一. 什么是Lambda
6BObV/S Jg 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
7!q.MOYm 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,
zJTSg Dw&_6\F@ 3gz4c1 s^: }b/G{92 class filler
5[A4K%EL {
bkL5srH public :
p}lFV,V void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
\SA$:^zO } ;
T;pe7" Zrp9`~_g<! rlSflcK\\( 这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
K~
VUD( _j?/O)M
c }>?"bcJ k2DBm q; for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
|\/V1 ILT.yxV 5uD'Kd$H 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
J-Wphc!m 3ms{gZbw AjMx \'(C S*a_ 二. 战前分析
$qk(yzY 首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。
CDGN}Q2 _ 开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
u
=|A fMIKA72>{ r8vF I6J for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
bS*oFm@u /* --------------------------------------------- */
r&D&xsbQ vector < int *> vp( 10 );
Gu\lV c transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
c{cJ>d 0 /* --------------------------------------------- */
vY(xH>Fd sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
qh9Ix /* --------------------------------------------- */
b;$jh int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
&&($LnyA] /* --------------------------------------------- */
`KJBQK for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
v1~`76^ /* --------------------------------------------- */
Oxr?y8C~ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
)Tj\ym-Vl J2Eb"y>/; Pt8 U0)i) 'E~[I"0 看了之后,我们可以思考一些问题:
a[Oi 1._1, _2是什么?
X5wYfN 显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。
Wj#Gm 2._1 = 1是在做什么?
5mF"nY&lI 既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
IQQWp@w#8 Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。
"P{T] F<N{ x^ I:,D:00+ 三. 动工
Wo~#R 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
y1+~IjY ee{8C~ O;~dao Pdw[#X<[` template < typename T >
9Sk?tl class assignment
-<.b3M h {
mqb6 MnK - T value;
e$y VV# public :
~$Pz`amT| assignment( const T & v) : value(v) {}
{;XO ' template < typename T2 >
aC=D_JJ\ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
) ]3(ue } ;
5<KY} rg{|/ ;imT |HMpVT-;j 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
Z4@GcdZ 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
*WpDavovyB i& ybvTl (lR9x6yf <X1^w class holder
"=9kX`(1 y {
tN:PWj5 public :
q(I`g;MF template < typename T >
%{ToWLb{I assignment < T > operator = ( const T & t) const
C"!k`i=Lj {
dSm; e_s return assignment < T > (t);
ULIpb }
ESt@%7.F } ;
Zqnwf x-HN]quhe x)Ls(Xh+g 由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上:
"iY=1F"\R .#ASo!O5q static holder _1;
hIv8A_>@` Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
I,d5Y3mC V,qc[*_3 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
mh=YrDU+L 而不用手动写一个函数对象。
2RC|u?+@ 8RJ^e[?o( NLA/XZ q2C._{ 0' 四. 问题分析
`c~J&@| 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
w
`0m[* 1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
o 0'!u 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
Au-h#YV 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
WVfwt.Y 下面我们可以对这几个问题进行分析。
>2w^dI2 :7-2^7z) 五. 问题1:一致性
xLmgr72D 首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
BHa'`lCb 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
-%eBip,'yl z<c%Xl\$% struct holder
.V Cfh+*J# {
O^,%V{]6\ //
r1)@ 7Nt template < typename T >
_#]/d3*Z} T & operator ()( const T & r) const
lEe<!B$d" {
A\v(!yg return (T & )r;
@ = M:RA }
swh8-_[c/ } ;
OEFALt H<`<5M 8 这样的话assignment也必须相应改动:
;9rS[$^$O "bC1dl< template < typename Left, typename Right >
k6?;D_dm class assignment
[R~`6 {
nPU=n[t8O Left l;
J*} warf& Right r;
s}3`%?,6y public :
L d;))e assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
qXw^y template < typename T2 >
Ob#d;F T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
uVn"'p- } ;
OmR)W' :|tWKA 同时,holder的operator=也需要改动:
:_f5(N*{5o Y 3 QrD&V template < typename T >
2aR<xcSg assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
c?0.>^,B Q {
o'SZsG return assignment < holder, T > ( * this , t);
AYP*J }
t.`&Q|a Q`kJ3b 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。
v?=y9lEH@% 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
mhDC1lXF i=^!?
i return l(rhs) = r;
4Lb!Au|Y 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。
V6ICR{y<3 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
4fyds< f 8*iIJ template < typename Tp >
UTLuzm class constant_t
5u89?-UD {
P`xQL const Tp t;
!|#W,9 public :
?~p]Ey}~9 constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
w4fz!l] template < typename T >
P<5v\\ const Tp & operator ()( const T & r) const
+M=`3jioL {
<lo\7p$A return t;
4Nun-(q }
_/>JM0 } ;
#{DX*;1m u9zEhfg8 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
5Y(<T~ 下面就可以修改holder的operator=了
Bgvv6(i L
HW\A8 template < typename T >
Qu;cl/& assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
lPaTkZw {
;[-TsX: return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
HPz3"3n! }
:yi?< 9-3, DxZ} 同时也要修改assignment的operator()
. \t8s0A rn9n _) template < typename T2 >
Oe~x,=X) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
9>6DA^ 现在代码看起来就很一致了。
rV_i| @$aGVEcU$ 六. 问题2:链式操作
[(rT,31cW 现在让我们来看看如何处理链式操作。
B8~JUGD 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。
X;&Iu{&= 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。
<c77GimD? 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。
QB.QG!@ 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
K!,T.qA&= rLpfybu template < typename T >
NxW
Dw struct result_1
ki6Lt {
h0O t>e" typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
zo|
' } ;
E#!tXO&, kfV}ta'^S 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:
-Lhq.Q*a B{ A b# template < typename T >
QJ,[K_ struct ref
5(=5GkE)> {
9,wD typedef T & reference;
4^Y{ BS fF } ;
7M/v[dwL template < typename T >
K2> CR$L struct ref < T &>
OAauD$Hh {
\_]X+o; typedef T & reference;
SNJSRqWL/ } ;
dM=45$\q :;hz!6! 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
7,lnfCm H C<Z{G%Qm template < typename T >
U EjP` typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
;aN_!!
r {
N<PDQ return l(t) = r(t);
0MI4"< }
.0Kc|b=w 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。
YSh@+AN 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
0,/I2!dF? 85T"(HhT 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
yT~rql _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
OUk"aAo _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
-3K01p +5 调用divide的对象返回一个add对象。
$ niG)@* 最后的布局是:
&,l(2z[ Add
8c\\-{ / \
M ui\E Divide 5
O
joa3 / \
]t0St~qUL) _1 3
J%u,qF}h 似乎一切都解决了?不。
VIHuo, 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。
T-LX>* 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。
kV+%(Gl8 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:
c'.XC} lvsj4cT template < typename Right >
!-t,r%CG assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
Vw|P;LLl` Right & rt) const
M#_|WL~ {
F8S>Ld return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
f{.4#C' }
q{ [!" , 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
]|-sZ<?<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。
'451H3LC0 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。
b'W.l1]<- 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。
Q5^ #:uZ 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。
:
eCeJ~&E 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?
Sv_Nb > 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:
o"6
2~ W,|+Dl template < class Action >
FUarI5#fwF class picker : public Action
h
8xcq# {
{h=gnR-9 public :
84WX I#BH picker( const Action & act) : Action(act) {}
>J5C .hx // all the operator overloaded
T]JmnCX>: } ;
\h"U+Bv7 QC?~$>h!? Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
w_f.\\1r 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
]rv4O@||w %vv`Vx2 template < typename Right >
Sx[
eX,q picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
P6&%`$ {
egvb#:zW? return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
R
RE8|%p;B }
Sbl = U !E_Zh*lgm Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
u0GHcpOm 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。
`BQv;NtP Z\$M)e8n template < typename T > struct picker_maker
QtwQVOK {
pI:,Lt1B typedef picker < constant_t < T > > result;
.faf!3d } ;
\{}dn,?Fv template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
N+ak{3 {
0-uw3U< typedef picker < T > result;
X Z . T%g } ;
?!K6")SE 9b&|'BBW 下面总的结构就有了:
1~'jC8&J 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。
9vz\R-un 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。
PcBD;[cn picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
7o0zny3? 至此链式操作完美实现。
HhL;64OYa {#ynN`tLyF 0$]iRE;O] 七. 问题3
R{fJ"Q5' 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。
>MGWN hJ$9Hb template < typename T1, typename T2 >
3 3|t5Ia ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
{"+M%%`*# {
)q[P&f(h return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
{9yf0n }
{nbT$3=Zt 4Wp5[(bg 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
#R{>@]x` 3*&
Y'/! template < typename T1, typename T2 >
0:`|T jf_ struct result_2
KW(a@X {
+i!5<nn typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
wS);KLe3 } ;
CVWT>M< +rJ6DZ 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
."H;bfcL_ 这个差事就留给了holder自己。
bx(@ fl:m 8[KKi ~A ]
\M+j u template < int Order >
@uH!n~QV class holder;
y-db CYMc template <>
{$,\Qg class holder < 1 >
t|$jgM {
$8)XN-%( public :
P&uSh?[ ^ template < typename T >
)-26(aNGT struct result_1
7IkPi?&{ {
2}A)5P*K typedef T & result;
!JDr58 } ;
;U|(rM; template < typename T1, typename T2 >
$uZmIu9Bi+ struct result_2
`R$i|,9) {
Vw1>d+<~-) typedef T1 & result;
}! EVf } ;
'< U&8?S template < typename T >
-B H/)$-$ typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
O|V0WiY< {
!,$#i return (T & )r;
7ocUFY0" }
]*#i_dho7 template < typename T1, typename T2 >
>!t3~q1Cn typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
_6nAxm&x`% {
u<Kowt<ci return (T1 & )r1;
UPI- j#yc }
F#gA2VCm } ;
l!f_ +lv Qds<j{2 template <>
rXi&8R[ class holder < 2 >
[zx|3wWAX- {
n.&7lg^X public :
SO=gG 2E template < typename T >
xgcxA: struct result_1
Cgx:6TRS {
k1<^Ept typedef T & result;
`Pvi+:6\Y } ;
8f9wUPr template < typename T1, typename T2 >
Hw o _;fV struct result_2
LUbj^iQ9 {
DjM*U52Yfj typedef T2 & result;
sfyLG3$/ } ;
LN|(Z* template < typename T >
5rows]EJJl typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
{ c#US {
Y(g_h:lf,] return (T & )r;
y>EW,%leC }
|%C2 cx template < typename T1, typename T2 >
XM`GK>*aC( typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
?$|tT\SFV {
0f6o0@ return (T2 & )r2;
d}\]!x3t }
)Ka-vX)D@ } ;
:)~l3:O a+E
8s7C/D DK74s 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> >。
e Ucbe33 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
FJc8g6M 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
7|5kak>= @3.Z>KONx return l(i, j) = r(i, j);
uge r:cD 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
9\4x<* 0]4X/u#N return ( int & )i;
Wx:v~/r return ( int & )j;
I=kqkuW 最后执行i = j;
O>' }q/ 可见,参数被正确的选择了。
1
pVw,} &<N8d(
zR<{z )#m{"rk[x, ,<U=
7<NU 八. 中期总结
_LHbP=B 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:
ku5|cF*% 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
Cw,a)XB 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
/x??J4r0 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
^
8 }P_ K1 "HJsj q`1tUd 4G #kv9$ 8g0 #WV mD9Iao%4~ 九. 简化
|Q/LC0? 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。
t`8Jz~G` 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
R4'.QZ-x 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:
3+Lwtb}XPF 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
Gd
4S7JE +-*/&|^等
f6Y?),` 2. 返回引用。
sE?%;uBb =,各种复合赋值等
G3_7e A#; 3. 返回固定类型。
=`3r'c 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
l ms^|? 4. 原样返回。
i{fw?))+ operator,
=MqEbQn{C3 5. 返回解引用的类型。
D`p2a eI operator*(单目)
RnkV)ed( 6. 返回地址。
zIF1A*UH operator&(单目)
%@PcQJg U< 7. 下表访问返回类型。
N/o?\q8 operator[]
dHY@V>D'- 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
PA^*|^;Xh operator<<和operator>>
QZVyU8j3 HIc;Lc8$ 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。
Z;uKnJh 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
E{Wn&?i>A @ym:@<D template < typename Left >
c +]r struct value_return
I0F[Z\U {
~T@E")uR template < typename T >
Yb5U^OjyJ struct result_1
e8`d<U {
fz|*Plv typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
WfO E I1 } ;
z -?\b^ ^VYR}1Mw template < typename T1, typename T2 >
cIO/8D#zU struct result_2
}@bp v {
%g7j7$c typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
NuO@Nr } ;
DNmC
} ;
\Q#pu;Y*N] ^6l5@#)w usc/DQ1 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
Z2W&_(^.h l iY/BkpH 下面我们来剥离functor中的operator()
@g[ijs\ 首先operator里面的代码全是下面的形式:
Ov(k:"N Zg_b(ks return l(t) op r(t)
\l=A2i7TQ return l(t1, t2) op r(t1, t2)
vVB WhY] return op l(t)
O.dZ3!!+ return op l(t1, t2)
!*c%Dj return l(t) op
!S<p"
return l(t1, t2) op
|}77'w : return l(t)[r(t)]
'@ 24<T] return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
k
x:+mF 8;qOsV)UDT 很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:
mg*iW55g 单目: return f(l(t), r(t));
!"hlG^*9 return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
~[!Tpq5 双目: return f(l(t));
MTwzL<@$ return f(l(t1, t2));
b|87=1^m[ 下面就是f的实现,以operator/为例
9+(b7L %{ U (y# struct meta_divide
}D1?Z7p {
HxR5&o template < typename T1, typename T2 >
F~v0CBcAL static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
F4=X(P_6 {
Ne9VRM
P return t1 / t2;
c*owP }
g#P]72TQ } ;
|+h x2?Nv x6aVNH= 这个工作可以让宏来做:
:2
\NG} G$)q% b;Lz #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
}Q[U4G template < typename T1, typename T2 > \
5#z7Hj&w static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
c
CjN8< 以后可以直接用
=8vwaJ DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
Fp B3SJ6 B 来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数
klmbbLce (ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)
Cno[:iom y@}WxSK*0 9|jMN
j]vo 下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体
l/?bXNt A/ zAB3 template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
>]B_+r0m^ class unary_op : public Rettype
2X`t&zg {
7yG%E Left l;
rXSw@pqZ& public :
hB'rkjt unary_op( const Left & l) : l(l) {}
k'v+/6 Y mb'{@ template < typename T >
^!m%:r7Dr typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
<}^p5| {
)1R[~]y return FuncType::execute(l(t));
MHE/#G }
<&+0[9x (;Bh7Ft template < typename T1, typename T2 >
6=%\@ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
2UR1T~r {
UN<$F yb return FuncType::execute(l(t1, t2));
G~zfPBN0D }
_+}o/449 } ;
2(Xu?W 7d !FK)iQy$0 ,A#gF_8 同样还可以申明一个binary_op
KsTE)@F: $LBgBH&z template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
t%y
i3 class binary_op : public Rettype
s_Z5M2o {
1q
ZnyJ Left l;
6d5q<C_3t Right r;
iOAn/[^xk public :
3? k<e binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
P(\x. d: '0Q/oU template < typename T >
sCf)#6mI typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
ow+_g R- {
D3tcwjXoW_ return FuncType::execute(l(t), r(t));
Qp@}v7Due }
^c}kVQ\g3 B%x?VOdBE template < typename T1, typename T2 >
,=pn}\R typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
fHuWBC_YO {
un`4q-S7 return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
e6y!,My< }
Dl?:Mh } ;
iYW<qgz `/G9*tIR8g -lfbn=3 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
{rF9[S"h 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
}_}LaEYAo DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
c?Zi/7 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
>2'A~?% 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
{p$X*2ReB 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。。。
4y)6!p 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
1Fsa}UK 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)
H.Z<T{y;
下面是修改过的unary_op
ErQGVE;zk
u7&5t template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
7 /"Z/^ class unary_op
-23sm~` {
9+Wf*:*EW Left l;
NwKj@ Jos f(EO|d^u public :
1#zD7b~ i\>?b)a> unary_op( const Left & l) : l(l) {}
=Q# (2 %4wHiCOg template < typename T >
Nah\4-75& struct result_1
8yswi[ {
hBDmC_\~ typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
!%D;H ~mQ } ;
$m-@ICG# 6,l5Q template < typename T1, typename T2 >
+}g6X6m struct result_2
Rx@0EPV {
FZ FPzH typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
7Zft]C?|@ } ;
@6y)wA9Yx x45F-w{ template < typename T1, typename T2 >
wF-H{C' typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
H:q;IYE+a {
U]M5&R=? return OpClass::execute(lt(t1, t2));
Xag#ZT }
wO]H+t usU6, template < typename T >
%mS>v| typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
iML?`%/vN {
wEl/s P return OpClass::execute(lt(t));
B?d+^sz] }
;Yt'$D*CP `@&WELFv{ } ;
MdnapxuS h.xtkD)Y~ cf\GC2+"^$ 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
-^>7\]
好啦,现在才真正完美了。
_!yUr5&,Br 现在在picker里面就可以这么添加了:
U_wIx rwpH9\GE template < typename Right >
G1SOvdq picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
TOx@Y$_9Q8 {
4=njM`8Y' return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
[ mo9? }
#,SPV& 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。
>=Na, D Ibv`/8xh p3IhK> )|&FBz; Q*9Y.W. 8 十. bind
?{1& J9H 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。
$L72%T 先来分析一下一段例子
C5TC@ w1* |4Os_*tRKU 6"2IV int foo( int x, int y) { return x - y;}
8&y#LeM1TT bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
W#L/|K!S bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
T9YrB 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。
QOv@rP/ 我们来写个简单的。
w*7wSP 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
`Js"*[z 对于函数对象类的版本:
1Uc/r>u9 C)&BtiUN/ template < typename Func >
=]L ALw struct functor_trait
eB<R"Yvi {
EuKkIr/( typedef typename Func::result_type result_type;
=BO>Bi&& } ;
C:vVFU|4 对于无参数函数的版本:
|cl*wFm|3 /b."d\ template < typename Ret >
3oPyh $* struct functor_trait < Ret ( * )() >
`dgZ `# {
1+Q@RiW typedef Ret result_type;
nCLEAe$W\= } ;
=AX"'q 对于单参数函数的版本:
j^m pkv<P H6MG5f_ template < typename Ret, typename V1 >
GjX6noqT struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
cJ'OqV F {
)D7/[zb^ typedef Ret result_type;
@lCyH(c% } ;
%vRCs] 对于双参数函数的版本:
9bUFxSH +6(\7? template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
4mm>6w8NT struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
ufocj1IU {
4V'HPD>=V typedef Ret result_type;
be
HEAQ } ;
d_Z?i#r0l 等等。。。
=F46v{la 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
;esOe\zjE HDj260a template < typename Func >
a-NicjV# struct func_return
V=H :`n3k {
Bm+Ca:p% template < typename T >
1P G"IaOb struct result_1
SL`nt {
Lv<vMIr typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
,#j'~-5 } ;
^MvBW6#1 !d1a9los template < typename T1, typename T2 >
1;~|[C struct result_2
9D7i>e%,;- {
!9_'_8 typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
,k}(]{ - } ;
R#W=*cN } ;
G|z%T`!U1; #@P0i^pFTB f8)fm2^09 最后一个单参数binder就很容易写出来了
BR:Mcc eaDG7+iS template < typename Func, typename aPicker >
D=}\]Krmay class binder_1
sAoxLI {
YVPLHwh/5 Func fn;
6K^O.VoV^J aPicker pk;
wQ81wfr1: public :
No*[@D]g
H`rd bE template < typename T >
(btmg<WT" struct result_1
H4<Q}([w {
V+t's*9o3 typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
l\ VrD2j8 } ;
$t0JfDd6Ky &"^U=f@v template < typename T1, typename T2 >
dd*p_4; struct result_2
sGc.;": {
I5ZM U typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
U+&Eps&NI } ;
xL"O~jTS t$rla_rbY binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
k`J|]99Wb I8uFMP template < typename T >
mp
z3o\n typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
e(Rbq8D {
%a!gN return fn(pk(t));
%Rk DR }
:TkMS8 template < typename T1, typename T2 >
e9>~mtx typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
`UTUrM {
[Kaa{+,( return fn(pk(t1, t2));
%^[D+1ULb }
n/S+0uT } ;
8#/y`ul G=|~SYz oXUb_/ 一目了然不是么?
L+}<gQJ( 最后实现bind
13+.> ^!gq_x fElFyOo+ template < typename Func, typename aPicker >
nkf7Fq} picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
7mE9Zo1 {
?hViOh$. return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
lSc=c-iOv }
W6B"QbHYz gFsqCx<q 2个以上参数的bind可以同理实现。
Eihn%Esa 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。
KD?b|y@ bP> Kx-%q 十一. phoenix
'.&Y)A6! Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
D}Sww5ZmP /Q_Dd for_each(v.begin(), v.end(),
<. *bJ (
l>KkAA do_
lc3Gu78 A/ [
$tej~xZK cout << _1 << " , "
%r8;i ]
g/VV2^, .while_( -- _1),
<y?=;54a cout << var( " \n " )
d</F6aM\ )
nv\K!wZI=b );
Qqs1%u;e8 h~ZLULW)B 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
A0:rn\$l3 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
W#=,FZT operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
W1EYVXN 那么我们就照着这个思路来实现吧:
N1B$z3E* 9Vo*AK'&U 8:>V'j template < typename Cond, typename Actor >
ZJ.an%4 class do_while
SMzq,?-` {
m xqY Cond cd;
<'N:K@Cs Actor act;
*ifz@8C } public :
5{Q9n{dOh template < typename T >
p4
=/rkq struct result_1
,Vw>3|C {
hS&l4 \I'Z typedef int result_type;
ncMzHw } ;
&}
{ #g um}q @BU do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
I2Imb9k~B LD1&8kJ*l template < typename T >
Pc2!OQC'"" typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
UtP|<]{ {
-Jw4z#/- do
,[)l>!0\H {
M:b#">M act(t);
=4l @A> }
)BvMFwQG while (cd(t));
Hf\sF(, ( return 0 ;
kguZ AO6 }
+@~WKa } ;
6su~SPh |<5F08]v 6uT*Fg-G 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
*mbzK*
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。
Gx6%Z$2n 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
CH&{x7$he
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。
ml<tH2Qx3C 下面就是产生这个functor的类:
uYWD.]X;[ (zsv!U &K{8-
t template < typename Actor >
');vc~C class do_while_actor
rQyjNh {
N9-7YQ`D Actor act;
m|F1_Ggz public :
U||GeEd do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
`;J`O02 YWvD+ template < typename Cond >
,w3-*z picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
qz{9ND|) } ;
fBj)HoHQW >36,lNt X;N?L%Pp 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
6-fv<Pn 最后,是那个do_
R$8{f:Pj yDwh]t WFh.oe8
class do_while_invoker
6#!CBY^{ {
$`55 E( public :
_p*8ke template < typename Actor >
6{Q-]LOc[. do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
G(TFv\`vH {
b&mA1w[W] return do_while_actor < Actor > (act);
#Pp:H/b }
Rd5_{F } do_;
66,(yxg fg3Jv* 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
?VmgM"'md 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
4P k%+l 最后来说说怎么处理break和continue
XFvl 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。
L_RVHvA=M/ 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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