一. 什么是Lambda
c^y 1s* 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
~@JC1+ 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,
&
j43DYw4 7}k8-:a% hr5)$qZW 30@ GFaab class filler
^dqEOW {
9&cZIP public :
`Z-`-IL void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
j7&l&)5 } ;
{Y Ymt!Ic @V)WJ{ q]x@q 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
'Nh^SbD+_| bd4q/w4q `Nj|}^A Bh?;\D'YC for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
KXJHb{? k&b>-QP6 }8HLyK,4 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
i7FEjjGtG :z\STXq 1*fA>v RulIzv 二. 战前分析
(yfTkBy 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
q<VhP2R 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
(P ?9Jct `;;!>rm -g0>>{M' for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
:&m(W Z\ /* --------------------------------------------- */
#=rR[:M vector < int *> vp( 10 );
L6^h3*JyD transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
s6B@:9 /* --------------------------------------------- */
]G:xT v8 sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
kbY@Y,:w /* --------------------------------------------- */
[C$ 0HW int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
5S1m&s5k /* --------------------------------------------- */
<CFur for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
$dR%8@.H /* --------------------------------------------- */
XebCl{HHp for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
'g#GUSXfj {%
P;O ?
< -Nj l_:%?4MA 看了之后,我们可以思考一些问题:
)7^jq| 1._1, _2是什么?
KjadX&JD 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
c\Dv3bF 2._1 = 1是在做什么?
utr_fFu 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
om1 /9 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
XL:7$ *XJSa rhrlEf@ 三. 动工
]Uu/1TTf 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
+~-|(
y DcOLK\ g=)@yZ3>v ;bX{7j template < typename T >
r$KDNa$/a class assignment
xInWcQ {
mWh:,[o T value;
L-XTIL$$ public :
S'txY\ assignment( const T & v) : value(v) {}
STI8[e7{ template < typename T2 >
>2a~hW|, T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
Yr+&|;DB } ;
n#*cVB81 ,0~=9dR T4[eBO 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
{}z7N~ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
r*
U6govky PJ'l:IU B4kIcHA +mJAIjH class holder
>_@J&vC {
IoC,\$s, public :
[K5afnq` template < typename T >
vQ;Z 0_ assignment < T > operator = ( const T & t) const
4
QWHGh" {
t?\osPL return assignment < T > (t);
{S?.bT%& }
m*1=-"P } ;
C<3An_Dy '
{Q L`L ^#nAS2w7U 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:
6Pz\6DU,I u URf static holder _1;
y=t
-/*K Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
mwt3EV5 &:rf80`z. for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
EB\\
F 而不用手动写一个函数对象。
F
J)la9 J&Ah52 n}"MF>zDK ^Kn}{m/3Y 四. 问题分析
hQ9VcS6=gD 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。
+:b|I'S 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。
r_QWt1K 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
},l3N K 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
}q^CR(h (R 下面我们可以对这几个问题进行分析。
|.YL2\ +7=3[K 五. 问题1:一致性
B9]KC i 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?|
(uSfr]89' 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
S;Vj5 3o h(d.Z struct holder
1c]GS&(RP {
@sP?@<C //
WkT4&|POJ template < typename T >
xT%CY(:9X T & operator ()( const T & r) const
)Ipa5i>t {
N*eZ4s' return (T & )r;
DUaj]V{_^ }
KyjN' F$ } ;
_s^sZ{'2_ Kg56.$ 这样的话assignment也必须相应改动:
2vynz,^ET ig6F!p template < typename Left, typename Right >
b YiaJ class assignment
8q_nOGd {
`On%1%k8 Left l;
2TdcZ<k}J Right r;
cf96z|^C public :
J=
T! assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
W+e template < typename T2 >
ikUG`F%W T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
8< R#} } ;
8/k*"^3 F8q|$[nH 同时,holder的operator=也需要改动:
^5OR%N) U2;_{n*g% template < typename T >
WmeV[iI assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
k/>k&^? {
Z<`QDBN"4 return assignment < holder, T > ( * this , t);
v81<K*w`P }
$%ps:ui~X y\S}U{*Z' 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* uT 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
3>ytpXUEGx @PutUYz return l(rhs) = r;
<d8Yk>R 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。
s_/CJ6s 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
rOX\rI%0+ dW6sA65<Y template < typename Tp >
MGK%F#PM class constant_t
T)MKhK9\Ab {
`$05+UU const Tp t;
H+` Zp public :
Pa+%H]vB constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
{;q
zz9 | template < typename T >
cJMp`DQzc const Tp & operator ()( const T & r) const
Nzf tc {
Lc=t,=OhGe return t;
m;'ebkq }
/;
w(1)B } ;
13kl\<6 fC&hi6 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
vkp_v1F%+ 下面就可以修改holder的operator=了
_->d41 EJrP{GH template < typename T >
.r4*?> assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
N:_.z~>% {
]v=A}}kS return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
PY[nnoF"| }
0l;TZf=H ,?S1e# 同时也要修改assignment的operator()
+87|gC7B PKJ w%.- template < typename T2 >
dSkM A T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
\I( g70 现在代码看起来就很一致了。
;X , A|m$( 8MU+i%hd 六. 问题2:链式操作
lxf+$Z`~: 现在让我们来看看如何处理链式操作。
*lc|iq\ 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。
u^, eHO 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。
?L x*MJZ 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。
W^k95%zBM 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
fS?}(7 ^VOFkUp) template < typename T >
evjj~xkte struct result_1
T\q: {
>P@g].Q- typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
a5caryZ"z } ;
r'8qZJgm HAwdu1$8 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:
>cJix
1 0fu*}v" template < typename T >
VkFMr8@| struct ref
cDS\=Bf {
u:.w/k%+ typedef T & reference;
-Gy=1W`09 } ;
Y
\ Gx| template < typename T >
R"W5R- struct ref < T &>
Y O&@ {
]n}aePl}oU typedef T & reference;
}k;wSp[3 } ;
7cB/G:{
B`|f"+. 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
F%P"T%| $7" Y/9Y template < typename T >
gu|=uW K typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
Wn2'uZ5If {
ox*1F+Xri return l(t) = r(t);
.J<t] }
0CO@@`~4 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。
ml@;ngmp. 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
`J]e.K #lR-?Uh 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
$Q"D>Qf{G _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
P?p]sLrP _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
|M`'
+5 调用divide的对象返回一个add对象。
[;H-HpBaa 最后的布局是:
kMJ}sS Add
$GP66Ev / \
j"K^zh Divide 5
C#-HWoSi / \
i-PK59VZ8f _1 3
p4V* %A&w 似乎一切都解决了?不。
EQN)y27poW 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
tk]D)+{u&c 如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。
i\<S ; OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码:
k4a51[SYBK ?Z2`8]-E template < typename Right >
Unvl~lm6 assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
\3OEC` Right & rt) const
; [G: {
Q3Pu<j}Y return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
{n|ah{_p| }
"AU.Eh"-1 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
f0vO(@I XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。
#9gx4U 因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。
KLvAe>#, 最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。
>TMd1?, 除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。
)$RV) 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?
8OKG@hc 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:
qg{gCG ^D<CoxG template < class Action >
L&c
&
<+0T class picker : public Action
:.4O
Hp1 {
KCO.8=y3 public :
E*O($tS picker( const Action & act) : Action(act) {}
`6)(Fk--" // all the operator overloaded
*?BY+0 } ;
+j{(NwsX sC.b'1P Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
Q7rBc
wm5 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
qCg<g u$yXuFj/ template < typename Right >
& XmaGtt picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
f";pfu_FZ {
6#7hMQ0&;O return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
H1f='k]SZ }
,VS(4 )7 q"l3e"u Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
bn)1G$0| 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
k:I,$"y4 OHi.5 ( template < typename T > struct picker_maker
+}O -WX? {
#B<EMGH typedef picker < constant_t < T > > result;
}[Z'Sg]s } ;
{;DAKWm@T template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
S=ZZ[E_~S {
9v_s_QkL2 typedef picker < T > result;
||JUP}eP } ;
o`QNZN7/} x(._?5 下面总的结构就有了:
E{EO9EI 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。
KJRAW]?{ 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。
+!0K]$VZs picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
}%p:Xv@X! 至此链式操作完美实现。
I%u 2 ce "Yh;3tI4* GQ;0KIN 七. 问题3
@oE
5JM 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
xRe`Duy: RI@\cJ\} template < typename T1, typename T2 >
T/\RViG3 ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
Vx(*OQ {
/1MmOB return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
"aOs#4N }
0K[]UU=P= BbI%tmA7 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
:a6LfPEAX d!E_EoOi template < typename T1, typename T2 >
tsAV46S struct result_2
H0;Iv#S! {
!{g<RS(c typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
rz@qW2 } ;
&J)<1!| 3Rc*vVnI 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
)[ A-d(y= 这个差事就留给了holder自己。
d
#1Y^3n H"FK(N\ sqrLys_S template < int Order >
l::q
F 0 class holder;
R3~,&ab template <>
B:Ts_9* class holder < 1 >
EY )2, {
ZU73UL public :
j:h}ka/!p template < typename T >
sq!$+=1-X struct result_1
HohCb4do {
rS{}[$Zpl typedef T & result;
pR$(V4> } ;
D`T;j[SsS# template < typename T1, typename T2 >
6N#hN)/ struct result_2
U?#wWbE1 {
oT-gZedW( typedef T1 & result;
|Y>Jf~SN } ;
^O18\a template < typename T >
I.n,TJoz4J typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
xvV";o {
{4D`VfX_ return (T & )r;
i)?7+<X }
SXk.7bMV6 template < typename T1, typename T2 >
k
ucbI_ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
Kcm+%p^ {
6nZ]y&$G-k return (T1 & )r1;
4yxQq7
m, }
0G+Q^]0 } ;
nF@**,C Q @|\9<S template <>
R9U{r.AA class holder < 2 >
#7i*Diqf9 {
)i~AXBt} public :
iApq!u, template < typename T >
&Q3Fgj struct result_1
,AP0*Ln {
~w?02FU typedef T & result;
e$J>z { } ;
C^L+R7 template < typename T1, typename T2 >
M]s\F(*ib struct result_2
pR61bl) {
wtw=RA typedef T2 & result;
w"v!+~/9 } ;
e$Ksn_wEq template < typename T >
BS9VwG<Z typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
7%y$^B7{ {
$ln8Cpbca return (T & )r;
BpZ~6WtBq }
lL}NiN-)t template < typename T1, typename T2 >
'X;cgAq8( typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
(`1io {
G-d7}Uz? return (T2 & )r2;
QQrldc(I }
"'U^8NA2 } ;
4>d4g\Z0L $G".PWc aV\i3\da 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
Vu3DP+u|i 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
UzxL" `^7 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
YzESVTh GbSCk}> return l(i, j) = r(i, j);
P8eCaZg?(3 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
C[L 5H NoiB98g return ( int & )i;
EhxpMTS return ( int & )j;
?9`j1[0 最后执行i = j;
1Gsh%0r3 可见,参数被正确的选择了。
2_q/<8t %e~xO x {<42PJtPY DpRMXo[ W_W !v&@E= 八. 中期总结
'H530Y\ 目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:
|0n )U( 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
6
9>@0P 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
g(@F`W[ 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
^Hx}.?1 7hHID>,o9% 0V:H/qu8> |'h(S| OG5{oH#K t#^Cem< 九. 简化
1SExlU 很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。
7kLurv 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
)ros-dp` 首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种:
LCivZ0?|X 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
g88k@<Y +-*/&|^等
jZA1fV 2. 返回引用。
tm~9XFQ< =,各种复合赋值等
0>28o. 3. 返回固定类型。
;/Hr ZhOE 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
"*bLFORkq' 4. 原样返回。
K(+=V)'Dz operator,
cXq9k!I% 5. 返回解引用的类型。
L^JU{\C operator*(单目)
QLJ\> 6. 返回地址。
]64Pk9z= operator&(单目)
C
m:AU; 7. 下表访问返回类型。
y\??cjWb] operator[]
|/Vq{gxp+ 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
i]ZGq7YJ% operator<<和operator>>
U1YqyG8 .RroO_H
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
7h\is 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
<f>77vh0 Y2L{oQ.C2 template < typename Left >
NfoHQU<n struct value_return
MSCH6R"5 {
\l/(L5gY template < typename T >
jwI2T$ struct result_1
Q`k;E}x_- {
&{Z+p(3Gj typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
DGHSyB^+1 } ;
c}@E@Y`@w K*:=d}^ template < typename T1, typename T2 >
T\gs struct result_2
Fl)nmwOc {
%e:+@%] typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
EID-ROMO } ;
>g$iO`2 } ;
1)~|{X+~ O C&BJNOi EB3/o7)L 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
f&vMv. !KI^Z1dP( 下面我们来剥离functor中的operator()
Fg`<uW]TFZ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
p*<Jg l a4s't%
P return l(t) op r(t)
\|>%/P return l(t1, t2) op r(t1, t2)
lat5n&RP Y return op l(t)
n.l#(`($4 return op l(t1, t2)
/`m*PgJ return l(t) op
;Rv WF ) return l(t1, t2) op
o(tJc}Mh+( return l(t)[r(t)]
@fA{;@N return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
CbZ;gjgY* |eRE'Wd0 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
zfop-qDOc 单目: return f(l(t), r(t));
kwp%5C-S return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
'd
N1~Pa 双目: return f(l(t));
ozY$}|sjDT return f(l(t1, t2));
H^'%$F?Ss 下面就是f的实现,以operator/为例
G ]h Ry+?#P+ struct meta_divide
@x1cV_s[ {
uihH")Mo template < typename T1, typename T2 >
OG{*:1EP static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
=Htt'""DN {
p-j6H return t1 / t2;
+&\.
]Pp }
Kb]}p } ;
,~3rY,y- ^P,Pj z 这个工作可以让宏来做:
"EpH02{i ,x\qYz+7| #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
%vO(.A+ template < typename T1, typename T2 > \
`\@n&y[`7 static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
:?UcD_F 以后可以直接用
qb;b.P?~D$ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
@tSB^&jUWu 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
|cd"cx+ (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。。。)
W$X/8K bn azFJ-0n@" Gd|kAC
g 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
e;v"d!H/ %e[E@H 7 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
#|T"6jJaQ class unary_op : public Rettype
t;+b*S6D {
j3&q?1 Left l;
"$N$:B @U public :
Q&0`(okb unary_op( const Left & l) : l(l) {}
F=Xb_Gd` 3rK\
f4' template < typename T >
8GBKFNR8 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
E q4tcZ {
#6a!OQj return FuncType::execute(l(t));
8d$|JN;) }
xbi\KT`~ ZklO9Ox( template < typename T1, typename T2 >
|*48J1:1y typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
*04}84?: {
ekY)?$v3 return FuncType::execute(l(t1, t2));
6*B%3\z) }
xq.kH| bH } ;
5`3x(=b r?u4[
Oe# }8AH/ 同样还可以申明一个binary_op
tQG'f*4 GH':Yk template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
5=*i!c
_m class binary_op : public Rettype
<#8}![3Q {
+UWv }| Left l;
'C}ku>B_r Right r;
-'O|D} public :
\A^8KVE! binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
Syseiw _8 r'R template < typename T >
q{V e%8$" typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
/t`|3Mw {
..Dm@m} return FuncType::execute(l(t), r(t));
/&\V6=jA1 }
Pm#/j; iz^a Qx/ template < typename T1, typename T2 >
-J=6) typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
r]-n, {
Ae=JG8Ht~ return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
hlreeXv }
<V)z{uK } ;
NA$)qX_ u`wD6&y* QDj%m %Xd 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
KaMg[G 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
)-"<19eu DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
]35`N<Ac 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
MA_YMxP.' 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
M._E$y,5 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。。。
"c} en[ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
CT_tJ 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)
v6DjNyg<x 下面是修改过的unary_op
>l8?B L RSj8T< template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
;o)'dK class unary_op
x0)=jp '
{
OYxYlUq Left l;
U:99w Y5 ;a public :
*.eeiSi{ P7T'.|d unary_op( const Left & l) : l(l) {}
f99"~)B| A",}Ikh='` template < typename T >
oj.J;[- struct result_1
&\ca ? # {
]#DCO8Vk typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
lO|LvJyx } ;
y+Nw>\|S FO(QsR=\s template < typename T1, typename T2 >
-rYb{<;ST struct result_2
L<oQKe7Q: {
T~$Eh6
D typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Z # } ;
(Z @dz MCTJ^ g"D template < typename T1, typename T2 >
D^>d<LX typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
(e5Z^9X {
^w%%$9=:r return OpClass::execute(lt(t1, t2));
wbOYtN Y@ }
!wUznyYwt IhK
SwT template < typename T >
h}'Hst typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
q2F`q. j {
Lp"OXJ*es return OpClass::execute(lt(t));
i,"Xw[H*s }
9i 9
,X^= JFc,f } ;
ud(0}[ w%TrL+v |15!D 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
iku*\,6W 好啦,现在才真正完美了。
Gjq7@F' 现在在picker里面就可以这么添加了:
2o9B >f&g CG@Fn\J template < typename Right >
49>b]f,Vc picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
4 a&8G {
XXX y*/P return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
l d#x'/ }
M]k Q{( 有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。
xMQ>,nZ %{IgY{X #"c'eG0 6ERMn"[_w #wT6IU1 十. bind
xx1l Ecj 既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。
I+twI&GS 先来分析一下一段例子
LHx ")H?, 6q'Q?Uw^ ,6MJW#~] int foo( int x, int y) { return x - y;}
|xZu?)M4 bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
`peR ,E
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
0+qC_ISns 可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。
xv2c8g~vD 我们来写个简单的。
^/}4M'[ w 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
;{H Dz$ 对于函数对象类的版本:
0U/[hG"DKN (x/:j*`K template < typename Func >
zd8A8]&- struct functor_trait
p{_*<"cfYn {
|S).,B typedef typename Func::result_type result_type;
gCsN\z } ;
6
%aaK|0 对于无参数函数的版本:
2G-"HOG /kyO,g$9 template < typename Ret >
H;_Ce'oU( struct functor_trait < Ret ( * )() >
Jb$G {
12L`Gi typedef Ret result_type;
z]hRc8g}d } ;
?mC'ZYQI 对于单参数函数的版本:
#r"|%nOfY h4KMhr template < typename Ret, typename V1 >
zOMxg00 struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
-,;woOG {
Kv1~,j6 typedef Ret result_type;
zRLJ|ejMP } ;
;CS[Ja>e 对于双参数函数的版本:
^1c7\"{ RFS}!_t+| template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
aqk$4IG struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
6~ y' {
KC; o typedef Ret result_type;
[ /*;}NUv } ;
SX'NFdY 等等。。。
h*JN0O<b 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
Go:(R {P !nJl.Y$ template < typename Func >
am3JzH struct func_return
#E=8kbD7 {
i"
u|119 template < typename T >
i Pr(X struct result_1
VfJ{);
{
A9SL|9Q typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
n2-+.9cY } ;
ami>Pp OW=3t#"7Kp template < typename T1, typename T2 >
g8'8"9:xC struct result_2
tvVf)bbz {
H!}L( gjEG typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
z}-R^"40 } ;
D}}?{pe } ;
>*O5Ry:4 d)biMI}<5 rq7yNt 最后一个单参数binder就很容易写出来了
3k>#z%// !wd
wo0 template < typename Func, typename aPicker >
wDoCc: class binder_1
c-NUD$ {
&@{`{ Func fn;
dVMl;{ aPicker pk;
Ca?w"m~h public :
sl$y&C- ^Lfwoy7R template < typename T >
ZBY}Mz$ struct result_1
L3Y2HZ {
%nq<nfDT typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
2P'Vp7f6 Y } ;
:+QNN< .j,xh )v" template < typename T1, typename T2 >
Hr}"g@ < struct result_2
WhH60/` {
Glw|*{$ typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
MW+DqT.h } ;
BHgs, N#-.[9! binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
=bJ$>Djp @,Dnl v|? template < typename T >
-*w2<DCn typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
"#0P*3-c {
RWM~7^JA return fn(pk(t));
yVn%Bz'
[ }
=z9,=rR4 template < typename T1, typename T2 >
7|dm"%@ typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
U,yZ.1V^: {
}0H<G0 return fn(pk(t1, t2));
S3U]AH)C }
-b+)Dp~$p } ;
D1>*ml @|ZUyat b|x B< 一目了然不是么?
x%@M*4:& 最后实现bind
GadY#]}( V#b*:E.cA b9i_\ template < typename Func, typename aPicker >
B$s6|~ picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
a}VR>!b {
OraT$lV)_ return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
N@k'
s }
@(x]+*) AZNo%!)o 2个以上参数的bind可以同理实现。
:&z!o"K 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。
^hEN V?^qW#AG 十一. phoenix
Xu_1r8-|=b Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
r:0RvWif Dvz 6 E for_each(v.begin(), v.end(),
hTby:$aCg (
J'=s25OWU do_
c; .y [
]moBVRd cout << _1 << " , "
3bC-B!{;g ]
d@JavcR .while_( -- _1),
gV ':Xe cout << var( " \n " )
fWfhs}_
)
k8}'@w );
$`0^E#Nl K]>4*)A: 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
u\xrC\Ka 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
G5 )"%G. operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
c??m9=OX1 那么我们就照着这个思路来实现吧:
Wx;%W"a fIx|0,D&7L h;}
fdk template < typename Cond, typename Actor >
ZZ!6O /M class do_while
'i3-mZ/|8 {
O@HD' Cond cd;
w\Q(wH' Actor act;
Oa@SyroF= public :
MB>4Y]rtU template < typename T >
y\iECdPU struct result_1
u5U^}<}y} {
d@Bd*iI< typedef int result_type;
\Z%_dT} } ;
!VG
]~lc =.m/X> do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
srImk6YD #z_.!E template < typename T >
(l2n%LL]* typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
\:n<&<aVSr {
ZS_
z do
T|YMU?4 {
Z>1yLt@ls act(t);
98zJ?NaD& }
UNrO$aX!1' while (cd(t));
ph2
_P[S' return 0 ;
Vn/FW?d7 }
4uE/!dT } ;
;uZq_^?:9& %_5?/H@%3z iY sQ:3s 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
a{ByU% 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。
),
VF] 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。
9a1R"%Z 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。
\)MzUOZn 下面就是产生这个functor的类:
Esj1Vv# $Zrc-tkV (h@~0S template < typename Actor >
*a(GG class do_while_actor
G [yI[7=d {
kOel
!A Actor act;
Y{4nBu public :
#iD`Bg!VXc do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
PEKXPFN BH$hd|KD< template < typename Cond >
URr{J}5 picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
V3
~&R:Z9e } ;
YZ->ep} raP9rEs FPE6H:' 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
[-)BI|S: 最后,是那个do_
?%Pi#%P vhU
$GG8 Q? Xqf7y class do_while_invoker
56Lt "Z F {
a63Ud<_a7 public :
01%0u8U template < typename Actor >
gHWsKE
% do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
m{yq.H[X {
NeewV=[% return do_while_actor < Actor > (act);
W{}M${6& }
2rf#Bq?7 } do_;
K1-3!G sa"!ckh 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
~Bt>Y 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
)o::~ eu 最后来说说怎么处理break和continue
u@4khN:
^p 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。
0SZ:C(] 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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