一. 什么是Lambda
3KN})*1 所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
y"Jma`Vjq 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,
E)Cdw%}^ [D<"qT^*z6 ?9:~d#p 2D'$ class filler
bt0Q6v5 {
:o}LJc)| public :
^,6c9Dxy void operator ()( bool & i) const {i = true ;}
j@Y'>3 } ;
CP6xyXOlPB ^;.&=3N,+ "D7wtpJ 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:
50NLguE "4/J4'- ,O1/|Y b'
fcWp0 for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true );
)LjW=;(b pij%u< .5GGZfJ] 那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
p[7?0 ( =~
[RG ]seOc],4 ?j@(1",=& 二. 战前分析
dNT<![X\ 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。
G"nGaFT~ 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
9?4:},FRmE ,w$:=;i 9]PMti for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
T<K/bzB3z /* --------------------------------------------- */
t-VU&.Y vector < int *> vp( 10 );
XSe\@t~&g transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);
&W$s-qf". /* --------------------------------------------- */
b!c2j sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
I9O%/^5^[w /* --------------------------------------------- */
T1g3`7C3 int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
)5/,B-+O" /* --------------------------------------------- */
UA(&_-C\ for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' );
p{oc}dWin /* --------------------------------------------- */
LV`tnt's for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
4s7&*dJ s1%th"e
[ O("13cU /DoSU>%hK 看了之后,我们可以思考一些问题:
t lpTq\; 1._1, _2是什么?
JbXd9AMh2 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。
^H~g7&f9?N 2._1 = 1是在做什么?
8Ao pI3 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。
W|AK"vf 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。
GVld]ioycG f7oJ6'K ],l\HHQ 三. 动工
} @4by< 首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
ND\M 2OsS+6,[x w>TTu:
7 /SD(g@G, template < typename T >
r!y3VmJ'm class assignment
VhLS*YiSY {
>h{)7Hv T value;
b;IzK' public :
J)._&O$ assignment( const T & v) : value(v) {}
JXF0}T)C template < typename T2 >
!YENJJ T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
cN%@
nW0i } ;
1}ws@hU -xL^UcG0 >Q[3t79^ 其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。
^:Fj+d 然后我们就可以书写_1的类来返回assignment
,j e f:KZP;/[c lkJ"f{4f QyD(@MFxb class holder
(qDPGd*1 {
k]9+/$ public :
kV@?Oj.&I, template < typename T >
rBZ0Fx$/[ assignment < T > operator = ( const T & t) const
KuZZKh {
sny$[!) return assignment < T > (t);
?(Ytc) }
PM`iqn)@ } ;
(Q}ByX usR+ZQaA aI_[h
v 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:
"2z&9`VIY x,LYfy"0 static holder _1;
!4+ FN) Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
KtD
XB> Hb3t|<z for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
|./{,", 而不用手动写一个函数对象。
;.Y-e
Q, 7\[)5j u{LtyDnik i $lp8Y2ih 四. 问题分析
4)?s?+ 虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。
uP$C2glyz 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。
aW_Pv~ 2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
/z`.- D( 3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
9xaieR 下面我们可以对这几个问题进行分析。
REWW(.3o ;e0-FF+ 五. 问题1:一致性
D-LQQ{!D5 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?|
a g6[Nk 很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
cy0j>-z VWrb`p@ struct holder
]DjnzClx {
Scfe6+\EW //
~-
eB template < typename T >
5Zn: $?7 T & operator ()( const T & r) const
m{f+! {
qyzH*#d=Cf return (T & )r;
mwO9`AU; }
ujS C } ;
sq{=TB{ WOi+y 这样的话assignment也必须相应改动:
/Xl(>^|& Pye/o template < typename Left, typename Right >
rqz48~\lJ class assignment
,0f^>3&n>e {
W/<Lp+p Left l;
';xp+,'}\ Right r;
#=N6[:, public :
@]etW>F_ assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
kQD~v+u{` template < typename T2 >
TeKU/&fkc T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
B*:W`}G]_c } ;
?-JW2 E"uT m=rMx]k 同时,holder的operator=也需要改动:
q\xsXM v^aI+p6 template < typename T >
9XmbHS[0V assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
Rk#p zD {
QL:Qzr[ return assignment < holder, T > ( * this , t);
sKC(xO@L;` }
,*8)aZ1k ~d-Q3n?zR 好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。
9r>iP L2H 你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
9SXpZ*Sx 3hcWR'| return l(rhs) = r;
<[vsGUbc 在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。
f`YHZ
O 那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
49=
K]X kn+@)3W:* template < typename Tp >
|E&|6h1 class constant_t
v%7Gh-P {
ssAGWP const Tp t;
/9o6R:B public :
baGV]=j constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
`jec|i@oO template < typename T >
.|0$?w const Tp & operator ()( const T & r) const
^%O$7* {
<Ok7-:OxA return t;
p-*{x }
=^z*p9ZB } ;
5xQ5)B4k ]e$n ;tuW 该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
9<.8mW^68 下面就可以修改holder的operator=了
?}HZJ@:lB `4wy
*!] template < typename T >
0-p
%.}GE
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
4kR;K!@k {
Q)\[wYMt return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
h{ZK;(u$ }
MAQ-'s@ Y$_^f*sFn 同时也要修改assignment的operator()
-.K'rW 6=96 ^o* template < typename T2 >
!-t"}^) T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
bnN&E?{hF1 现在代码看起来就很一致了。
W9]0X
*0m|`-
T 六. 问题2:链式操作
3;88a!AA! 现在让我们来看看如何处理链式操作。
mR$0Ij/v 其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。
O"1HO[ 事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。
S[{,+{b0 比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
h+}{FB 29 现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
#<G:& ,{_56j^d, template < typename T >
-`$J& YU struct result_1
!&5|:96o {
1Se2@WR' typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
(:R5"|]@<x } ;
Pm QeO*f+ 5sSAH 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:
BZIU@^Q_Y[ +0%Y.O/{ template < typename T >
0}M'> struct ref
Ym6v 4k!@O {
_Td#C1g3 typedef T & reference;
j+e
s } ;
NTSIClm}U template < typename T >
8:2Vib$ struct ref < T &>
nELY( z {
BU|)lU5)z typedef T & reference;
PP]7_h^2 } ;
n4.\}%=z k%iwt]i% 有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
"whs?^/ 2b Fr8FUt- template < typename T >
VxE;tJ>1 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const
,eSpt#M {
zjSHa'9* return l(t) = r(t);
5mZwg(si }
TP/bX&bjCy 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。
nRT]oAi 同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。
])q,mH ]YOWCFAQot 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
/m i&7C(6 _1 / 3 + 5会出现的构造方式是:
?Ss~!38 _1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
S+*>""= +5 调用divide的对象返回一个add对象。
,$U~<Zd 最后的布局是:
!pHI`FeAV Add
"sWsK
% / \
x$FcF8 Divide 5
6$l?D^{ / \
24wr=5p]Q _1 3
K[x=knFO
似乎一切都解决了?不。
;wTc_i 你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。
&he:_p$x 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。
X~/-,oV=A 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:
!#W3Q dp4vybJ template < typename Right >
/%)(Uz assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > operator = ( const
vP\6=71Y Right & rt) const
/ %iS\R%ca {
Z~[eG"6zI return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
4~8-^^ }
TX7dwmt)N 下面对该代码的一些细节方面作一些解释
sHPj_d# 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。
"<f?.l\+ 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。
[+="I
& 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。
[.w `r>kZI 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。
5Zmc3&vRl 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?
TI\EkKu" 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:
\rE] V,,2 9<kMxtk$ template < class Action >
?mN!9/DIc class picker : public Action
yo%Nz" {
`?f<hIJoz public :
M1T . picker( const Action & act) : Action(act) {}
m"6K_4r] // all the operator overloaded
p#3G=FV } ;
o)$eIu}Wg #%L_wJB- Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。
o/[Ks;l 现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:
T_#8i^;D *SpE
XO template < typename Right >
7xR:\FBa^ picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > > operator = ( const Right & rt) const
` k(Q: {
nc1?c1s,f return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);
vZs~=nfi#| }
vsQvJDna~ _>r(T4}] Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >
t:xTmK&vt 使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。
if3z Fh }J2f$l>R template < typename T > struct picker_maker
q(4Ny<=,'K {
.u`A4;;Gw typedef picker < constant_t < T > > result;
{xOzxLB; } ;
\Co
Z+ template < typename T > struct picker_maker < picker < T > >
i6y=3k {
e@S\7Ks typedef picker < T > result;
q8,,[R_ } ;
k~F,n e2g`T{6M 下面总的结构就有了:
[xQ.qZ[h& 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。
9[lk=1.qN 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。
bH :C/P<x picker<functor>构成了实际参与操作的对象。
hlz/TIP^N3 至此链式操作完美实现。
4 /v[.5 ~QUN O~ c%&*yR 七. 问题3
BB ::zBg 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。
ZwiXeD+4 <*P)"G template < typename T1, typename T2 >
.ud&$-[a ??? operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
xsN OjHk {
jj]|}G return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);
HiD%BL>% }
|34w<0Pc, {xTh!ih2- 很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:
Cv4nl7A' sP~xe( template < typename T1, typename T2 >
/CbiYm struct result_2
FMzG6nrdBN {
_lRIS_^;eE typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;
hzpl;Mj } ;
(]10Z8"fJ '(ZT}N 显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?
OYb:);o,iE 这个差事就留给了holder自己。
|`fuu2W! I]3!M`IMG ;Cjj_9e,: template < int Order >
dxH . class holder;
"$ISun=8 template <>
-Rr !J37 class holder < 1 >
}]<|`FNc {
@x;(yqOb public :
S@y?E} template < typename T >
{A5$8)nl| struct result_1
1N5lI97j {
uD[T l typedef T & result;
09{ s' } ;
,DEcCHr, template < typename T1, typename T2 >
563ExibH struct result_2
Vi0D>4{+ {
QjYw^[o typedef T1 & result;
%;<g!Vw.k } ;
L|;sB=$'{ template < typename T >
ZF8`=D`:R typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
!DHfw-1K {
P^U.VXY} return (T & )r;
H^vA}F` }
4$U^)\06W template < typename T1, typename T2 >
&5[+p{2 typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
E]S:F3 {
K$r)^K=s return (T1 & )r1;
tZFpxyF
}
'Asr,[]? } ;
@xBO[v <Q`3;ca^ template <>
ou`KkY|| class holder < 2 >
qG9j}[d' {
Y^;izM} public :
z\?<j%e!t template < typename T >
rfzzMV struct result_1
+Hp`(^( {
;E>#qYC6 typedef T & result;
'tU \~3k } ;
| h+vdE8 template < typename T1, typename T2 >
c\O2|'JzE struct result_2
!|- U, {
Z`zLrXPD) typedef T2 & result;
4X+I2CD } ;
]\k&
l
[' template < typename T >
<'7s3 typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const
x"cB8bZ!$ {
m`]d`%Ex return (T & )r;
o02G:!gB }
1'8-+?r template < typename T1, typename T2 >
mgM"u94-] typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const
xO,;4uE {
EWv[Sp return (T2 & )r2;
|WfL'_?$ }
e"*ho[ } ;
.])X.7@x :VLYF$| Q/*|ADoq 新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。
1+Ik\ 现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:
VUz+_) 首先 assignment::operator(int, int)被调用:
0;`+e22 Sq:J'%/z return l(i, j) = r(i, j);
wbh=v; 先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)
GaL UZviJ_ 2v#gCou return ( int & )i;
q:iu
hI$~G return ( int & )j;
UnEgsfN 最后执行i = j;
!41"`D!1 可见,参数被正确的选择了。
p{``a= GCv1x-> _>?.MUPB Q:T9&_| 4 ?[1JN> 八. 中期总结
joZd 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:
8pp;"
"b 1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义
KGI<G 2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。
UIht`[(z 3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor
r6:e
423 7VWy1 In+2~Jw/2! GhjqStjS&l {K?e6-N(z >J)4e~9EJ2 九. 简化
qElPYN*wF 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。
vL^ +X`.td 我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。
y=[{:
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:
h(4\k?C5 1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。
jpoNTl' +-*/&|^等
WW!-,d{{@ 2. 返回引用。
DZEq(>mn =,各种复合赋值等
#uCfXJ- 3. 返回固定类型。
D";clP05K 各种逻辑/比较操作符(返回bool)
|L:X$oM 4. 原样返回。
hJz]N$@W operator,
OK47Q{.gh 5. 返回解引用的类型。
/q'-.-bo operator*(单目)
(NJ.\m 6. 返回地址。
wwJ s_f\ operator&(单目)
GMoz$c6n_ 7. 下表访问返回类型。
#CB Kt, operator[]
jc#gn&4C 8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值
9RkNRB)8 operator<<和operator>>
wx!2/I> 9-24c OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。
3a=\$x@ 例如针对第一条,我们实现一个policy类:
LX=v
_}l
J s~o\j/ template < typename Left >
0<fQjXn struct value_return
BlcsDB =ka {
YIb7y1\UM template < typename T >
kmtkh" struct result_1
Z5EII[=$o {
9jNh%raG| typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;
P 6=5:-Hh } ;
f;Ijl 0d@ p1mAoVxR template < typename T1, typename T2 >
&& PZ; struct result_2
/V#?d {
y|3("&)"S typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;
'Z#>K* } ;
zG^$-L.n } ;
4%JJ}{Ff UQ@szE =ReSlt 其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait
u|D L?c>W E]r<t# 下面我们来剥离functor中的operator()
o&$lik 首先operator里面的代码全是下面的形式:
qG g2 9 sr(nd35 return l(t) op r(t)
[UB*39D7 return l(t1, t2) op r(t1, t2)
yw89*:A6 return op l(t)
Bqb`WX[<` return op l(t1, t2)
'R42N3|F return l(t) op
zvdIwV&oT return l(t1, t2) op
S1C#5= return l(t)[r(t)]
Q]VG6x return l(t1, t2)[r(t1, t2)]
i<=2 L?[.I N3oa!PE 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:
!:tr\L { 单目: return f(l(t), r(t));
[kqO6U return f(l(t1, t2), r(t1, t2));
<i`s)L 双目: return f(l(t));
X;#Ni}af return f(l(t1, t2));
8+32hg@^F 下面就是f的实现,以operator/为例
we@*;k@_ U!JmSP struct meta_divide
LCq1F(q {
zTi
8 y<} template < typename T1, typename T2 >
=5YbK1Q^ static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)
jX*gw6! {
:7(d6gEL return t1 / t2;
7| j
rk }
w"O;: `|n } ;
|tTcJ\bG 5Kk}sxol 这个工作可以让宏来做:
L%- ENk +"~*L,ken0 #define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\
0 wDhX template < typename T1, typename T2 > \
w]V684[> static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };
Ub4)x 以后可以直接用
8H8Q DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)
")nKFs5 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
/BhP`a%2Q (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。。。)
'GO*6$/ ^v:XON< P\z1fscnK 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
=2vZqGO30 lh!8u<yv* template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
[TxvZq*4 class unary_op : public Rettype
.SSPJY(
{
HL:w*8a Left l;
Z1;+a+S=z public :
54RexB o unary_op( const Left & l) : l(l) {}
{Hvkn{{' ]+tO template < typename T >
f3:dn7 typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
'RNj5r {
&lxMVynL return FuncType::execute(l(t));
LJt5?zQKrW }
,">CPl] <7/7+_y template < typename T1, typename T2 >
.t{uzDM typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
N%u4uLP5k {
_eH@G(W( return FuncType::execute(l(t1, t2));
.E{FD%U }
8&bNI@:@ } ;
rm|,+{ vSH-hAk $:onKxVM 同样还可以申明一个binary_op
T ~p>Ed 9 A v;NQt8ut template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >
%uo#<Ny/ I class binary_op : public Rettype
c^5fhmlt {
twa H20 Left l;
Q2Uk0:M Right r;
CL t(_!q public :
VwarU(* binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
|t#s h &rc
r>- template < typename T >
uD ;T typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
eq9qE^[Z& {
&iy7It return FuncType::execute(l(t), r(t));
Kf$6D 79# }
\fYPz }wt X[?E{[@Z template < typename T1, typename T2 >
zNEN[ typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
t!>0^['g4 {
8*uaI7;* return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));
9R&.$5[W(s }
" ;\EU4R } ;
+hH7|:JQ &@PAv5iNf iA'p!l|P 很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮
'p%w_VbI 比如要支持操作符operator+,则需要写一行
=H}}dC<) DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)
YC*`n3D|' 那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。
1D~B\=LL} 停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!
'w|N}
4 如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。
M?['HoRo 好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。
s(MdjWw 这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)
90H/Txq 下面是修改过的unary_op
azTiY@/ :`4LV template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >
5yroi@KT class unary_op
%@C$xM" {
fRzJiM{ Left l;
T+!0`~` s>TC~d82 public :
x LK,Je !__^M3S,k unary_op( const Left & l) : l(l) {}
mxwG~a'_ sq8O+AWl template < typename T >
h{?f
uoZj% struct result_1
4k6: {
qJXfc||Zg typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;
|CBJ8],mT } ;
KF`mOSP g+C~}M_7 template < typename T1, typename T2 >
B{V(g"dM struct result_2
%XXjQ5p {
q+lCA#Sx typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
mDWRYIuN } ;
8,B#W#*{ G/KTF2wl7 template < typename T1, typename T2 >
~BXy)IB6 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
?.nD!S@ {
@\=4 Rin/q return OpClass::execute(lt(t1, t2));
>vuR:4B }
g_"B:DR J^pq< template < typename T >
6%&w\<(SG typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
8%b-.O:_$ {
i6^-fl return OpClass::execute(lt(t));
o;pJjC] }
l!}7GWj (IAR-957pN } ;
YD5mJ[1t"2 os+]ct tA
K=W$r 该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug
:,'.b|Tl.b 好啦,现在才真正完美了。
U
a1Z,~ * 现在在picker里面就可以这么添加了:
c{i\F D q6P5:@ template < typename Right >
D:N\K/p picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > > operator += ( const Right & rt) const
pEb/ yIT" {
T<mP.T,$! return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);
*o=( w5
}
M7(]NQ\TQ 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。
<mQ9YO# &tlU.Whk+ g}I{- Ja%isIdh $rQi$w/ 十. bind
@8SA^u0 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。
YUlH5rO3 先来分析一下一段例子
Dh9C9<Ta: s>ZlW:jY XeAH.i< int foo( int x, int y) { return x - y;}
rX|{nb bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 ) // return -1
Ys@\~?ym+ bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 ) // return foo(6, 3) == 3
)79F"ltzh 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。
NF_[q(k' 我们来写个简单的。
2K{)8;^ 首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:
!LpFK0rw 对于函数对象类的版本:
4/&.N] 3u=>Y^wu template < typename Func >
`Fb%vYf struct functor_trait
MAgoxq~;V {
-qB{TA-.\ typedef typename Func::result_type result_type;
W)u9VbPk[ } ;
<\?dPRw2> 对于无参数函数的版本:
^<Sy{KY t\-;n:p- template < typename Ret >
sTECNY=l struct functor_trait < Ret ( * )() >
EB5^eNdL {
x<) T,c5Y typedef Ret result_type;
ODPWFdRar } ;
G5$YXNV 对于单参数函数的版本:
5g
phza PtOYlZTe? template < typename Ret, typename V1 >
9Ljd
or struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >
{Ytqs(`
{
v
<E#`4{ typedef Ret result_type;
j.29nJ } ;
gCW
{$d1= 对于双参数函数的版本:
ujbJ&p
ZJ|&t template < typename Ret, typename V1, typename V2 >
<{k8 K6 struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >
Xm^/t# {
o 0H.DeP typedef Ret result_type;
C.hRL4+;Zm } ;
JE[J}-2 等等。。。
N-Sjd%Z 然后我们就可以仿照value_return写一个policy
2?c%<_jPA ;VPYWss template < typename Func >
ljk,R
G struct func_return
>F;yfv; {
PKt;]T0 template < typename T >
~P+;_ struct result_1
iiV'-!3w {
DbH'Qs?z typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
WL1$LLzN } ;
ZrDr/Q~ O[HBw~ template < typename T1, typename T2 >
7u[$ struct result_2
7^Y`'~Y^ {
;C+
_K S typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;
Q%_MO`<]$ } ;
ROr| < } ;
O3(H_(P R nk&:c M[Mx
g
最后一个单参数binder就很容易写出来了
WizVw&Iv v'u}%FC template < typename Func, typename aPicker >
XM?C7/^k class binder_1
3qrjb]E%} {
a*Ng+~5)6 Func fn;
p/Lk'h~ aPicker pk;
*uvE`4V^Jg public :
]0myoWpi3 4d
$T6b template < typename T >
@s~*>k#"# struct result_1
v^1n.l %E {
4XArpKA typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;
u$y5?n| } ;
lgh+\pj 3b1%^@,ACy template < typename T1, typename T2 >
RRR=R] struct result_2
)zvjsx*e=J {
O}q(2[*i typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;
oJVpJA0IA } ;
t3;QF Hp-vBoEk binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}
hrTl:\ @z7$1pl} template < typename T >
^h"F\vIpV typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
5*r5?ne {
{@T<eb$d return fn(pk(t));
>D*%1LH~V }
,HfdiGs}j template < typename T1, typename T2 >
<+e&E9;>6 typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const
q|N4d9/b {
,PZ[CX;H@ return fn(pk(t1, t2));
]gB:ht }
q%8Ck)xz } ;
\Gz
79VW rZG6}<Hx yI_MYL[ 一目了然不是么?
XQ$9E?|= 最后实现bind
<5sP%Fs ) E JJW 5q{
-RJ template < typename Func, typename aPicker >
~`o%Y"p%rv picker < binder_1 < Func, aPicker > > bind( const Func fn, const aPicker & pk)
uZ(,7>0 {
t-$Hti7Lk return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);
lhduK4u }
qre(3,VE5 IyGW>g6_. 2个以上参数的bind可以同理实现。
khfWU 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。
oD~q/04! F48W8'un 十一. phoenix
PZO8<d Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:
a
#Pr)H o.KE=zp&z for_each(v.begin(), v.end(),
m[6c{$A/w (
tf?"AY4 do_
T6Ks]6m_ [
8WMGuv cout << _1 << " , "
ue"e><c6: ]
vB1nj<]&z .while_( -- _1),
C+Pw cout << var( " \n " )
lsRW.h, )
S]}W+BF3 );
2U`g[1 `NARJ9M 是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:
2+qU9[kd| 首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor
oq9gG)F operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。
bKP@-<:] 那么我们就照着这个思路来实现吧:
X16r$~Pb p#tbN5i[{7 2qfKDZ9f^ template < typename Cond, typename Actor >
]5j1p6;(` class do_while
uw9w{3]0f {
<l"rn M% Cond cd;
fIm=^}?fwK Actor act;
W3-g]#\? public :
}-15^2 template < typename T >
JzuP AI struct result_1
T,fDH!a {
U~YjTjbd typedef int result_type;
yh"48@L'D } ;
qBXIR} ;0]s:0WD0P do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}
4dI= C9"yu&l template < typename T >
)SsO,E+t=U typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const
#FsoK*F {
,ku3;58O< do
A!fRpN {
TrmrA$5f act(t);
0%>_fMa A }
f
l*O)r while (cd(t));
H"J>wIuGX return 0 ;
Ur2)];WZ }
3IDX3cM9 } ;
-q}I;
cH :dj=kuUTbu gtw?u b 这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().
\s">trXwX 代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。
W#lt_2!j 其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。
fW8whN 因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。
<-Q0s%mNj, 下面就是产生这个functor的类:
[gxH,=Pb N"&qy3F jv'q:uA ^ template < typename Actor >
%E`=c]! class do_while_actor
>q)VHV9P {
rwvCp_pN. Actor act;
<CY<-H public :
V}+Ui]ie|I do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}
TC^fyxq T +~
_D template < typename Cond >
AN
'L-
E picker < do_while < Cond, Actor > > while_( const Cond & cd) const ;
L(w?.)E } ;
=>,X)+O NncII5z &)#bdt[ 简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。
&&
E) 最后,是那个do_
+tvWp>T+ =X}s^KbI{
TOXZl3s5# class do_while_invoker
fT {
&VfMv'%x public :
>XK |jPK template < typename Actor >
|&0zAP"\ do_while_actor < Actor > operator [](Actor act) const
=%oQIx {
rhA>;9\ return do_while_actor < Actor > (act);
nZ8f}R!f: }
ZIikDih1 } do_;
A,#a?O6m +o^sm '$ 好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?
{2MS,Ua{ 同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。
9,G94.da 最后来说说怎么处理break和continue
?_+8K`B 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 fJ
lXD 具体实现手法这里就不罗嗦了。
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