一. 什么是Lambda
|nefg0`rk 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
nqj(V 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,
3^7+fxYWo oMQ4q{&| An.
A1y xE:jcA
d$} class filler
1=R$ RI {
9zwD%3Ufn public :
L|CdTRgRCB void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
k pgA2u7 } ;
n/_q I%YwG3uR 3K
&637 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:
W{F)YyR{. z9aR/:W} >dl5^ r%U6,7d=) for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
\sNgs#{7E7 /ox7$|Jyr Hd~g\ 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
/mkT7,] Y)sB]!hx )p\`H;7*V4 OcTWq 二. 战前分析
YEu+kBlcQ 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
os/h~,= 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
fsL9d} QLY;@-jF$ Msqqjhoy for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
9\Jc7[b /* --------------------------------------------- */
x%viCkq vector < int *> vp( 10 );
Z/ q6Q# transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
yB UQ!4e /* --------------------------------------------- */
YSP\+ZZ sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
]Dq6XR /* --------------------------------------------- */
n
_K1% int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
d{S'6*`D /* --------------------------------------------- */
c4fH/- for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
YV.' L /* --------------------------------------------- */
*yhA8fJ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
1>Sfv|ZP, )'+[,z ;s 2;v:Z^& w+)${|N?
看了之后,我们可以思考一些问题:
<:9ts@B 1._1, _2是什么?
.LDZqWr- 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。
//7YtK6 2._1 = 1是在做什么?
fd'kv 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。
+``vnC 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。
T!c|O3m <m-(B"FX KQfWpHwfj 三. 动工
)>ZT{eF 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
<XLae'R $g>bp<9v4 0AO^d[v /8l-@P.o template < typename T >
+=($mcw#[ class assignment
"'v+*H 3 {
u@_|4Bp," T value;
M/o?D <' public :
BN 9e S assignment( const T & v) : value(v) {}
mjD^iu8? template < typename T2 >
_&-d0'+ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
#}^waYAk) } ;
:
@|Rj_S;
0D,@^vw bK v`|]57?A 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
'zUV(K?2] 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
|m's) OJe!K: ]9YA~n\ </25J(( class holder
:E")Zw&sW3 {
vkG#G]Qs"; public :
E)*ht;u template < typename T >
9lq5\ tL- assignment < T > operator = ( const T & t) const
.YF1H<gwa {
!ZTghX}D return assignment < T > (t);
PNm@mC_fh }
|+Wn5iT } ;
!<];N0nt# %+'Ex]B { "]!zL 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:
NJBSVCb irlFB#.. static holder _1;
D\Ez~.H Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
XM\\Imw >w.;A%|N for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
(G|!{ 而不用手动写一个函数对象。
](JrEg$K <+*0{8?0
y(|#!m?@ R'gd/.[e 四. 问题分析
if&bp , 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
(2b${ Q@V 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。
cW*v))@2 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
m7k }k) 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
dXTD8 )& 下面我们可以对这几个问题进行分析。
)c11_1; lAnq2j| 五. 问题1:一致性
V*n$$-5
1- 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?|
kZ5#a)U< 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
f#ZM2!^! T<*)Cdid struct holder
'w,gYW {
KS*,'hvY //
Z#.d7B" template < typename T >
*EuX7LEu_ T & operator ()( const T & r) const
.=eEuH {
dfFw6R return (T & )r;
c'Z=uL<Rm }
6w<rSU d' } ;
ho=!Yy qt L]x - O 这样的话assignment也必须相应改动:
Vit-)o{zr EV( F!& template < typename Left, typename Right >
LuySa2, class assignment
s~OcL 5 {
=w3A{h"^ Left l;
^iONC&r Right r;
=AO
( public :
]njNSn assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
mh8fJ6j29N template < typename T2 >
u[**,.Ecg T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
gY7sf1\wX } ;
EK# 11@0% Phi5;U! 同时,holder的operator=也需要改动:
QD7KE6KP' 4`8s]X template < typename T >
cvsH-uAp assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
-*7i:mg {
*)RKU),3nL return assignment < holder, T > ( * this , t);
6>] }
g**!'T4&o MFROAVPZ5 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。
@aQ:3/ 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
:a{dWgN _;3, return l(rhs) = r;
,ciX *F" 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。
X$UK;O 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
vb[0H{TT2 '9!_:3[d\] template < typename Tp >
0J+WCm` class constant_t
S${%T$> {
C<_\{de|9 const Tp t;
?EC\.{ public :
;~0q23{+;U constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
(9`dLw5 template < typename T >
deAV:c const Tp & operator ()( const T & r) const
}W^@mi
{
]$drBk86bh return t;
#HV5M1mb }
H5 z1_O_+ } ;
r[(;J0= 6?u`u t 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
,marNG 下面就可以修改holder的operator=了
:,l16{^ ZV--d'YiEm template < typename T >
sgOau\E assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
rQl9SUs {
d 0B`5#4 return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
bit|L7*14 }
/Pextj< )jXKPLj 同时也要修改assignment的operator()
D9TjjA|zS Ja~8ZrcY template < typename T2 >
q;#AlquY @ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
;SE*En 现在代码看起来就很一致了。
qh.F}9o gM&O dT+i 六. 问题2:链式操作
<n,QSy# 现在让我们来看看如何处理链式操作。
IoLP*D 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
*f 7rLM* 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
5Xr})%L 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
`xx.,;S 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
B>1,I'/$. JOG-i template < typename T >
[;{xiW4V] struct result_1
I=dn]}b#P {
.nZKy't typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
0UJ6>Rj } ;
yf&_l^! >>$L
vQ 那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
&jY|
:Fe %T$>E7]! template < typename T >
Je|:\Qk struct ref
?GH/W#{o) {
1qR$ Yr\ typedef T & reference;
v)np.j0V7 } ;
E
G+/2o+W template < typename T >
R +@|#! struct ref < T &>
MhA4C 8 {
vLxaZWr typedef T & reference;
5/Qu5/ } ;
"Bwz
Fh 4!Radl3` 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
Zj -#"Gm aAe`o2Xs template < typename T >
<.Zh{"$qo typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
OK v2..8 {
w2xD1oK~o return l(t) = r(t);
5wW5
n5YS }
+%j27~R>D 可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。
,vLQx\m{ 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
L{VnsY V 4L:O0Ggz} 有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么
~S<aIk0l _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
hiibPc?I _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
omg#[ +5 调用divide的对象返回一个add对象。
Yr"Of*VNH 最后的布局是:
&[{sA; Add
E[#VWM
I / \
0R? @JC Divide 5
7k,BE2]" / \
q)9n%- YgP _1 3
2FaCrc/ 似乎一切都解决了?不。
bD=H$) 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。
*lA+-gkK* 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。
LU;zpXg\ 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:
@]IRB1X cY5;~lO template < typename Right >
OvQzMXU^I assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
q6rkp f,Tl Right & rt) const
,+IFV {
WZ>nA [/ return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
|hj!NhBe }
u=Ik&^v
Wq 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
,\iXZ5"R 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。
59{X; 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。
X+sKG5nS 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。
m5
sW68 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。
?;v\wx 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?
C_>XtcU 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:
oh:9v+ %\,9S`0 template < class Action >
c_ncx|dUs class picker : public Action
xDU\mfeGj {
?7V~>i8[ public :
9#7W+9 picker( const Action & act) : Action(act) {}
hFm^Fy[R // all the operator overloaded
~C^:SND7 } ;
G=[<KtWa WPsfl8@D 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。
Bk3\NPa 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:
Pb;c:HeI/ FS=yc.Q_ template < typename Right >
xi{r-D8Z picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
`B"sy8}x {
2DPv7\fW return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
RHBQgD$ }
`1P|<VbZ $%cHplQz5 Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
i,^3aZwJ' 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。
$adZ|Q\ ?e6>dNw template < typename T > struct picker_maker
wdP(MkaV {
E"VFBKB typedef picker < constant_t < T > > result;
rxX4Cw]\"y } ;
hsrf 2Xw[ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
^?H|RAp {
$m#^0% typedef picker < T > result;
5b/ ~]v } ;
-t S\ :,JjN& 下面总的结构就有了:
BVeMV4 functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。
tnnGM,"ol picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。
vTx>z\7q, picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
o/7u7BQl2 至此链式操作完美实现。
+'c+X^_ 2Q%7J3I uarfH]T{ 七. 问题3
P#!N 如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。
-_Z 4)"k 1UJ rPM% template < typename T1, typename T2 >
5\z<xpJ ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
8>[g/%W {
YX-~?Pl return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
PlH~um[J }
-!_8>r;Q4 =3(Auchl$Y 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:
F^bY]\-5 l90"1I A template < typename T1, typename T2 >
2rT^OGw6 struct result_2
g|]HS4y {
\AroSy9 typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
y(QFf*J } ;
;x\oY6: :Q"|%#P 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?
2H4vK]]Nl 这个差事就留给了holder自己。
hm73Zy RVV` pAatv;Ex template < int Order >
"&k(lQ4 class holder;
B
}%2FUv template <>
~C%I'z' class holder < 1 >
nI]EfHU {
:1UMA@HP public :
8lpAe0p(Z template < typename T >
O_1[KiZ struct result_1
X8ap {
b v_UroTr typedef T & result;
A`Dx]y } ;
HQm_ K0$ template < typename T1, typename T2 >
KL=<s#
struct result_2
A811VL^ {
ErNYiYLi] typedef T1 & result;
4{kH;~
z$ } ;
DBHy%i template < typename T >
??p%_{QY~b typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
?yS1|CF%&y {
,J|,wNDU!K return (T & )r;
`Fn"QL- }
b`-|7<s template < typename T1, typename T2 >
@5nFa~*K% typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
@/<UhnI {
*
HKu%g return (T1 & )r1;
>E+g.5
,:W }
W#<1504ip } ;
RJ3oI+gI pc*)^S template <>
/jGBQ-X class holder < 2 >
4`#Q {
uem-fTG public :
).5X template < typename T >
NV4g5)D&L struct result_1
Io.RT+slB {
}aRib{L typedef T & result;
^MvuFA,C } ;
AVpg template < typename T1, typename T2 >
f zo'9 struct result_2
g.Xk6"kO {
%)r ~GCd typedef T2 & result;
r+FEgSDa] } ;
/J#(8p template < typename T >
\A[l(aB typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
kCTf>sJe {
tNTSy= return (T & )r;
YGyv)\ }
ps 3)d template < typename T1, typename T2 >
3
39q%j$ typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
1.!U{>$ {
_f[Q\gK return (T2 & )r2;
XH!#_jy }
KRaL+A } ;
LQR2T5S/Q, 4qie&:4j F]3Y,{/V 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> >。
s7Agr!>f 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
B`}um;T#~, 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
P'Rw/co v(2N@s<% return l(i, j) = r(i, j);
J3 _aHI 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
u;_~{VJ- uNzc,OH return ( int & )i;
bT.q@oU return ( int & )j;
FRd"F$U 最后执行i = j;
Ym6d'd<9( 可见,参数被正确的选择了。
{.:$F3T q?(]
Y* Y b+A{` OT{"C"%5t *1dDs^D#| 八. 中期总结
D!&(#Vl
_ 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:
P"vrYom 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
3xChik{ 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
=j,WQ66r3 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
F[jE#M=k ,L/ x\_28 |u&cN-}C d P"w\hF |H5.2P&9-5 7{|QkTg C 九. 简化
So aqmY;+ 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。
Op'a=4x] 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
H-kX-7C 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:
$`F9e5}G 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
UPh#YV 0/, +-*/&|^等
Pv'Q3O2<I 2. 返回引用。
,'X"(tpu@ =,各种复合赋值等
L^+rsxR 3. 返回固定类型。
VPUVPq~& 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
"}]$ag!`q$ 4. 原样返回。
&~,4$&_ operator,
=01X 5. 返回解引用的类型。
gfQ?k operator*(单目)
W$c@C02< 6. 返回地址。
t2N W$
-E operator&(单目)
LIZB!S@V \ 7. 下表访问返回类型。
3 t,_{9 operator[]
[oLV,O|s|j 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
^ po@U" operator<<和operator>>
.Nn11F< d HxG8'G 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。
%=aKW[uq] 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
XIW0Z C {D+mr[ % template < typename Left >
oh9
;_~ struct value_return
jm^.E\_ {
|YJ83nSO~ template < typename T >
]O@$}B];) struct result_1
& LE5'.s {
&R94xh%@( typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
&|hK79D } ;
I%[e6qX@ 2c9?,Le/; template < typename T1, typename T2 >
]b4WfIu struct result_2
*M.xVUPr {
<)VgGjZ-H typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
!U^{`V jp[ } ;
+hxG!o?O } ;
ZitM<Qi&y /DYyl/ X]0>0=^ 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
3A7774n=P F-yY(b]$ 下面我们来剥离functor中的operator()
^#/FkEt7bp 首先operator里面的代码全是下面的形式:
% MHb U&5*>fd= return l(t) op r(t)
Kgbm/L0XR* return l(t1, t2) op r(t1, t2)
OviS(}v4@ return op l(t)
)kD/ 8 return op l(t1, t2)
CKsVs.:u return l(t) op
-pC8 L< return l(t1, t2) op
h@:K=ggK return l(t)[r(t)]
Zj`WRH4 return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
:KLXrr uw)7N(os\` 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:
ym%UuC3^w 单目: return f(l(t), r(t));
oo5=5s6 3} return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
+EETo): 双目: return f(l(t));
FcDS*ZEk! return f(l(t1, t2));
4.RQ3SoDa 下面就是f的实现,以operator/为例
zKJ2~= .|UQ)J?s struct meta_divide
Tg\bpLk0= {
YDt+1Kw}D template < typename T1, typename T2 >
y>^a~}Zq static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
G95,J/w {
{Mx(|)WkL return t1 / t2;
8K 3dwoT
}
M([#Py9h } ;
o96C^y{~S "W|A^@r} 这个工作可以让宏来做:
wVf~FssN d$dy6{/YD #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
HgI!q<) template < typename T1, typename T2 > \
x]~TGzS static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
w0pMH p'Y 以后可以直接用
W yL+HB} DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
._mep\#.: 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
qNp1<QO0 (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。。。)
ZCiCZ)oc \8`?ir
q" <xOv8IQ| 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
wQkM:=t5 +.G"ool template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
s{hKl0ds class unary_op : public Rettype
jlEz]@
i {
()3\(d5e Left l;
N##` public :
_73q,3`24 unary_op( const Left & l) : l(l) {}
,"(L2+Yp ]Bw0Qq F# template < typename T >
sDY~jP[Oa typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
IK~&`n](> {
[6/QUD8 return FuncType::execute(l(t));
0XHQ5+"8 }
M6Fo.eeK3 Q?{%c[s template < typename T1, typename T2 >
XYE|=Tr] typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
x0*{oP {
M `xiC return FuncType::execute(l(t1, t2));
q'2vE;z Kb }
EE/mxN(< } ;
3a/n/_D Y.tx$% 4w4B\Na>l 同样还可以申明一个binary_op
\bA Yic `?Rq44= template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
U$rMZk class binary_op : public Rettype
2ZH+fV?. {
c\bL_ Left l;
Ucj?$= Right r;
ZykMri3bi public :
W:w~ M'o binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
s}D>.9 ]BQYVx/ template < typename T >
r-2k<#^r typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
{7o#Ve {
ab0Sx return FuncType::execute(l(t), r(t));
gT+/nSrLV }
enoj4g7em^ i;[y!U template < typename T1, typename T2 >
FhE{khc# typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
1v o)]ff {
azcPeAe return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
<N<Q9}`V }
+Y\:Q<eMFg } ;
I7f ^2 f)I5=Ijy( _GOSqu!3Y 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
J
3!~e+wn 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
H'+7z-%G DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
{4"V)9o-1> 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
9g9 2eKS 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
2wf&jGHs 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
2[E wN!IZ 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
<v"o+ 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
!e$gp(4
下面是修改过的unary_op
5J5si<v25 DE?v'7cmA template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
&W `xZyb3 class unary_op
UZZJtQt {
9KSi-2?H Left l;
_IH" SVub rg/{5f public :
%H{p&ms |HazM9= unary_op( const Left & l) : l(l) {}
xO$P
C, @hLkU4S template < typename T >
Cs $5Of( struct result_1
{]vD@)k {
>1y6DC typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
8*ZsR)! } ;
rIb+c=|F Vej$|nF template < typename T1, typename T2 >
QFh1sb)]d) struct result_2
O*yxOb* {
M5xJ_yjG typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
Qm%F]nyy } ;
`-NK:;^ `:/'")+@v template < typename T1, typename T2 >
!Sq<_TO typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
P
rt}
01$ {
Sb.8d]DW return OpClass::execute(lt(t1, t2));
:t?B) }
}r}*=;Ea ZWs template < typename T >
V35Vi6*p typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
|dRVSVN {
3"fDFR return OpClass::execute(lt(t));
A_9WSXR }
qTO6I5u Z\0Rw># } ;
3;nOm =I Bous d _1"
ecaA 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
9hp&HL)BOa 好啦,现在才真正完美了。
yTm
\OUD 现在在picker里面就可以这么添加了:
U'jt'( .RQra+up template < typename Right >
RNIXQns-=S picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
jnH\}IB {
8tvmqe_G return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
ZsGvv]P }
(Wzp sDte 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。
ju~$FNt8R Gvb2>ZN XN<SKW(H3 K+g[E<x\= X-pbSq~5 十. bind
8-$t7bV5 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。
?W/.'_ 先来分析一下一段例子
0zt]DCdY
J~~\0 u 56.!L int foo( int x, int y) { return x - y;}
,0l
Od< bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
l.YE@EL bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
OvfluFu7 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。
F!z0N 我们来写个简单的。
.ZXoRT 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
1 $E(8"l 对于函数对象类的版本:
vEv kC FaHOutP template < typename Func >
=~^b
struct functor_trait
=?sG~ {
*D5 xbkH=. typedef typename Func::result_type result_type;
)ycI.[C } ;
-H|
982= 对于无参数函数的版本:
.qBc;u tr<~:&H4T template < typename Ret >
wmVmGa
R struct functor_trait < Ret ( * )() >
j,n:%5P\v {
Xfiwblg typedef Ret result_type;
]HKt7 %, } ;
F/Goq` 对于单参数函数的版本:
E0HqXd? CTMC78=9} template < typename Ret, typename V1 >
Nc[@QC{ struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
LF|0lAr {
^:9a1 {L[ typedef Ret result_type;
r"H::A } ;
Ds1h18 对于双参数函数的版本:
*PmZqe fRp] template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
\"P{8<h.3 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
[6GYYu\ {
>hunV'vu' typedef Ret result_type;
+Z`=iia> } ;
D(b01EQ;d 等等。。。
r. 82RoG?G 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
E@}F^0c ?Uql30A template < typename Func >
l4C{LZ struct func_return
_!xrBdaJ {
IZVP- template < typename T >
Z|$# struct result_1
HoI6(t {
:!gNOR6Lh typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
CmEqo;Is } ;
'g#%> )~2\4t4|g template < typename T1, typename T2 >
2mLZ4r>WE struct result_2
@K;b7@4y {
`}X3f#eO& typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
5F kdGF } ;
F5)`FM^R } ;
x&B&lFmo8 }#z1>y!# K EAXDF 最后一个单参数binder就很容易写出来了
R hWQ:l] m8n) sw,, template < typename Func, typename aPicker >
}[0nTd class binder_1
qqDg2,Yb {
Z\
hcK: Func fn;
=v2|QuS$ aPicker pk;
;lObqs*?> public :
2|pTw5z~ -wU]L5uP template < typename T >
(/y8KG3 struct result_1
.Fb#j+Lq {
:a wt7lqv typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
4v[y^P } ;
i)#-VOhX) vh,(]t template < typename T1, typename T2 >
2 6#p,P struct result_2
y3~=8!Tj?Q {
b6k`R4S3 typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
o78u>O y } ;
sn"((BsO< Ny^ 1#R binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
!73y(Y%TE *g5bdQ:Av~ template < typename T >
0O3O^
0 typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
TY8gB!^ {
_a09;C return fn(pk(t));
n%E,[JT }
/HIyQW\Ki- template < typename T1, typename T2 >
%.Y5%TyP typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
$dfc@Fn^x {
!y_FbJ8KC return fn(pk(t1, t2));
9xA4;)36 }
Hf4_zd } ;
{Y~>&B5 W3:j Z: e=;A3S 一目了然不是么?
CR4O#f8\ 最后实现bind
Av x` i'fw>-0 M CC4' template < typename Func, typename aPicker >
3.W[]zH/u picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
@CNJpQ ujn {
sx?IIFF return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
-
2)k!5X= }
pRQ7rT',v TV{GHB!p" 2个以上参数的bind可以同理实现。
BTAbDyH5 另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。
h)Y] L#R ~ QRjl 十一. phoenix
o z*;q] Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
RV~t%Sw^ aM5]cc% for_each(v.begin(), v.end(),
?/|Xie (
E/cV59 do_
^E}?YgNp [
@a9.s cout << _1 << " , "
UL[,A+X8D ]
j]Gn\QF .while_( -- _1),
!Z_+H<fi+I cout << var( " \n " )
k^
<]:B )
!wp1Df[ );
=$OGHc suE K;Bk9 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:
Nu7>G 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
&S4*x|-C& operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
Fk=SkSky 那么我们就照着这个思路来实现吧:
;nSF\X(;{ py;p7y!gxA E#!N8fQ template < typename Cond, typename Actor >
kN=&" class do_while
c64^u9 {
@)>Z+g Cond cd;
h,c*: Actor act;
@c^ Dl public :
(dlp5:lQz
template < typename T >
88HqP!m%P: struct result_1
<::lfPP {
>/ay'EyY;> typedef int result_type;
Zn9tG:V } ;
;6/WjUDw<| ^E^`" do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
ZLjAhd) !.P||$x`& template < typename T >
!E$$FvL typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
n])#<0 {
Wt/;iq" do
2E }vuw=c {
*2Pr1U act(t);
3sr_V~cZ9 }
-
lX4; while (cd(t));
1$b@C-B@g return 0 ;
i q`}c
|c }
"pkdZ } ;
a``|sn9 ]g-%7g| {+9RJmZg 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
Y
w0,K& 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
I)mB]j 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
:)1"yo\ 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
P<g(i 6] 下面就是产生这个functor的类:
}{R*pmv$bN NQ`D"n C8K2F5c5 template < typename Actor >
_mSefPl class do_while_actor
1(DiV#epG {
GK/Po51 Actor act;
@1CXc"IgA public :
C*mVM!D);! do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
*}\M!u{J u"h/ERCa template < typename Cond >
}JFTe
g picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
t5{P'v9J } ;
@v2<T1UC EHUx~Q
{ b$"SIg1E 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
vH+g*A0S< 最后,是那个do_
tA#Pc6zBuC m,)s8_a @HS*%N"* class do_while_invoker
*73gp
{
c'2/ C5 public :
ujV{AF`JfB template < typename Actor >
N,TV?Q5l7 do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
R!dC20IMvH {
ZA="Dac return do_while_actor < Actor > (act);
8e?/LA%MU }
'dwW~4|B } do_;
%jHm9{|X #I=EYl=Vvi 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
CNN9a7 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
sqKx?r72 最后来说说怎么处理break和continue
wqo:gW_ 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。
2|;|C8C 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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