一. 什么是Lambda
]VjLKFb~U 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
-2*>`,Uu 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,
;z>p8N pXW`+<g0 8(lCi$ HeS'~Z$ class filler
f=_g8+}h {
{LB`)Kuu public :
buYDl void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
_s>^?x} } ;
3,$iGe p;->hn~D'5 5gK~('9'?1 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
nCaLdj? 5*j:K&R-.K pVG>A&4 W~dE for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
T$c+m\j6 A,<@m2 Rx S884 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
*m&&1W_ 4iBxPo(0 UrK"u{G aN'0}<s 二. 战前分析
O/9fuEF 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。
FfYsSq2l 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
gWu"91Y0> *l!5QG UoK 8=4^Lm for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
fM:80bnL+ /* --------------------------------------------- */
ETelbj;0 vector < int *> vp( 10 );
^5x4 q transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
n\>.T[$" /* --------------------------------------------- */
V9{B}5KC
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
0/Q5d,'Y[2 /* --------------------------------------------- */
'j#a%j@{ int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
\+]O*Bm&`8 /* --------------------------------------------- */
[V5-%w^ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
CWMlZVG /* --------------------------------------------- */
/v$]X4 S` for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
vKkf2 7 zJ_My&~ =t.F2'<[Z L>:FGNf^H 看了之后,我们可以思考一些问题:
m X:bA5db 1._1, _2是什么?
"1%*'B^}bw 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。
cYD1~JX. 2._1 = 1是在做什么?
n/-N;'2J 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。
{6tx,; r(F 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。
W-XN4:,qI 8A_TIyh? )"~=7)~<^ 三. 动工
V"g~q?@F 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
K#)bjxz k4mTZ}6E =n)#!i rgn|24x template < typename T >
h7RD`k:mF class assignment
P^;WB*V {
S41)l!+2 T value;
f#c BQ~ public :
STRyW Ml assignment( const T & v) : value(v) {}
ZjavD^ky template < typename T2 >
Esa6hU# T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
[Ekgft& } ;
P.1Qc)m4 d!!3"{' T~|PU{ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
2dyxKK!\a 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
w6v1 q:20 U\;Ml yh$ ~*UV ?a8nz, zb class holder
4sQ~&@[Q+ {
>rRjm+vg public :
)w@y(;WJ template < typename T >
qIk
)'!Vk assignment < T > operator = ( const T & t) const
]o!&2:'N` {
6d(b'S^ return assignment < T > (t);
Y?e3B x7*b }
(ai72#nFtb } ;
C64eDX^ s9kTuhoK "mG!L$ 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:
z22N7W=7 X)Ocn`| static holder _1;
fl!1AKSn@N Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
:.C)7( 8S N~0$x,bR for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
GZ.?MnG 而不用手动写一个函数对象。
$q.p$JQ: uRs9}dzv %pM :{Z L1:}bH\y 四. 问题分析
B1HQz@^ 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。
tTE3H_ 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。
n*Q4G}p 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
W>VAbm 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
Mj,2\ijNM 下面我们可以对这几个问题进行分析。
e4 ?<GT v3!by N^ 五. 问题1:一致性
=
c/3^e 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?|
}]Qmt5'NI 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
>DkN+S bmSpbX\ struct holder
<w%Yq?^ {
>n#g9v K //
FC~|& template < typename T >
C-_w]2MM T & operator ()( const T & r) const
J>/Ci\OB {
_TV2) return (T & )r;
upZYv~Sa }
pC55Ec< } ;
lxr@[VQ rZb_1E< 这样的话assignment也必须相应改动:
l6yB_M U3(L.8(sA template < typename Left, typename Right >
~7KynE class assignment
)sMAhk| {
*yL|} Left l;
$Cut Right r;
]5aux
>.n public :
hVROzGZk assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
}u38:(^`ai template < typename T2 >
X*43!\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
/QM0.{Ypl } ;
aEV|>K=6Y' n">?LN-DC 同时,holder的operator=也需要改动:
4Q&Xb < ^p'D <!6sK template < typename T >
EXv\FUzo assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Cj`pw2. {
qYQUr8{ return assignment < holder, T > ( * this , t);
xF2f/y }
}:K\)Pd Z^jGT+ 2 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。
q{jk.:;' 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
qQ2 }39M_4a& return l(rhs) = r;
(e>RNn\ 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。
k4]R]=Fh. 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
F&>T-u-dog KzxW?Ji$S template < typename Tp >
Hz8Jgp class constant_t
rjhs? {
9F-ViDI. const Tp t;
Qu,)wfp~ public :
PxdJOtI" constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
ft*G*.0kO template < typename T >
rPrEEWS0) const Tp & operator ()( const T & r) const
iT)2 ?I6! {
]l9,t5Y return t;
s\F EA"w/ }
z+5u/t } ;
qP%Smfp6 4n`[S N 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
vV\/pu8 下面就可以修改holder的operator=了
NzwGc+\7} W0p#Y h:{_ template < typename T >
s/k assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
VO\S>kw {
#!K~_DL return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
jn5=N[hd }
uL qpbn 2J>A;x_? 同时也要修改assignment的operator()
>=]NO'?O ^ mQ;CMV template < typename T2 >
4#'^\5 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
KU8Cl>5 现在代码看起来就很一致了。
>Gw%r1) A[wxa 六. 问题2:链式操作
noB}p4 现在让我们来看看如何处理链式操作。
K!$\REs 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。
y.TdWnXx 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。
sf|_2sI 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。
D8<0zxc=( 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
?45K%;.9Q k~W;TCJs template < typename T >
mt&JgA/ struct result_1
uBd =x<c\ {
oPC IlH typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
P+_\}u; } ;
ijR*5#5h bb0{-T)1 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:
?U2g8D nFY 2t
Z\{= template < typename T >
7J)Hwl struct ref
%\s#e {
tjc5>T[Es8 typedef T & reference;
0B!mEg } ;
d}^:E template < typename T >
e[|p0 ,Q struct ref < T &>
s$3eJ| {
AyI}LQm]u typedef T & reference;
-*-zU#2| } ;
ix_$Ok LRLhS<9 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
uDMUy"8&! z;z'`A template < typename T >
&_Xv:? typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
"KQ\F0/ {
o*5e14W(: return l(t) = r(t);
R}K5'`[%ZY }
G~mB=] 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。
El8.D3 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
P^d., lk *QV 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
+{l3#Y _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
#,|_d>p: _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
>GF(.:7 +5 调用divide的对象返回一个add对象。
tz \:r>3vI 最后的布局是:
z2EI"'4\9 Add
E6KBpQcd[ / \
5{x[EXE' Divide 5
+T8XX@# / \
#Z3I%bkw H _1 3
9zM4D 似乎一切都解决了?不。
@bVh?T0~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。
|2c!t$O@v 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
p%YvP OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
+~v3D^L15 .L5T4) template < typename Right >
D}
<o<Dk assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
crOtQ Right & rt) const
<@;xV_`X+ {
d .lu return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
ZkVvL4yIK }
-uY:2 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
sn T4X XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
cDh4@V 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
5)zj){wL 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
'| Q*~Lh 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
H9a3rA> 且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?
WFc[F`b 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
'\vmfp= ThiPT|5u template < class Action >
OuJy$e class picker : public Action
"%@=?X8 {
GlkAJe] public :
pU)3*9?cIl picker( const Action & act) : Action(act) {}
!j\&BAxTEk // all the operator overloaded
{bsr
9.k( } ;
H_nOE(i<z Fq\`1Ee{ 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。
%:8q7PN| 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:
Fn0LE~O}-8 *ytd.^@r template < typename Right >
)T~ +>+t picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
!gH.st {
wQ/@+$> return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
/)OO)B-r }
'~x_ {
'mY>s7 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
)-Sl/G 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。
vkauX:M }n&JZ`8<s template < typename T > struct picker_maker
1*`JcUn,> {
#z54/T typedef picker < constant_t < T > > result;
4O,a`:d1$6 } ;
PI<s5bns
{ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
,i((;/O6 {
j*lWi0Z- typedef picker < T > result;
0$dNrq } ;
zyQEz#O .6-o?=5 下面总的结构就有了:
z&/
o 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。
-<^Q2]PE; 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。
ve/6-J!5Y. picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
$ax%K?MBD 至此链式操作完美实现。
QMfy^t+I *gMP_I j`-y"6) 七. 问题3
MicVNs 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
KKTfxNxJn (HD>vNha1 template < typename T1, typename T2 >
K{|dt W& ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
uN^qfJ'@
> {
*[/Xhx" return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
4]Nr$FY }
3ncvM>~g xM"XNT6b 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:
qk{UO
< `pS)qx.a template < typename T1, typename T2 >
H
{Wpf9_
K struct result_2
#a>!U'1| {
G6ES] typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
P\4o4MF@K } ;
TVh7h`Eg 7^e}|l 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?
<cc0 phr 这个差事就留给了holder自己。
XA^:n+Yo &WV 9%fI >knR>96 template < int Order >
G:s:NXy^ class holder;
Tk=3"y+u[ template <>
FQ ^^6Rl class holder < 1 >
_BA_lkN+D {
|>V>6%>vK6 public :
'r <BaL template < typename T >
ZpBH;{., struct result_1
!oRm.cO {
D`ge3f8Wi typedef T & result;
^\9G{}VY } ;
.
zMM86 c template < typename T1, typename T2 >
<^Nj~+G' struct result_2
Wb(0Szk; {
&\br_ typedef T1 & result;
1VsEic } ;
HWAqJb [ template < typename T >
oYM3$.{E typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
fmN)~-DV9` {
\} Szb2 return (T & )r;
85~h+Q; }
rNO;yL4)ey template < typename T1, typename T2 >
8"rX;5
vP typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
UR=s{nFd {
'GoeVq return (T1 & )r1;
*N+aZV}`Z }
~7H.<kJt } ;
;;H:$lx 6KTY`'I template <>
>mltE$| class holder < 2 >
#I wB {
}iloX# public :
*}&aK}h}I template < typename T >
(6^k;j struct result_1
UAO#$o( {
oU5mrS.7M! typedef T & result;
E cz"O
} ;
\+A<s,x template < typename T1, typename T2 >
JNl+UH:. struct result_2
HwK "qq- {
/ kGX 6hh typedef T2 & result;
UL"3skV } ;
1"6k5wrIA template < typename T >
8H b|'Q|^ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
'$^ F.2 {
J>PV{N return (T & )r;
Mdh"G @$n }
PFw"ICs template < typename T1, typename T2 >
Ol0|)0 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
I]$d,N!. {
jYZWf `X~ return (T2 & )r2;
vw; }
>u2#<k]1& } ;
@S92D6 _x{x#d;L3 +yI^<BH 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
k| o,gcU 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
![tI(TPq 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
v[
'5X JwczE9~o return l(i, j) = r(i, j);
?@(H.
D6'v 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
uK5Px! pwC/&bu return ( int & )i;
l[| e3<H return ( int & )j;
mjHY-lK 最后执行i = j;
A UV$ S2 可见,参数被正确的选择了。
^w\uOd` A6L}5#7- NR@Tj]`k uHCgIR
l> t}gqk' 八. 中期总结
b1o(CG(}* 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:
!Esiq<Yh 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
dY.uOafr 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
KJfyh=AD( 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
{`Z)'G\` NBYE#Uih ^IYN"yX_ w (-n1oSo $)~]4n= L]}|{<3\ 九. 简化
S8,06/# 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
2[hl^f^%, 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
OpE+e4~IF 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
(?[cDw/{J: 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
'3->G/Pu +-*/&|^等
N~d]}J8}gx 2. 返回引用。
P|U>(9;P, =,各种复合赋值等
U?{j 3. 返回固定类型。
O=/Tx2i; 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
)Cl&"bX 4. 原样返回。
Vba}RF[b operator,
rl=_ "sd= 5. 返回解引用的类型。
@~ L.m}GF operator*(单目)
Y."[k&P- 6. 返回地址。
ja2]VbB operator&(单目)
dr o42#$Mo 7. 下表访问返回类型。
op C11c/ operator[]
|M_Bbo@ud 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
48`<{|r{ operator<<和operator>>
1<"kN^
f7s.\ 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。
Dn?L 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
jGCW^#GE cD6o8v4]] template < typename Left >
=3p h:t struct value_return
bJD"&h5 {
HvTQycG template < typename T >
d6VKUAk'7> struct result_1
|T%/d#b~ {
+h/$_5 typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
ijB,Q>TgO } ;
5UbVg ceCshxTU template < typename T1, typename T2 >
%XeU4yg\e struct result_2
.YkKIei {
>Z%^|S9 typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
:xV&%Qa1 } ;
4
#N#[;M } ;
/a_|oCeC} eC-TZH@ P+SCX#{y 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
TBco |D~MS`~qd5 下面我们来剥离functor中的operator()
d?mdw
?| 首先operator里面的代码全是下面的形式:
j;
C(:6#J ,3j*D+ return l(t) op r(t)
THJ+OnP return l(t1, t2) op r(t1, t2)
_xUXt)k return op l(t)
U PC& O return op l(t1, t2)
K&*FI (a return l(t) op
1jyWP#M# return l(t1, t2) op
r4s R5p]| return l(t)[r(t)]
8z-Td- R6 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
83a
Rq&(R 9maw+ c!~ 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
aZRgd^4 单目: return f(l(t), r(t));
ol\IT9Zb~ return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
S]>_o "|HV 双目: return f(l(t));
^=ikxZyO return f(l(t1, t2));
d<Di;5 下面就是f的实现,以operator/为例
w <ID< Ou%>Dd5|? struct meta_divide
bCF63(0 {
a
srkuAS template < typename T1, typename T2 >
4$^=1ax static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
K02./ut- {
2gGJ:,RC$ return t1 / t2;
{e^llfj$# }
Tla*V#:Ve } ;
vBp5&* k|V{jBG"@ 这个工作可以让宏来做:
580t@? =h)H` #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
Fmu R(f= template < typename T1, typename T2 > \
m3D'7*U static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
[D)A+ 以后可以直接用
d2Y5'A0X DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
:PLs A3[} 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
x>@UqUJV (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
VtVnht1 &~&i > -4]6tt'G 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
]k8XLgJ ZBGI_9wZ template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
oAL-v428 class unary_op : public Rettype
X DX_c@U {
,'j5tU?c Left l;
it,%T)2H public :
wKYfqNCH unary_op( const Left & l) : l(l) {}
?aCR>AY5X (GV6%l#I template < typename T >
!EFd-fk typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
;kbz(:wA {
6$f,DU return FuncType::execute(l(t));
qr@,92_ }
Czp:y8YX - uxcj3xE#d template < typename T1, typename T2 >
!qR(Rn typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
0KZ 3h|4lP {
?tcbiXRG+ return FuncType::execute(l(t1, t2));
/sai}r1 }
j\a?n4g - } ;
5s>9v A1C@'9R*
LF0~H}S;6B 同样还可以申明一个binary_op
vV|egmw01 n)0{mDf% template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
)fa class binary_op : public Rettype
Ort\J~O {
ZG>OT@
GA Left l;
0,c
z&8 Right r;
ji2#O. public :
oGM.{\i binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
FKQnz/ u4"+u"{d template < typename T >
W+#?3s[FV typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
@MM|.#
~T {
+]6 EkZO return FuncType::execute(l(t), r(t));
%%_90t }
arB$&s zumRbrz template < typename T1, typename T2 >
M3Z yf typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
6k[u0b` {
NOx|
# return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
TwH(47|?Nt }
,9rT|:N } ;
1/i| K.%E=^~q :J"e{|g', 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
HCu1vjU(] 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
UYPBKf]A9 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
MMf6QxYf 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
z TK 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
<.<Nw6 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
>GcFk&x 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
x6,RW],FGR 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
V7^?jck 下面是修改过的unary_op
NE! Xt <A +)Ty^;+[1 template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
YT_kMy> class unary_op
&F:7U! {
f`c z@ Left l;
gR6:J %*uqtw8 public :
uJWX7UGuz HGKm?'[' unary_op( const Left & l) : l(l) {}
;gc2vDMv l}wBthwCc template < typename T >
e7;]+pN]J struct result_1
sJD"u4#y {
giTlXz3D9 typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
ABSeX } ;
A=])pYE1 8RK\B%UW template < typename T1, typename T2 >
QdRMp
n}q struct result_2
JDP#tA3 {
JWBWa- typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
D|S)/o6 } ;
6R<%.-qr *rbayH template < typename T1, typename T2 >
N\0Sq-.
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
N@VD-}E {
]_Qc}pMF& return OpClass::execute(lt(t1, t2));
YlA=?
X }
"Vh(%N`6 LU]~d<i99 template < typename T >
hImCy9i} typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
v`fUAm/ {
QXrK-&fju return OpClass::execute(lt(t));
C]`Y PM5 }
qN) cB?+ 4$J/e?i } ;
QSLDA` w\M_3} q&M;rIo? 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
Vg3&:g5 / 好啦,现在才真正完美了。
(tz! "K 现在在picker里面就可以这么添加了:
x4.
#_o& $~-j-0
\m template < typename Right >
yTEuf@ picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
7KEGTKfW {
I2 Kb.`'! return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
nMnc&8r }
AE$)RhY` 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。
F lZ]R V^ :\/EU /t/q$X &><`? fx|9*|E 十. bind
^?A+`1- 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
-Av/L>TxlI 先来分析一下一段例子
:Y'nye3: p[wjHfIq
3ty){#: int foo( int x, int y) { return x - y;}
y5#_@ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
.3!4@l\9C bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
^J G}|v3$ 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。
&yN<@. 我们来写个简单的。
r
{8 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
?R+$4;iy 对于函数对象类的版本:
Jq!($PdA `Ctj]t template < typename Func >
HlO+^(eX struct functor_trait
Ju\"l8[f {
NX;&V7 typedef typename Func::result_type result_type;
'71btd1 } ;
k (R4-"@ 对于无参数函数的版本:
C+k>Ajr X*~YCF[_ template < typename Ret >
s6egd%r struct functor_trait < Ret ( * )() >
HI?>]zz| {
{\e}43^9N typedef Ret result_type;
5YCbFk^ } ;
jyC6:BNust 对于单参数函数的版本:
qL#R
XUTP IF}r%%'Y$ template < typename Ret, typename V1 >
I,[EL{fz struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
n >Ei1 {
fP|\1Y?CS typedef Ret result_type;
26**tB< } ;
BpC Sf.zZ 对于双参数函数的版本:
5J;c;PF 'UyL%h;nJ template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
n*1UNQp@]O struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
4D13K.h`O {
Px8E~X<@ typedef Ret result_type;
BCbW;w8aI } ;
/[s$A? 等等。。。
u"%fz8v 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
)\(pDn$W G$j8I~E@ template < typename Func >
*G^]j
)/ struct func_return
*+AP}\p0F {
\
C^D2Z6 template < typename T >
w&{J9'~ struct result_1
_=] FJhO {
cMg/T.O typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
q
mB@kbt } ;
:wZZ 1qa by<2hLB9Q template < typename T1, typename T2 >
(tgaH,G struct result_2
hqBRh+[ {
8n)Q^z+
K typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
4Bn+L,}. } ;
#q- _ } ;
*E]\l+]J 2KEww3.{ - \QtE}|4 最后一个单参数binder就很容易写出来了
OK 6}9Eu9 J0 P template < typename Func, typename aPicker >
PG!vn@b6 class binder_1
_X[c19q {
iCS/~[ Func fn;
H]e 2d| aPicker pk;
\a!<^|C& public :
{aSq3C<r rXPXO=F1/ template < typename T >
S&*pR3,u struct result_1
j66@E\dN {
`9-Zg??8r typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
J$;)TI } ;
}>w4! (
~>Q2DS template < typename T1, typename T2 >
T!PX? struct result_2
msylb~ ^ {
J^:~#`8 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
d%hA~E1rR } ;
m5Kx}H~ Mx"tUoU6z binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
MF`'r#@:wa yKJ^hv"# template < typename T >
;j=1 oW typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
R 6Em^A/> {
fm0( return fn(pk(t));
Xhi?b| }
ks D1NB;9 template < typename T1, typename T2 >
gL`SZr9 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$b} +5 {
#pfosC[ return fn(pk(t1, t2));
JyO lVs<T }
7%"7Rb^@ } ;
k:Q<Uanc[ 3:Wr)>l}# gwJu&HA/ 一目了然不是么?
I>aa'em 最后实现bind
w C"%b#(} S41>VbtEp SfUUo9R(sm template < typename Func, typename aPicker >
k 9rnT)YU picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
$nn5;11@gY {
{9
O`/| return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
+b W|Q>u }
@_3$(*n$~ )v~]lk,o 2个以上参数的bind可以同理实现。
-e>)yM `i 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
Z"Oa5V6[A ?W_U{=anl 十一. phoenix
@g~sgE}# Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
aehMLl9cl `'WLGQG for_each(v.begin(), v.end(),
#9OP.4 (
s jm79/ do_
W+?[SnHL/ [
Z >=Y cout << _1 << " , "
,6"n5Ks} ]
tpONSRY .while_( -- _1),
<>s\tJ cout << var( " \n " )
6^;!9$G|D* )
lvi:I+VgA );
JB@VP{ U I C? S 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:
"M^W:4_ 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
DT4RodE$ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
uszSFe]E 那么我们就照着这个思路来实现吧:
bl_WN|SQ ^ {f^WL= VhgEG(Ud template < typename Cond, typename Actor >
0(x@
NGb>{ class do_while
-^v}T/Kl# {
_#mqg]W ' Cond cd;
bq-\'h
f< Actor act;
:* b4/qpYv public :
:g[x;Q[@ template < typename T >
{LHe 6# struct result_1
x35s6 {
tL{~O= typedef int result_type;
0z7mre^Q } ;
_9|@nUD G6{A[O[ do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
RI3{>|* |wQZ~Ux: template < typename T >
ue<<Y"NR typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
P1 stL, {
F
t/
x5 do
s$x] fO {
)Cvzj<Q0 act(t);
=pyZ^/}P }
K"j=_%{ while (cd(t));
2-!Mao"^ return 0 ;
&> .1%x@R }
@;D}=$x } ;
:b*`hWnQ B@inH]wq Cnci%eo 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
k<zGrq=8J 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。
Ks2%F&\cE 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。
%C0O?q 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。
3}{5
X' 下面就是产生这个functor的类:
I A#*T` e uHu} O>M*mTM template < typename Actor >
R(N(@KC class do_while_actor
% W',c u {
zy6(S_j Actor act;
a<jE25t public :
|#:dC # do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
ZHECcPhz J?quYlS template < typename Cond >
cN}A rv picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
jI`To%^Y } ;
Kx185Q'W np\2sa` *M<BPxh0w] 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
Dh(T)yc 最后,是那个do_
!riMIl1 f\_!N
"HW w<>6>w@GZ class do_while_invoker
wU)5Evp[ {
S{i@=: public :
bSR+yr'? template < typename Actor >
_JJKbi do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
emY5xZ@N {
vs)I pV( return do_while_actor < Actor > (act);
^iRwwN=d }
s8Ry}{ } do_;
V/9"Xmv75 ro^6:w3O^ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
"Xk%3\{P 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
yX.5Y|A< 最后来说说怎么处理break和continue
*RbOQ86vP 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。
ph12x: @B 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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