一. 什么是Lambda
|# 0'_ 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
N^
+q^iW 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,
082}=Tsx Xj, %t} We6eAP /Z ED0cnr\yG class filler
S5>s& {
]*dYX=6 public :
(bm^R-SbB void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
MqJTRBs% } ;
Zo UeLU B*/!s7 c. wv~:^v' 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:
@Y0ZW't xMbgBx4+ .!1[I{KU X5owAc6 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
w4fKh j"Jf|Hq $ !7t&d 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
bQD8#Ml1 [G 9Pb) =r]l"T Xg~9<BGsi 二. 战前分析
nbxY'`8F 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。
81nD:]7 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
)\])?q61 >H+tZV (wj:Gc for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
j$T12 /* --------------------------------------------- */
AojL4H| vector < int *> vp( 10 );
$9%F1:u transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
Y:CX RU6eD /* --------------------------------------------- */
QC'Ru'8S sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
i]n2\v AG /* --------------------------------------------- */
/? %V%
n int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
I`{3I-E /* --------------------------------------------- */
xLed];2G for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
GR|\OJ<2 /* --------------------------------------------- */
P!-RZEt$ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
2l?^\9& iM!Ya! R;HE{q[ f v4e4,Nt 看了之后,我们可以思考一些问题:
3$hIc) 1._1, _2是什么?
s.4+5rE 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
5mamWPw 2._1 = 1是在做什么?
L#SW! 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
#ss/mvc3 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
)4rt-_t< GZO:lDdA :E}y
Pcw 三. 动工
4dixHpq' 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
:]:)c8!6 ;_\yg)X, Hn >VPz+I =%8 yEb*5# template < typename T >
qu^g~"s class assignment
#^$_/Q#C {
Oj-\ T value;
?Uq"zq public :
;6 @sC[ assignment( const T & v) : value(v) {}
HGAi2+& template < typename T2 >
LqYyIbsvf T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Tdh(J",d } ;
S ,F[74K fTXip)n!r P;"moluE; 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
\me5"ZU 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
-]wEk%j )l9KDObis U4*u|A YE@yts class holder
^EiU> {
=F|9ac9X public :
j-d&4,a:c template < typename T >
\^6 [^\@[ assignment < T > operator = ( const T & t) const
7;+G)44 {
Hc\C0V< return assignment < T > (t);
.Wt3|?\=nd }
U
2-{p } ;
(Yz[SK=U} a0hBF4+6 ='jT
5Mg 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:
j^=Eu r/
MWme3u)D static holder _1;
dnomnY(*< Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
*%/O (ohs@ zG$5g^J for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
t Cb34Wpf 而不用手动写一个函数对象。
n
UmyPQ~ <O7!( c2NB@T9'v /e"iYF 四. 问题分析
WzstO}?P( 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
inh:b .,B 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
^mn!;nu 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
EMP|I^ 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
3!8(A/YP; 下面我们可以对这几个问题进行分析。
^R:&c;&, ^'[QCwY~ 五. 问题1:一致性
{@CQ
( 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
{U2AAQSa 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
+YZo-tE dV[G-p
struct holder
_{c_z*rM8 {
?fH1?Z\'K //
cO7ii~&%! template < typename T >
@\nQ{\^; T & operator ()( const T & r) const
7SS#V {
FkrXM!mJ return (T & )r;
h,FU5iK| }
+rU{-`dy9' } ;
oc)`hg2= 1N(#4mE= 这样的话assignment也必须相应改动:
0 aH&M4 .^*;hZ~4% template < typename Left, typename Right >
B!pz0K*uG class assignment
k Nc-@B {
p/
xlR[ Left l;
v4hrS\M Right r;
3N$@K"qM# public :
"LlQl3"= assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
C*ep8{B template < typename T2 >
ewd
eC T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
i=\)[;U } ;
QTBc_Z VOD-<
"| 同时,holder的operator=也需要改动:
Awa| (] [ne51F5_ template < typename T >
}0pp"[JU assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
/%g9g_rt# {
_|US`,kfc return assignment < holder, T > ( * this , t);
5H.~pc2y }
hy~[7:/<I& xh:I]('R 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。
R/x3+_.f 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
h#Z["BG {Vj&i.2, return l(rhs) = r;
OGg\VV' 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。
F/ZFO5C% 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
|P]W#~Y- V K6D template < typename Tp >
we[+6Z6J class constant_t
D(ItNMcKu {
=s":Mx,o
const Tp t;
rlR!Tc> public :
Fc@R,9 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
"'bl)^+?, template < typename T >
YA,~qT| const Tp & operator ()( const T & r) const
MrB#=3pT {
"x9yb0 return t;
.F8[;+ }
O
Ol: } ;
Lo'pNJH;$ pk9Ics;y 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
KGM__Z O. 下面就可以修改holder的operator=了
VA[EY`8 )KE template < typename T >
&*>.u8:r assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
:.ZWYze {
tnobqL' return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
iGSJ\ }
V5(_7b#z`` FA*$ dwp 同时也要修改assignment的operator()
rs?Dn6:;B =gI41Y] template < typename T2 >
j yD3Sa3 T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
R`@T<ob) 现在代码看起来就很一致了。
WGn=3(4 $,@}%NlHc 六. 问题2:链式操作
g_cED15 现在让我们来看看如何处理链式操作。
Qpv#&nfUi6 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
B zS4:e< 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
E;CM"Y* 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
qZ^
PC- 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
'wEQvCS <z\SKR[ template < typename T >
|Jn|GnM struct result_1
fYjmG[4 {
Q//
@5m_ typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
*"WP*A\1 } ;
q '(@q"`n 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
ZwBz\jmbP nQmHYOF% template < typename T >
Xd%qebK struct ref
boEQI=!j\+ {
I :<,9. typedef T & reference;
xg/( } ;
7*uN[g#p template < typename T >
%urvX$r4K struct ref < T &>
\85%d0@3 {
}y6@YfV${ typedef T & reference;
nDdY~f.B } ;
~'%d]s+q G/p\MzDko 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
)iw-l~y; FDD=I\Ic template < typename T >
~\JB)ca. typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Zb=NcEPGy {
L"
ejA return l(t) = r(t);
-c&=3O! }
9Of;8R 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。
d[9{&YnH ! 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
Hi={(Z5tC4 ]]:K
l 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
`.J)Z=o _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
cEu_p2(7!B _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
B1_9l3RM +5 调用divide的对象返回一个add对象。
sPi 最后的布局是:
IrL7%? Add
'Hx#DhiFz / \
#ae?#?/" Divide 5
*fc8M(]&d / \
yZ6WbI8n _1 3
AVQcD`V3B 似乎一切都解决了?不。
UCcr> 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。
@>O7/d?O 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。
[T r7SU#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:
Dst;sLr[, ^WB[uFt- template < typename Right >
,nYa+e assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
?I^$35 Right & rt) const
h@R n)D {
HjA~3l7 return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
E~}H,*) }
M,JwoKyg 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
}PK4
KRn XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
P1[.[q/-e 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
DGGySO6=$e 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。
5go)D+6s 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。
I[&x-}w 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?
8(4!x$,Z5 正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明:
|iUF3s|? Pr}
l
y template < class Action >
[8za=B/ class picker : public Action
kEq~M10 {
2?%*UxcO public :
.\oW@2,RA9 picker( const Action & act) : Action(act) {}
V]--d33/a // all the operator overloaded
U>*@VOgB } ;
I*TTD]e'X \m|5Aqs Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
vxPE=!| 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
?VotIruR /E<Q_/'Z template < typename Right >
F'[Y.tA ,# picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
,]0BmlD {
<fHHrmZ#/. return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
aU;X&g+_) }
_UTN4z2aTG
dHx4yFS Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
[xM&Jdf8 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
,M`1 k #9(+)~irz` template < typename T > struct picker_maker
{D8opepO) {
|Jx:#OM typedef picker < constant_t < T > > result;
l tNI+G } ;
v+x<X5u template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
z{3`nd, {
h$`m0-' typedef picker < T > result;
I@m(} } ;
G_=i#Tu[ c=tbl|Cq 下面总的结构就有了:
,K}"o~z 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。
fB<Qs.T 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。
&V+_b$ picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
vX>{1`e{S 至此链式操作完美实现。
,$t1LV;o= g0B-<>E tb?TPd-OY 七. 问题3
@:w^j0+h 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
-`5]%.E&8 D6lzcf template < typename T1, typename T2 >
!)oQ9,N ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
^"<Bk<b( {
U0-RG return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
2<UC^vZ }
mQVlE__ub ,1 H|{ < 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
1ik.|T<f0 &I
~'2mpk template < typename T1, typename T2 >
{=?[:5 struct result_2
3 8&K" {
#7 H0I8 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
}0<2n~3P } ;
=C$"e4%Be pvsY
0a@4 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?
L %ac sb} 这个差事就留给了holder自己。
XPrnQJ nnhI]#,a{ Y*9vR~#H template < int Order >
S@pdCH, n class holder;
c[,Rhf template <>
~1TT ?H class holder < 1 >
V(K;Gc {
umuj> public :
j8Q_s/n template < typename T >
^vh!1"T struct result_1
gcwJ{& {
Y/UvNb<lK typedef T & result;
vO?sHh } ;
Zt41f PQ template < typename T1, typename T2 >
/kr|}`#
Z struct result_2
Z/ml,4e {
u)EtEl7Wq typedef T1 & result;
jHT^I
as } ;
_t]Q*i0p template < typename T >
jXmY8||w typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
r-S%gG}~E {
v"
#8^q return (T & )r;
Edc3YSg%; }
7?g({] template < typename T1, typename T2 >
IN6L2/Q typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
eI`%J3BxR {
(5`(H.( return (T1 & )r1;
,e 7
~G }
}t(5n $go6 } ;
;K l'[~z bRFZ:hu l template <>
.(p_YjIA class holder < 2 >
P;XA|`& {
kn$SG public :
Ot=nKdP}D template < typename T >
9:%')M&Q struct result_1
i\
7JQZ {
cfBlHeYE typedef T & result;
"<egm^Yq } ;
RI'}C`%v template < typename T1, typename T2 >
Z8h;3Ek struct result_2
MsIaMW _ {
bly `mp8# typedef T2 & result;
3LQu+EsS } ;
?^:5` template < typename T >
}|/<!l+;$ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
zGd[sjL {
!RLXB$@` return (T & )r;
|jH Yf42Q }
F{ 4k2Izr template < typename T1, typename T2 >
`\z )EoI typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
~|~ 2B$JeV {
lGT[6S\as return (T2 & )r2;
Zl#';~9W }
(O:&RAkk7 } ;
:`BG/ 7/]Ra }`0=\cKqn 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> >。
6L~5qbQ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
S{XO3 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
Rbgy?8#9 ooa"Th< return l(i, j) = r(i, j);
Ug#B( }/ 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
6R3/"&P(/# Y*jkUQ return ( int & )i;
C@XnV=J return ( int & )j;
F6DVq8f9 最后执行i = j;
IWddJb~hu 可见,参数被正确的选择了。
%Y.@AiViz {6)H.vpP 6ypHH
2X tG"EbWi Y2uy@j*N 八. 中期总结
/viBJ`-O 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^q~2 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
^=-W8aVi> 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
#="Lr4T 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
>Wd=+$!I *g'%5i1ed oO
&%&;[/A %t.\J:WN; e9k$5ps S}/ZHo 九. 简化
Y)S
f; 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
~2Mcw`< 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
XGnC8Be{4 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
M@. 2b. 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
hR[_1vuIu +-*/&|^等
ey>tUmt6? 2. 返回引用。
L?(1
[jB4G =,各种复合赋值等
T-oUcuQB 3. 返回固定类型。
]xV2=!J 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
apxq] !
` 4. 原样返回。
Rh@UxNy\, operator,
8"wavh|g4 5. 返回解引用的类型。
ll"6KI'X operator*(单目)
KAy uv 6. 返回地址。
/T&+vzCF operator&(单目)
XS0NjZW 7. 下表访问返回类型。
M}" KAa operator[]
'<C#"2 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
W H+Sd operator<<和operator>>
(H|^Ow5 eg"!.ol OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
Co<F<eXe 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
B]#iZ,Tp #@M'*X_%}K template < typename Left >
V8%( h[ struct value_return
Zqg
AgN@ {
TPKm>5g template < typename T >
_(@ezX.p struct result_1
b]Lp_t {
:7qJ[k{g typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
>6zWOYd } ;
,f~8:LHq ~X) 1!Sr template < typename T1, typename T2 >
K;g6V!U struct result_2
b:*(
f#"q {
"?
5@j/
e` typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
gEq";B%? } ;
l2
#^}- } ;
>lK:~~1 GtqA@&5& c#[d7t8ONe 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
g.Kyfs4` !xC IvKW 下面我们来剥离functor中的operator()
c=:A/z{ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
PtKrks|y 4':U rJ+ return l(t) op r(t)
EhIa31>X return l(t1, t2) op r(t1, t2)
WWIQ6EJO return op l(t)
.Dyxul return op l(t1, t2)
*ur [u*g return l(t) op
Zdu8axK: return l(t1, t2) op
Bnd Y\ return l(t)[r(t)]
Wl>$<D4mO[ return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
9>L{K
KSl@V>!_ 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:
yuB\Z/ 单目: return f(l(t), r(t));
8&y3oxA, return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
p@=B\A] 双目: return f(l(t));
3)~z~p7 return f(l(t1, t2));
FPuF1@K 下面就是f的实现,以operator/为例
j2!^iGS} z]Mu8 struct meta_divide
6Y=MW{=F {
`SESj)W(y template < typename T1, typename T2 >
sCRmLUD static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
cD4H@!=a {
McQWZ< return t1 / t2;
ulY<4MN }
JsQmn<Yt } ;
v0~*?m4 JI~@H /j 这个工作可以让宏来做:
E1rxuV|9 .l]w4Hf #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
G2_l}q~ template < typename T1, typename T2 > \
(L8z<id<z static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
k/#321Z 以后可以直接用
JclG*/Wjg4 DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
~]lVixr9 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
'uV;)~ (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。。。)
h*zHmkFR f5|Ew&1EP 1ml{oqNj 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
bp(X\:zAy "+ 8Y{T template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
?Kf?Z`9 *Y class unary_op : public Rettype
"0A !fRI~ {
L+$9 ,<'[ Left l;
wfF0+T+IA public :
!T8h+3I unary_op( const Left & l) : l(l) {}
9^1.nE(R& j.y8H template < typename T >
E6y ?DXWH typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
}Dc?Emb {
;AK@Kb return FuncType::execute(l(t));
}c0EGoU}? }
zJa,kN|m dWAKIBe template < typename T1, typename T2 >
"G
@(AE( typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
x 3?:"D2 {
d<^o@ return FuncType::execute(l(t1, t2));
qx3`5)ef }
OBmmOswg~ } ;
i\u m;\ cv/ k'$UA$2d 同样还可以申明一个binary_op
`}9j vR5 (GJW3 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
T*sB Wn'am class binary_op : public Rettype
)\r;|DN {
d|(@#*{T] Left l;
")ZsY9-P Right r;
F~_)auH public :
vT>ki0P_; binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
7IH^5r Yy:Q/zwo template < typename T >
%o9;jX typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/SDDCZ`;|c {
XT
'v7 return FuncType::execute(l(t), r(t));
wst)O{ 4 }
ir*T,O
2J H+ Y+8 template < typename T1, typename T2 >
VY=c_Gl typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
g<r'f"^ {
F(Iq8DV return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
@`6db }
a\m@I_r.N } ;
JQ.w6aE QX j4cg <n:j@a\up0 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
zf>r@>S!L 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
}TS4D={1 DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
<MH| <hP 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
?YO$NYwE 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
zg=F;^oZ< 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。。。
4uG:*0{Yx 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
Nn;p1n
dN 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)
'cx&:s 下面是修改过的unary_op
z rV zT5@wm template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
iB,Nqs3i* class unary_op
u.s-/ g {
$zvqjT:> Left l;
^"!j m ]M;aVw<! public :
tzeS D C 6mi:%)" unary_op( const Left & l) : l(l) {}
[j:]YR ?u9JRXj% template < typename T >
>=_Z\ wA struct result_1
Iq-+X3i {
`/mcjKQ&9y typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
iYJzSVO } ;
do:3aP'S, !?7c2QRN template < typename T1, typename T2 >
_bO4s#yI struct result_2
IW.~I,!x {
=A,6KY=E typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
}I\hOL } ;
\*V`w@ Z+< zKn} template < typename T1, typename T2 >
n^Qt !~ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
T*%Q s&x; {
A:3:Cr return OpClass::execute(lt(t1, t2));
9aE!!
(E }
-nQ :RHnd d|9B3I*I template < typename T >
>e7w!v] typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
iJza zQ {
P%6-W5< return OpClass::execute(lt(t));
+ W ?
/A] }
fr1/9E; OI9V'W$ } ;
dX0"h5v1 X=<-rFW :-=,([TJ 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
I3A@0'Vm;L 好啦,现在才真正完美了。
Rmrv@.dr! 现在在picker里面就可以这么添加了:
>!vb ;a! B!=JRfT template < typename Right >
u*ZRU
4U picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
fBptjt_ {
TqM(I[J7\ return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
etEm#3 }
=?}
t7}# 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。
:n:Gr? <MlRy%3Z |d* K'+ 'Lw4jq z@nJ-*'U8 十. bind
pm-SDp>s 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。
tkFGGc}w\ 先来分析一下一段例子
wsyG~^> N|v3a>;*l n_Ht{2I int foo( int x, int y) { return x - y;}
/N`l
z>^~ bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
TS9=A1J# bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
i9.~cnk 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。
h]rF2 B 我们来写个简单的。
6]%79?'A 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
&J)q _Z8 对于函数对象类的版本:
&VIX?UngE vpy_piG| template < typename Func >
ydCVG," struct functor_trait
R0R Xw {
w !N;Y0 typedef typename Func::result_type result_type;
Xj/U~ } ;
u;xl} 对于无参数函数的版本:
f&w8o5=|I w7H.&7rF template < typename Ret >
ZI
q!ee struct functor_trait < Ret ( * )() >
kMGK8y {
g.v)qB typedef Ret result_type;
nwk66o:| } ;
>9o(84AxIH 对于单参数函数的版本:
:wJ=t/ho $td=h)S^` template < typename Ret, typename V1 >
18|i{fE; struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
;* vVucx {
%rpJZ
t typedef Ret result_type;
F)we^'X } ;
6t0!a@t 对于双参数函数的版本:
%-y%Q.;k? Yq;|Me{h template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
E\V-<]o struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
gWo `i {
x~Egax typedef Ret result_type;
m@hmu}qz- } ;
Th&*
d; 等等。。。
'/^bO# G: 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
4~Ptn / g =)Cqjp template < typename Func >
P=:mn> struct func_return
?=:wIMV
{
=#N;ZG template < typename T >
gO*:<B g struct result_1
v$R+5_@[l {
FhZ^/= As typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
yub| } ;
D|W^PR:@h oT7= template < typename T1, typename T2 >
SbNs# struct result_2
6&o9mc\I {
"HRoS#|\ typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
uqy b } ;
M{U {iS } ;
J`U\3:b`SP ;$|[z<1RdW 3PB#m.N< 最后一个单参数binder就很容易写出来了
P@ewr} @add'>) template < typename Func, typename aPicker >
C WJGr:}& class binder_1
{Mc^[}9 {
:` >|N|i Func fn;
[|gh q aPicker pk;
mE3^5}[> public :
{EKzPr/ cd36f26`"w template < typename T >
MTZbRi6z struct result_1
$sDvE~f0n {
N;cEf7+f typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
I g/SaEF } ;
p`//
*gl Byf5~OC template < typename T1, typename T2 >
;[*jLi,uc struct result_2
T:ye2yg {
/"A)}>a typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
S/}6AX#F4 } ;
:DP%>H| B3V:? # binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
o8+ZgXct t?NB#/#%x template < typename T >
a+$WlG/x typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
yvxdl=s {
x0^O?UR return fn(pk(t));
x!klnpGp }
ZCJOh8 template < typename T1, typename T2 >
3.q%?S}* typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1eC1Cyw {
uJz<:/rwZ- return fn(pk(t1, t2));
O) ks }
6"^Yn.
} ;
wB6ILTu1 2Yd0:$a t+'|&b][Qi 一目了然不是么?
c@RMy$RTF 最后实现bind
$x,?+N i>!7/o acuch template < typename Func, typename aPicker >
(pBOv:6 picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
i"=6n>\ {
1O
bxQ_x return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
Sa!r ,l }
]3@6o*R; pkjf5DWp 2个以上参数的bind可以同理实现。
bWzv7#dd= 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
z=TaB^-) }mRus<Ax 十一. phoenix
>
Y
<in/ Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
`ReTfz;o xaO9?{O for_each(v.begin(), v.end(),
TJ@@kSSbl (
3F' {JP do_
H`/QhE [
W=T3spV cout << _1 << " , "
KlMrM% ;y ]
Z$R6'EUb1 .while_( -- _1),
/\L|F?+@ cout << var( " \n " )
H=E`4E#k )
[%(}e1T( );
P(I`^x 'P{0K?{H-4 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:
{9sA'5 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
\|2 0E51B[ operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Dm=t`_DL8 那么我们就照着这个思路来实现吧:
n}9vAvC 6AeX$>k+ -lHSojq~H template < typename Cond, typename Actor >
fj
X~"U class do_while
ZD{%0uh {
+]|aACt] Cond cd;
hzIP ?0^E Actor act;
{@Y|"qIN public :
h8;B +#f` template < typename T >
&jCT-dj struct result_1
* z|i{=W
F {
Wx#((T typedef int result_type;
<
aeBhg% } ;
g z!q y+f@8] do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
)(~s-x^\z@ oJC-? template < typename T >
OgJd^ typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
su]CaHU {
lqFDX
d do
;cQhs7m(9 {
cU8Rm\? act(t);
}X{#=*$GQ }
HRkO.230
while (cd(t));
^)ouL25Z*2 return 0 ;
7Q,9j. }
:.kc1_veYS } ;
;AV[bjRE\ %bo0-lnp 3`PPTG 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
$o
rN>M42 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
*yJCnoF 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
oTOr,Mn0\6 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
Ed[ tmaEuV 下面就是产生这个functor的类:
Q!DH8'|4?L rU?sUm,ch / fBi9=}+ template < typename Actor >
q{v:T}Q|A class do_while_actor
D=}UKd {
%H=d_Nm{ Actor act;
YXE?b@W" public :
X`km\\* do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
lz>YjK: )cA#2mlS'1 template < typename Cond >
Jy&O4g/'5 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
[{.e1s<EK } ;
Q 6djfEN> OiI[w8 #<ppiu$ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
r|$@Wsb?# 最后,是那个do_
noY~fq/U m~;fklX S tL0<xGI5^ class do_while_invoker
qfp,5@p
{
e~tgd8a2a public :
%lVc7L2] template < typename Actor >
lej-,HX do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
~`'!nzP5H {
`.3! return do_while_actor < Actor > (act);
kO:|?}Koc }
aRSGI ja<L } do_;
Yud]s~N , 'WhF- 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
R=uzm=&nR 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
$4K(AEt[ 最后来说说怎么处理break和continue
~WH4D+ 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。
8:9m< ^4S( 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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