在才真正完美了。
I_8 n>\u 现在在picker里面就可以这么添加了:
}o!b3*# WP\kg\o template < typename Right >
?E!M%c@, picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
7CR#\&h` {
+pq=i return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
2<J2#}+\ }
$ bMmyDw 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。
dRzeHuF92 Z:h'kgG & \PN*gDmX Mj>QV(L8t e/g9r 十. bind
k}g4? 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。
qmnl 先来分析一下一段例子
aOinD r\fkx> F7C+uGTs int foo( int x, int y) { return x - y;}
4Hf'/%kW bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
ux^rF bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
5#f_1
V 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。
jt6_1^ 我们来写个简单的。
1
Lg {l 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
&k*oG:J3 对于函数对象类的版本:
= =pQ
V[ )g8Kicox5 template < typename Func >
;>ml@@Z struct functor_trait
b (HJ| {
%?V~7tHm> typedef typename Func::result_type result_type;
_M8'~$Sg } ;
EVqqOp1$v4 对于无参数函数的版本:
eW<NDI&b )xU+M{p-os template < typename Ret >
6X'0 T} struct functor_trait < Ret ( * )() >
k fY; {
Xajt][ typedef Ret result_type;
0[YksNNl1 } ;
+pK 35u 对于单参数函数的版本:
XkUwO ] yZ=O+H template < typename Ret, typename V1 >
\kI{# struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
X<Xiva85 {
WaX!y$/z typedef Ret result_type;
cna%;f. } ;
\goiW;b 对于双参数函数的版本:
j7I?K
:op= >@G"*le*) template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
)j}#6r struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
)JyB {
LrdED[Z typedef Ret result_type;
@6!Myez' } ;
ryzNM3 等等。。。
iSOyp\E| 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Xep2)3k> _'y`hKeI[ template < typename Func >
^"iL|3d struct func_return
A[fTpS ~~% {
hDg"?{ template < typename T >
`DGI|3 struct result_1
(ruMOKW {
Ke#Rkt typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
C
%j%>X` } ;
z^9rM" XLYGhM template < typename T1, typename T2 >
>ZgV8X: struct result_2
`l70i2xcj {
V#Y"0l+~ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
@|w/`!}9q } ;
x@)cj } ;
M.qv'zV`xG 1n6%EC|X Z{
9Io/ 最后一个单参数binder就很容易写出来了
hfc~HKLC =?]S8cth template < typename Func, typename aPicker >
][//G|9 class binder_1
hH05p!2 {
&Vpr[S@:{ Func fn;
C^_m>H3b aPicker pk;
(*vBpJyz% public :
plr3&T~,&S kbH@h2Ww template < typename T >
L|b[6[XTHL struct result_1
lc [)Ev {
LV$Ko_9eA typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
'vq0Tw5 } ;
x{G 'IEf f4 +P2j template < typename T1, typename T2 >
h'vBWtMa struct result_2
e6 <9`Xg {
TZg1,Z typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
t1yfSStp } ;
>@a7Zzl0H F_/ra?WVH binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
@x[A^ k%sxA template < typename T >
#
eFdu typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
aehB,l0 {
_T805<aUW\ return fn(pk(t));
K,PN: }
oRg,oy template < typename T1, typename T2 >
p7izy$Wc typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
f"AT@Ga] {
Uhn3usK return fn(pk(t1, t2));
y
GmFi }
at\u7>;.^k } ;
]j*uD317 kPA g* fb[lL7 一目了然不是么?
Z rgv* 最后实现bind
@1bl<27 G%!i="/9 {}RU'<D
template < typename Func, typename aPicker >
{z;K0 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
0#m=76[b {
NP4u/C< return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
f1U8 b*F< }
v7hw% 9(= nC?Lz1re 2个以上参数的bind可以同理实现。
VT~%);.# 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
dd
+lQJ c k#/cdK!K 十一. phoenix
#2Vq"Zn Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
HvZSkq^ |-cXb.M[ for_each(v.begin(), v.end(),
1IT(5Mleb (
7j#Ix$Ur do_
bkpN`+c [
!4Sd ^" cout << _1 << " , "
zITxJx ]
/Ah'KN|EN .while_( -- _1),
%z.d;[Hs cout << var( " \n " )
im)r4={
9 )
P{J9#.Zq&s );
6V6Mo}QF
s +o0yx U
7t 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:
qM2m ! 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
5'`DrTOA operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
PJ<qqA`! 那么我们就照着这个思路来实现吧:
0;OZ|;Z )1GJ^h$l !\Cu J5U template < typename Cond, typename Actor >
0pH$MkQ class do_while
@~5Fcfmm {
_^ n>kLd$ Cond cd;
*xj2Z,u Actor act;
^Q+z^zlC public :
|942#rM template < typename T >
Z0XQ|gkH struct result_1
<y7Hy&&y- {
-H|!KnR typedef int result_type;
YV>&v.x0; } ;
W+4Bx=Mj (Gapv9R do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
V pY,@qh B
T
{cTj0W template < typename T >
_~P&8 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
pbwOma2 {
7*WO9R/ do
7:JGr O {
];=|))ky" act(t);
;WrG\R/| }
g
4$ while (cd(t));
O9ro{ k return 0 ;
Pj BBXI1i }
Znh;#%n| } ;
Y 9st3 vI48*&]wTf F/:%YR; 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
$?[pcgv 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
)U]q{0` 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
D)S_ p& 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
;/IXw>O(/ 下面就是产生这个functor的类:
VuK>lY& 0r!F]Rm-^ pQ4HX)<P template < typename Actor >
~[BGKqh class do_while_actor
WZTv {
'[_.mx|cd` Actor act;
e~R_ bBQ0 public :
1C*mR%Q do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
YZ<5-C -?IF'5z template < typename Cond >
``{GU}n picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
N6A| } ;
xnw' &E 2<'ol65/c :ee vc7 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
I,]q;lEMt 最后,是那个do_
:RBeq,QaO iHQ$L# 7 txX>zR*)
class do_while_invoker
R -mn8N& {
EF9Y=(0| public :
|;p.!FO template < typename Actor >
iVmy|ewd do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
8R(l~ {
hwi_=-SL return do_while_actor < Actor > (act);
pm[i#V<v }
Aq>?G+ } do_;
/h]ru SI C?<-`$0 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
E7B?G3|z3 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
s8';4z 最后来说说怎么处理break和continue
I'2I'x\M 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。
`v2Xp3o4f 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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