一. 什么是Lambda
|"yf@^kdC 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
j#e.rNG 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,
y"\,%. TJXraQK-= ^Q=y^fx1 @E}X-r.^f class filler
B~>cNj< {
r%l%yCH public :
h_~|O[5|) void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
8A:^K:Q } ;
2 1~7{# cHL]y0> b;L>%; 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:
WkaR{{nM A,gx5!J JblmXqtC m`$>:B for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
ch>Vv"G> hoR=%pC* FxfL+}?Q 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
@vQa\|j irsfJUr[V u:k:C Q0cY/'>4 二. 战前分析
3}4p_}f/[4 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
`4%;qLxngP 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
Vd+Q:L HmExfW
%)axGbZG; for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
-+}5ma /* --------------------------------------------- */
5#0e={X vector < int *> vp( 10 );
o-~~,n\ transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
(a
`FS,M /* --------------------------------------------- */
JzMZB"Z? sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
6<Z*Tvk{C /* --------------------------------------------- */
HK0::6n{ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
1n'$Ji7 /* --------------------------------------------- */
vUYJf99B for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
H#L#2M% /* --------------------------------------------- */
S<nP80C for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
8geek$FY x URK!W?3c WRD
A ` d(fPECv( 看了之后,我们可以思考一些问题:
a}KK{Vqo` 1._1, _2是什么?
lwOf)jK:J 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
_BV`,`8} 2._1 = 1是在做什么?
[?chK^8 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
sEce{"VC Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
oYz!O]j;a ;1W6"3t-Y pe()f/Jx( 三. 动工
hH%,!tSx 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
yo'9x
s X9fNGM1 u7;`4P:o@ RF_[?O)Q template < typename T >
FY]pv6@ class assignment
Ge~q3" {
:l+_ja&o T value;
9ilM@SR public :
~TDzq -U) assignment( const T & v) : value(v) {}
EeCFII template < typename T2 >
~,ynJ]_aJB T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
qZaO&"q } ;
S%kS#U${| Dg~
[#C- `=79i$,,t
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
@(-yrU 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
T2wv0sHlt J58#$NC
`' F>N+<Z 3gpo
% class holder
rvic%bsk {
lop uf/U0 public :
Gn59yG!4 template < typename T >
#vQ? assignment < T > operator = ( const T & t) const
f=o4I2Y[ {
'[nmFCG%m* return assignment < T > (t);
e*:}$u8a }
$jG4pPG } ;
"9@,l! ^agj4$ _gW{gLYyJ 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:
T~X41d\ G>%AZr{M static holder _1;
=_
y\Y@J
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
nUc;/ ,=|4:F9
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
rJQ=9qn\ 而不用手动写一个函数对象。
0(gq;H5x' ;/'|WLI9 )iU^&@[S >)Gd:636+ 四. 问题分析
\"x>JW4w 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。
;cKH1 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。
IU#x[P! 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
NZk&JND 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
b9Y_!Qe 下面我们可以对这几个问题进行分析。
aMTFW_w gn ?YF` 五. 问题1:一致性
*HE^1IEl 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?|
8>N wCjN 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
c?K~/bx. Hi7y(h?wj struct holder
lb~E0U`\E` {
rk|@B{CA; //
XE rUS80 template < typename T >
*1^$.Q& T & operator ()( const T & r) const
`8:K[gp {
!tNd\}@ return (T & )r;
K
|*5Kwi }
9+qOP>m } ;
\+nGOvM ~R]35Cp-# 这样的话assignment也必须相应改动:
Dl C@fZD n~g LPHY template < typename Left, typename Right >
XOy2lJ/ class assignment
OP! R[27> {
{0v*xL_O^ Left l;
Gy"%R-j7 Right r;
Tu m_aI public :
M \D]ml~ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
xT*d/Oa w template < typename T2 >
H(-4:BD? T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
H !)=y } ;
0Scm?l3 #VGjCEeU 同时,holder的operator=也需要改动:
^3]UZ@ 06mlj6hV template < typename T >
V[;M&=," assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
\7v)iG|#G& {
E JK0 return assignment < holder, T > ( * this , t);
G64Fx*` }
oPQtGl p BR5BJX 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。
)3A{GZj#6 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
+T{'V^ ,
YW|n:X return l(rhs) = r;
rN/|(@ 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。
aelO3'UN 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
Vw{*P2v) O(Jj|Z template < typename Tp >
K^l:MxO-X class constant_t
,&^3Z {
0s#Kp49- const Tp t;
9~\kF5Q" public :
vH[47Cv G5 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
0(TTw(; template < typename T >
e [h8}F const Tp & operator ()( const T & r) const
/=?x{(B> {
=EP13J return t;
dl-l"9~; }
&53]sFZ
} ;
OhZgcUqQ8 4u;9J*r4 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
Jju#iwb 下面就可以修改holder的operator=了
xw5d|20b K5>p89mZ template < typename T >
g=L]S-e assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
DOS0;^f {
7cDU2l return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
]}="m2S3 }
<xpph
t< Vv.r8IGYm 同时也要修改assignment的operator()
`4?~nbz CqMhk template < typename T2 >
%8~Q!=*Iq T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
MM_k
]-7 现在代码看起来就很一致了。
f5*k7fg 'NjzgZ~]P 六. 问题2:链式操作
!^#jwRpeN 现在让我们来看看如何处理链式操作。
kl!wVLE 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。
^|~mlY@w 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。
ia&AW 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}QwP~Z 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
(/d5UIM{& rEhX/(n# template < typename T >
{R<Ea
@LV+ struct result_1
-Xu.1S {
E:sz$\Ht) typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
u@'0Vk0zGH } ;
:bV mgLgG `pf4X/Py 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:
$E<Esf$ FuG4F template < typename T >
?_x
q- struct ref
E1dD7r\ {
H&1[nU{?> typedef T & reference;
<~}7Mxn%x@ } ;
1wzqGmjmt template < typename T >
fx=Awba struct ref < T &>
S=R7`a<.5 {
D0k
8^ typedef T & reference;
ZUz ^!d } ;
m }a|FS UDhG : 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
HX'FYt/?t S(S# template < typename T >
j?y LDLj typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
*D o/+[Ae {
*n]7 return l(t) = r(t);
~$'\L }
,NnhHb2\ 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
Y2xL>F 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
TG}*5Z` JdIlWJY 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
X37 L\e[c _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
o7mZzzP _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
CkJCi +5 调用divide的对象返回一个add对象。
`D9]*c
!mO 最后的布局是:
m(], r}) Add
?$f)&O / \
R@Gq)P9? Divide 5
y=In?QN{6* / \
z0|&W&&D _1 3
/R>nr" 似乎一切都解决了?不。
q o<&J f 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。
)p!7#v/@f 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。
z4&iK)x 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:
{]"]uT# ?Ma~^0 template < typename Right >
d
Le-nF assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
dt~YW Right & rt) const
Vi4~`;|&b+ {
;raN return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
*3T|M@Y }
_+
.\@{c 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
l>Ub!^; 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。
=)hVn 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。
^(*n] 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。
jy]JiQB 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。
bT
2a40ul 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?
7}*6#KRG 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:
>J|]moSVA /r12h| template < class Action >
_|"Y]:j_ class picker : public Action
Rq[ M29 {
-=.V
' public :
}du XC[ 6 picker( const Action & act) : Action(act) {}
" R8KQj // all the operator overloaded
V/LQ<Yke } ;
/m!Cc/Hv $.Q$`/dF 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。
' oFxR003 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:
~tOAT;g}q ORu2V#Z[ template < typename Right >
v\`9;QV5 picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
ZNYH#mJX* {
I|# 5NE6 return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
EC|'l }
N?X^O#[ sBV4)xM Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
V21njRS 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。
>J u]2++lx N41 R template < typename T > struct picker_maker
kD[ r.Dma {
waKT{5k typedef picker < constant_t < T > > result;
erO>1 ,4S } ;
=}PdH`S template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
z"*/mP2 {
=V"(AuCVE typedef picker < T > result;
nk3y"ne7 } ;
Ew3ibXD mqq;H} 下面总的结构就有了:
$ cu00K 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。
b*ef); 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。
(MHAJ]Rx picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
|a{Q0: 至此链式操作完美实现。
\p%3vRwS%p R-^96fFBy
Mkq( T[) 七. 问题3
;\MW$/[JCy 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。
"*O4GPj ^*\XgX template < typename T1, typename T2 >
CkswJ:z)sc ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
_4 cvX {
?JxbSK# return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
<LRey%{q }
DS|KkTy3 e*j. 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:
q64k7<C, B^%1Rpcn template < typename T1, typename T2 >
HHjt/gc}` struct result_2
$)H@|<K {
}h 3K@R
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
k=GG>]<i } ;
n[YEOkiG jgS%1/& 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
o->\vlbD 这个差事就留给了holder自己。
Vb
qto|X@ /*Qq[C g/CxXSv@0 template < int Order >
Z/rTVAs@r class holder;
~:km]?lz0 template <>
8.bKb<y class holder < 1 >
|y20Hi': {
4.RG4Jq public :
m*X[ Jtr template < typename T >
XYoIFv?' struct result_1
(z$r :p {
wW?,;B'74 typedef T & result;
1}ZKc=Pfu } ;
fIF<g@s template < typename T1, typename T2 >
VOsqJJ3 struct result_2
;IK[Y{W/ {
)5fQ$<(Z typedef T1 & result;
,&U4a1%i#c } ;
rwIeqV{: template < typename T >
/WPv\L typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
^w~23g. {
8vk..!7n} return (T & )r;
H;aYiy }
}6 5s'JB template < typename T1, typename T2 >
ZDL']*)' typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
$>U#
W: {
JN6-Z2 return (T1 & )r1;
A|}l)!% }
Cc?TSZ8[ } ;
*=Z26 h;lirvO| template <>
+MK6zf class holder < 2 >
d+iR/Ssc {
0^'B3$> public :
JFL>nH0mk. template < typename T >
acd:r%y struct result_1
~#\i!I;RY} {
<b+[<@wS typedef T & result;
*s}|Hy } ;
=\ )IaZ
template < typename T1, typename T2 >
#$vRJ#S}U struct result_2
{+zJI-XN/ {
x}$e}8|8YL typedef T2 & result;
u!N{y,7W) } ;
~`Qko-a& template < typename T >
A{o 'z_zC typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
h!&sNzX {
#y]3LC#)^G return (T & )r;
vjViX<#(V }
5=?i;P template < typename T1, typename T2 >
u%O-;>J typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
A CNfS9M_w {
bAxTLIf return (T2 & )r2;
D 7shiv|, }
Mu_i$j$vvP } ;
V9x8R z*~YLT& BH0!6Oq 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> >。
"C%!8`K{a* 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
c)C 5KaiPG 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
;~HNpu$ gvli %9n return l(i, j) = r(i, j);
zW{ 6Eg 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
w'Z!;4E0 |U[y_Y\a return ( int & )i;
X=qS"O 1 return ( int & )j;
eNySJf 最后执行i = j;
@%i>XAe#0 可见,参数被正确的选择了。
+?-qfp,:0 6X+}>qy ZcPUtun ((3t: YaFcz$GE_ 八. 中期总结
bLG ]Wa 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:
{KaN,td9 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
9n}A ^ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
7{BnXN[ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
{V2bU}5
[ $"fo^?d/s y~#\#w{ ;R1B9-, . A<sr j)D-BK&+ 九. 简化
HY;oy( 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
5}<[[}( 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
OCx5/ 88X 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
CV^0. 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
k8&FDz +-*/&|^等
PKtU:Eg 2. 返回引用。
z}5<$K_U =,各种复合赋值等
1k>naf~O 3. 返回固定类型。
$v&C@l \ 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
_'JRo%{xGX 4. 原样返回。
F!CAitxd operator,
ZO7bSxAN- 5. 返回解引用的类型。
nUqy1( operator*(单目)
oeNzHp_ 6. 返回地址。
LP>UU ,Z operator&(单目)
1pCkWe 7. 下表访问返回类型。
kME^tpji operator[]
^g]xU1] * 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
qz:]-A operator<<和operator>>
*]!l%Uf% #{>uC&jD OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
jaqV[*440U 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
.YiaXP "A7<XN< template < typename Left >
G7Ny"{Z struct value_return
*:#Z+7x
] {
%]GV+!3S template < typename T >
?waebuj> struct result_1
#11RLvDQd {
;@!;1KDy typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
N(7u],(Om } ;
CXa Ld7nMX >t,O2~ template < typename T1, typename T2 >
@H4wHlb struct result_2
Bt6xV<jD {
&NP6%}bR` typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
@SQceQfB } ;
2$DSBQEx } ;
S| "TP\o Cg*kN"8q zi_[V@Es/ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
e#m1X6$.e xZg7Jg 下面我们来剥离functor中的operator()
U
TS{H 首先operator里面的代码全是下面的形式:
CwB] )QV? XJ\_V[WA return l(t) op r(t)
:1NYpsd.i return l(t1, t2) op r(t1, t2)
@aUZ#,(< return op l(t)
K]MzP|T, return op l(t1, t2)
p Mh++H]" return l(t) op
YZ{;%&rB return l(t1, t2) op
CL )%p"[x return l(t)[r(t)]
AD,@,|A return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
@M9_j{A ) _#T c 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
6iyt2qkh 单目: return f(l(t), r(t));
~"\P~cg0J return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
o=@ UXi 双目: return f(l(t));
. *Z#cq0 return f(l(t1, t2));
qm~Kw!kV 下面就是f的实现,以operator/为例
1k`|[l^
)biX8yqhR struct meta_divide
?SB5b , {
,qYf#fU#7 template < typename T1, typename T2 >
?9CIWpGjU static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
@!Y.935/0 {
m/cx|b3hqv return t1 / t2;
Aw5K3@Ltz }
S[ i$e } ;
;Xz(B4 N~o ;,R[]B01u 这个工作可以让宏来做:
p~ mN2x ] t<8z08 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Cnk#Ioz template < typename T1, typename T2 > \
*:k~g].Iz static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
#dL5x{gV= 以后可以直接用
?#x'_2 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
9j9YQ2 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
01'y^`\xQ (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。。。)
u87=q^$ p^}L oXvdR(Sb^ 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
e?|d9;BO f;&` 9s| 1 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
7cy+Nz class unary_op : public Rettype
ccIDMJ=2 {
!^n1 Left l;
tuX =o
public :
\z&03@Sw unary_op( const Left & l) : l(l) {}
GP0[Y
MYKs??]Y1 template < typename T >
c8H9_6 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
HCI'q\\ {
+d|:s return FuncType::execute(l(t));
8ct+?-3g }
-Y5YCY!` m4wPuW template < typename T1, typename T2 >
7[(Lrx.pM typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
b\<lNE!L {
7*R{u*/e return FuncType::execute(l(t1, t2));
J
r=REa0 }
/F\>Z] } ;
0[_O+u "H
wVK ,+swH;=7#r 同样还可以申明一个binary_op
hpd(d$j PT
0Qzg template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
fU\k?'x_ class binary_op : public Rettype
TyxU6<>4J4 {
[ flu|v Left l;
}Rf}NWU)| Right r;
<(u3+`f1s public :
#`fi2K&]j binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
ze#rYN vo/ A52LH, template < typename T >
60Xl. typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
:pL1F)-* {
o(v"?Y 6 return FuncType::execute(l(t), r(t));
yoq\9* ?u^ }
(1saof*p% llTQ\7zP template < typename T1, typename T2 >
i}
NkHEK typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
[="g|/M) {
+R{A'Yl[( return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
;W$w=j:
O{ }
e{qp!N1! } ;
|ec(z iZDb.9@&t XC+F! R 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
F1{?]>G 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
2Q`PUXj DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
2ZTyo7P 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。
gavQb3EP 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
~x+:44* 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。。。
Xv?
S 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
x0AqhT5} 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)
5~ *'>y 下面是修改过的unary_op
/jK17}j $h|I7` template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
dcrJ,>i} class unary_op
0s+rd& {
RpaA)R, Left l;
M Z|c7f&` `0n 7Cyed public :
#C=L^cSx( w'5dk3$" unary_op( const Left & l) : l(l) {}
@4 >gS5[`xRE template < typename T >
nCSd:1DY struct result_1
iBPdCp%]` {
h!t2H6eyF typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
t<EX#_i, } ;
=E6i1x%j n)wpxR template < typename T1, typename T2 >
.x-Z+Rs{g struct result_2
4<eJ {
:+Z>nHe typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
S*DBY~pZy } ;
CB{k;H +~pc%3* template < typename T1, typename T2 >
7:R{~|R typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
|]2eGrGj4 {
ke;*uS return OpClass::execute(lt(t1, t2));
[y&h_w. }
1+PNy d 6Kv}2M')+ template < typename T >
/iJcy:J typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
nF!_q;+Vp {
4[f7X4d$ return OpClass::execute(lt(t));
?` ZGM }
l.NkS qNQ3(1xW } ;
2M(PH]D 77=y!SDP p6eDd"Y 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
L!}j3(I 好啦,现在才真正完美了。
]@<3 6ByM 现在在picker里面就可以这么添加了:
DGuUI}|) ~PS2[5yo template < typename Right >
(Ss77~W7 picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
|~"A:gf {
cwD*>[j return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
Jv{"R!e"P }
Qmc;s{-r; 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。
([XyW{=h! [{!j9E?( !&:W1Jkp( ,tv9+n@x L4A/7Ep 十. bind
)b2E/G@X& 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。
'hHX"\|RA 先来分析一下一段例子
Vi-!E +nyN+X34B 'FA)LuAok int foo( int x, int y) { return x - y;}
IOES3 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
t:j07 ,1~ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
Cq;K,B9 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。
AiHDoV+- 我们来写个简单的。
nF
y7gA| 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
9C'+~<l 对于函数对象类的版本:
iqKfMoy5 )*<d1$aM template < typename Func >
% |Gzht\ struct functor_trait
^A$XXH' {
8 P y_Y> typedef typename Func::result_type result_type;
WMRgf~TY=2 } ;
q>l kLHS 对于无参数函数的版本:
~322dG (IQ L`3f% template < typename Ret >
bzL;)H4Eo struct functor_trait < Ret ( * )() >
gl{PLLe[} {
kk./-G typedef Ret result_type;
bIl0rx[` } ;
FHPZQC8 对于单参数函数的版本:
JRs[%w`kD G/;aZ template < typename Ret, typename V1 >
IG@&l0ARL struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
.8xacVyK2 {
jl%eO. typedef Ret result_type;
^9~%=k= } ;
cx%9UK*c 对于双参数函数的版本:
QL!+.y% %lW:8ckL template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
+uXnFf d^ struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
DMpd(ws {
_;RD-kv typedef Ret result_type;
! { aA*E{ } ;
03\8e?$ 等等。。。
*wyLX9{: 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
L. ?dI82c 4T\/wyq0 template < typename Func >
PS;*N8 struct func_return
zC;lfy{f= {
iz5wUyeg template < typename T >
m|gd9m$,? struct result_1
k$- q;VI {
vyy\^nL typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
KftM4SFbK } ;
&Y2P! \\2 ai9,4 template < typename T1, typename T2 >
euC,]n. struct result_2
L 'Rapu {
[,X,2 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
2{:
J1'pC } ;
m3e49 bP } ;
Oj\mkg .Q@'O b` 4'|:SyOm 最后一个单参数binder就很容易写出来了
rs+37 p[:%Ck"$7 template < typename Func, typename aPicker >
a$&6a
class binder_1
Jtk(yp{Zz {
]`9K|v Func fn;
qE=OQs9 aPicker pk;
l_EI7mJ public :
be@uHikp;v zjE4v-H:l template < typename T >
p8J"%Jq} struct result_1
z*1K<w8 {
6%1o<{(%f typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
`vBa.)u } ;
W<l(C!{ (Ad!hyE( template < typename T1, typename T2 >
" V2$g struct result_2
essW,2,rjC {
&|] ^ u/ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
H4jqF~ } ;
Ev#aMK Gjr2]t;E binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
;O>fy:$' 4VgDN(n0@ template < typename T >
P2F>iK#U typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
E~^'w.1 {
DcHMiiVM return fn(pk(t));
1fZ:^|\ }
Q\rf J|| template < typename T1, typename T2 >
*PM#ngLX}r typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
#Pt_<?JtV {
F$M^}vsjGx return fn(pk(t1, t2));
Kl_(4kQE_ }
IK1'" S| } ;
2u Zb2O ||D PIn] 42M_ %l_ 一目了然不是么?
-Gy=1W`09 最后实现bind
%tB7 &%ut tTOBKA89 AO,
o|,#4F template < typename Func, typename aPicker >
KT[ZOtu picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
G>=Fdt7Oc {
BMug7xl" return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
GXG 7P,p, }
MX? *jYl ~y{_NgMo 2个以上参数的bind可以同理实现。
D6-R>"} 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
9TX2h0U? oR7[[H.4 十一. phoenix
t W+"/<U Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
X$e*s\4 <?s@-mpgN for_each(v.begin(), v.end(),
djH&)&q! (
'Lq+ONX5 do_
1w~PHH`~ [
4%2APvLW cout << _1 << " , "
9 ,:#Q<UM ]
A'BqNsy .while_( -- _1),
7Xx3s@ cout << var( " \n " )
-0UR%R7q )
KLvAe>#, );
Y?TS, FRuPv6 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:
! ui 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
3CgID6[Sy operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
8tQ;N' 那么我们就照着这个思路来实现吧:
$TfB72 MA,*$BgZ U$mDAi$ template < typename Cond, typename Actor >
6#7hMQ0&;O class do_while
7mq&]4-G {
-nXP<v=V Cond cd;
4d\^ Actor act;
+}O -WX? public :
0KnL{Cj template < typename T >
-=nk,cYn struct result_1
9j|v
D {
TKM^ typedef int result_type;
uLafO=Q } ;
~4khIz 0S^&A?$= do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
=B9-}]DDO I<O$);DV' template < typename T >
&y5"0mA typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
][wb4$2 {
Vx(*OQ do
(/uAn2 {
`p&[b]b act(t);
#h?IoB7 }
sSZ)C|Q while (cd(t));
UxL*I[z5 return 0 ;
ao2^3e }
3Rc*vVnI } ;
eJ99 W= 9a=Ll]=\ =..Bh8P71! 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
o5bp~.m<
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
E
+_n@t" 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
RNi%6A1 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
7pm'b,J< 下面就是产生这个functor的类:
q7X#LY k H].|K/-p w}gmVJ#p template < typename Actor >
P9/ (f$ = class do_while_actor
"E(i< {
g}s$s} Actor act;
au{)5W4~ public :
_K o#36.S do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
;cXw;$&D 6nZ]y&$G-k template < typename Cond >
+nE>)ZH picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
ob\-OMNs@ } ;
{V6&((E8 hZx&j{ S@/{34, 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
4rU/2}.q 最后,是那个do_
xU.1GI%UPu `}EnY@*h <y@vv class do_while_invoker
XOvJlaY)'. {
\baY+,Dr+ public :
,^:{!?v template < typename Actor >
+>"s)R43 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
$*ff]># {
=SJ#6uFS return do_while_actor < Actor > (act);
%L=e%E=m }
o;$xN3f, } do_;
jH<
#)R 3`bQ0-D; 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
Xs~'M/>
O 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
Zw]"p63eMa 最后来说说怎么处理break和continue
)9hqd 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。
j'D%eQI,V 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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